Simplify start_searching() signature
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     MaterialInfo* mi;
40     PawnInfo* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[2][8];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[2];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[2];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[2];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][64] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][8] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
154   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
155   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
156
157   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
158   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 21);
159   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
160
161   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
162   // right to castle.
163   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
164
165   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
166   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
167   // happen in Chess960 games.
168   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
169
170   // Penalty for a minor piece that is not defended by anything
171   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
172
173   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
174   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
175   // based on how many squares inside this area are safe and available for
176   // friendly minor pieces.
177   const Bitboard SpaceMask[] = {
178     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
179     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
180     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
181     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
182     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
183     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
184   };
185
186   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
187   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
188   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
189   // is used as an index to KingDangerTable[].
190   //
191   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
192   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
193
194   // Bonuses for enemy's safe checks
195   const int QueenContactCheckBonus = 6;
196   const int RookContactCheckBonus  = 4;
197   const int QueenCheckBonus        = 3;
198   const int RookCheckBonus         = 2;
199   const int BishopCheckBonus       = 1;
200   const int KnightCheckBonus       = 1;
201
202   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
203   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
204   const int InitKingDanger[] = {
205      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
206      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
207      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
208     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
209     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
210     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
211     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
212     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
213   };
214
215   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
216   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
217   Score KingDangerTable[2][128];
218
219   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
220   // evaluation terms, used when tracing.
221   Score TracedScores[2][16];
222   std::stringstream TraceStream;
223
224   enum TracedType {
225     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
226     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
227   };
228
229   // Function prototypes
230   template<bool Trace>
231   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
232
233   template<Color Us>
234   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
235
236   template<Color Us, bool Trace>
237   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
238
239   template<Color Us, bool Trace>
240   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
241
242   template<Color Us>
243   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   template<Color Us>
249   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
250
251   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
252
253   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
254   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
255   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
256   double to_cp(Value v);
257   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
258   void trace_row(const char* name, int idx);
259 }
260
261
262 namespace Eval {
263
264   Color RootColor;
265
266   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
267   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
268   /// between them based on the remaining material.
269
270   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
271     return do_evaluate<false>(pos, margin);
272   }
273
274
275   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
276   /// and setup king tables.
277
278   void init() {
279
280     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
281     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
282     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
283     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
284     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
285
286     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
287     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
288     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
289     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
290     // by their average.
291     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
292         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
293
294     const int MaxSlope = 30;
295     const int Peak = 1280;
296
297     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
298     {
299         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
300
301         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
302         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
303     }
304   }
305
306
307   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
308   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
309   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
310
311   std::string trace(const Position& pos) {
312
313     Value margin;
314     std::string totals;
315
316     RootColor = pos.side_to_move();
317
318     TraceStream.str("");
319     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
320     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
321
322     do_evaluate<true>(pos, margin);
323
324     totals = TraceStream.str();
325     TraceStream.str("");
326
327     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
328                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
329                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
330
331     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
332     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
333     trace_row("Pawns", PAWN);
334     trace_row("Knights", KNIGHT);
335     trace_row("Bishops", BISHOP);
336     trace_row("Rooks", ROOK);
337     trace_row("Queens", QUEEN);
338     trace_row("Mobility", MOBILITY);
339     trace_row("King safety", KING);
340     trace_row("Threats", THREAT);
341     trace_row("Passed pawns", PASSED);
342     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
343     trace_row("Space", SPACE);
344
345     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
346     trace_row("Total", TOTAL);
347     TraceStream << totals;
348
349     return TraceStream.str();
350   }
351
352 } // namespace Eval
353
354
355 namespace {
356
357 template<bool Trace>
358 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
359
360   assert(!pos.in_check());
361
362   EvalInfo ei;
363   Value margins[2];
364   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
365
366   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
367   // in the position object (material + piece square tables).
368   score = pos.value();
369
370   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
371   // that typically is used by the search for pruning decisions.
372   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
373
374   // Probe the material hash table
375   ei.mi = Threads[pos.thread()].materialTable.material_info(pos);
376   score += ei.mi->material_value();
377
378   // If we have a specialized evaluation function for the current material
379   // configuration, call it and return.
380   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
381   {
382       margin = VALUE_ZERO;
383       return ei.mi->evaluate(pos);
384   }
385
386   // Probe the pawn hash table
387   ei.pi = Threads[pos.thread()].pawnTable.pawn_info(pos);
388   score += ei.pi->pawns_value();
389
390   // Initialize attack and king safety bitboards
391   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
392   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
393
394   // Evaluate pieces and mobility
395   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
396           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
397
398   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
399
400   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
401   // information when computing the king safety evaluation.
402   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
403           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
404
405   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
406   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
407           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
408
409   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
410   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
411           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
412
413   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
414   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
415       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
416
417   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
418   if (ei.mi->space_weight())
419   {
420       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
421       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
422   }
423
424   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
425   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
426                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
427
428   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
429   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
430   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
431       && pos.opposite_colored_bishops()
432       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
433   {
434       // Only the two bishops ?
435       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
436           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
437       {
438           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
439           // certainly a draw or at least two pawns.
440           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
441           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
442       }
443       else
444           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
445           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
446            sf = ScaleFactor(50);
447   }
448
449   // Interpolate between the middle game and the endgame score
450   margin = margins[pos.side_to_move()];
451   Value v = scale_by_game_phase(score, ei.mi->game_phase(), sf);
452
453   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
454   if (Trace)
455   {
456       trace_add(PST, pos.value());
457       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
458       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
459       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
460       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
461       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
462       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
463       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
464       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
465       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
466       trace_add(TOTAL, score);
467       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
468                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
469                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
470                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
471                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
472                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
473                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
474   }
475
476   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
477 }
478
479
480   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
481   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
482
483   template<Color Us>
484   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
485
486     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
487
488     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
489     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
490
491     // Init king safety tables only if we are going to use them
492     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
493         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
494     {
495         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
496         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
497         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
498         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
499     } else
500         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
501   }
502
503
504   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
505
506   template<PieceType Piece, Color Us>
507   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
508
509     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
510
511     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
512
513     // Initial bonus based on square
514     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
515
516     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
517     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
518     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
519     {
520         if (   !pos.pieces(KNIGHT, Them)
521             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(BISHOP, Them)))
522             bonus += bonus + bonus / 2;
523         else
524             bonus += bonus / 2;
525     }
526     return make_score(bonus, bonus);
527   }
528
529
530   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
531
532   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
533   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
534
535     Bitboard b;
536     Square s, ksq;
537     int mob;
538     File f;
539     Score score = SCORE_ZERO;
540
541     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
542     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
543
544     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
545
546     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
547     {
548         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
549         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
550             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
551         else if (Piece == BISHOP)
552             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(QUEEN, Us));
553         else if (Piece == ROOK)
554             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
555         else
556             assert(false);
557
558         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
559
560         if (b & ei.kingRing[Them])
561         {
562             ei.kingAttackersCount[Us]++;
563             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
564             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
565             if (bb)
566                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
567         }
568
569         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
570                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
571
572         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
573
574         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
575         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
576             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
577         {
578             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
579
580             assert(b);
581
582             if (single_bit(b) && (b & pos.pieces(Them)))
583                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(first_1(b)))];
584         }
585
586         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
587         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
588         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
589             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
590
591         // Bishop and knight outposts squares
592         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
593             && !(pos.pieces(PAWN, Them) & attack_span_mask(Us, s)))
594             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
595
596         // Queen or rook on 7th rank
597         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
598             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
599             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
600         {
601             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
602         }
603
604         // Special extra evaluation for bishops
605         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
606         {
607             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
608             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
609             // problem, especially when that pawn is also blocked.
610             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
611             {
612                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
613                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
614                 {
615                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
616                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
617                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
618                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
619                     else
620                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
621                 }
622             }
623         }
624
625         // Special extra evaluation for rooks
626         if (Piece == ROOK)
627         {
628             // Open and half-open files
629             f = file_of(s);
630             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
631             {
632                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
633                     score += RookOpenFileBonus;
634                 else
635                     score += RookHalfOpenFileBonus;
636             }
637
638             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
639             // king has lost right to castle.
640             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
641                 continue;
642
643             ksq = pos.king_square(Us);
644
645             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
646                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
647                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
648             {
649                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
650                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
651                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
652                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
653             }
654             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
655                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
656                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
657             {
658                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
659                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
660                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
661                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
662             }
663         }
664     }
665
666     if (Trace)
667         TracedScores[Us][Piece] = score;
668
669     return score;
670   }
671
672
673   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
674   // and the type of attacked one.
675
676   template<Color Us>
677   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
678
679     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
680
681     Bitboard b;
682     Score score = SCORE_ZERO;
683
684     // Undefended minors get penalized even if not under attack
685     Bitboard undefended =  pos.pieces(Them)
686                          & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
687                          & ~ei.attackedBy[Them][0];
688     if (undefended)
689         score += single_bit(undefended) ? UndefendedMinorPenalty
690                                         : UndefendedMinorPenalty * 2;
691
692     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
693     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces(Them)
694                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
695                           & ei.attackedBy[Us][0];
696     if (!weakEnemies)
697         return score;
698
699     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
700     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
701     // considered because are already handled in king evaluation.
702     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
703     {
704         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
705         if (b)
706             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
707                 if (b & pos.pieces(pt2))
708                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
709     }
710     return score;
711   }
712
713
714   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
715   // pieces of a given color.
716
717   template<Color Us, bool Trace>
718   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
719
720     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
721
722     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
723
724     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
725     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
726
727     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
728     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
729     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
730     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
731
732     // Sum up all attacked squares
733     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
734                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
735                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
736     return score;
737   }
738
739
740   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
741
742   template<Color Us, bool Trace>
743   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
744
745     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
746
747     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
748     int attackUnits;
749     const Square ksq = pos.king_square(Us);
750
751     // King shelter
752     Score score = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
753
754     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
755     // from optimally tuned.
756     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
757         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
758     {
759         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
760         // apart from the king itself
761         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
762         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
763                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
764                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
765
766         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
767         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
768         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
769         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
770         // king, and the quality of the pawn shelter.
771         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
772                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
773                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
774                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
775
776         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
777         // squares around the king attacked by enemy queen...
778         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
779         if (b)
780         {
781             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
782             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
783                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
784             if (b)
785                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
786                               * popcount<Max15>(b)
787                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
788         }
789
790         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
791         // squares around the king attacked by enemy rooks...
792         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
793
794         // Consider only squares where the enemy rook gives check
795         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
796
797         if (b)
798         {
799             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
800             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
801                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
802             if (b)
803                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
804                               * popcount<Max15>(b)
805                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
806         }
807
808         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
809         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
810
811         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
812         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
813
814         // Enemy queen safe checks
815         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
816         if (b)
817             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
818
819         // Enemy rooks safe checks
820         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
821         if (b)
822             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
823
824         // Enemy bishops safe checks
825         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
826         if (b)
827             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
828
829         // Enemy knights safe checks
830         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
831         if (b)
832             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
833
834         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
835         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
836
837         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
838         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
839         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
840         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
841         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
842         score -= KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits];
843         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits]);
844     }
845
846     if (Trace)
847         TracedScores[Us][KING] = score;
848
849     return score;
850   }
851
852
853   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
854
855   template<Color Us>
856   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
857
858     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
859
860     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
861     Score score = SCORE_ZERO;
862
863     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
864
865     if (!b)
866         return SCORE_ZERO;
867
868     do {
869         Square s = pop_1st_bit(&b);
870
871         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
872
873         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
874         int rr = r * (r - 1);
875
876         // Base bonus based on rank
877         Value mbonus = Value(20 * rr);
878         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
879
880         if (rr)
881         {
882             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
883
884             // Adjust bonus based on kings proximity
885             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
886             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
887
888             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
889             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
890                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
891
892             // If the pawn is free to advance, increase bonus
893             if (pos.square_is_empty(blockSq))
894             {
895                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
896                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
897
898                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
899                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
900                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
901                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
902                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
903                     unsafeSquares = squaresToQueen;
904                 else
905                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
906
907                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
908                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
909                 if (!unsafeSquares)
910                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
911                 else
912                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
913                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
914                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
915                     // if no, somewhat smaller bonus.
916                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
917             }
918         } // rr != 0
919
920         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
921         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
922         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & adjacent_files_bb(file_of(s));
923         if (supportingPawns & rank_bb(s))
924             ebonus += Value(r * 20);
925
926         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
927             ebonus += Value(r * 12);
928
929         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
930         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
931         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
932         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
933         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
934         // value if the other side has a rook or queen.
935         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
936         {
937             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
938                 ebonus += ebonus / 4;
939             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
940                 ebonus -= ebonus / 4;
941         }
942         score += make_score(mbonus, ebonus);
943
944     } while (b);
945
946     // Add the scores to the middle game and endgame eval
947     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
948   }
949
950
951   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
952   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
953
954   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
955
956     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
957     Square s, blockSq, queeningSquare;
958     Color c, winnerSide, loserSide;
959     bool pathDefended, opposed;
960     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
961     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
962
963     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
964     // record how many plies are required for promotion.
965     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
966     {
967         // Skip if other side has non-pawn pieces
968         if (pos.non_pawn_material(~c))
969             continue;
970
971         b = ei.pi->passed_pawns(c);
972
973         while (b)
974         {
975             s = pop_1st_bit(&b);
976             queeningSquare = relative_square(c, make_square(file_of(s), RANK_8));
977             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
978
979             // Compute plies to queening and check direct advancement
980             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
981             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
982             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
983
984             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
985                 continue;
986
987             // Opponent king cannot block because path is defended and position
988             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
989             assert(!pos.in_check());
990             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
991
992             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
993             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
994
995             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
996                 continue;
997
998             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
999             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1000         }
1001     }
1002
1003     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1004     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1005     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1006         return SCORE_ZERO;
1007
1008     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1009     loserSide = ~winnerSide;
1010
1011     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1012     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
1013
1014     while (b)
1015     {
1016         s = pop_1st_bit(&b);
1017
1018         // Compute plies from queening
1019         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1020         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1021         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1022
1023         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1024         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1025             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
1026             candidates ^= s;
1027     }
1028
1029     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1030     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1031         return SCORE_ZERO;
1032
1033     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1034     b = candidates;
1035
1036     while (b)
1037     {
1038         s = pop_1st_bit(&b);
1039         sacptg = blockersCount = 0;
1040         minKingDist = kingptg = 256;
1041
1042         // Compute plies from queening
1043         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1044         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1045         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1046
1047         // Generate list of blocking pawns and supporters
1048         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1049         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1050         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1051
1052         assert(blockers);
1053
1054         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1055         while (blockers)
1056         {
1057             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
1058             movesToGo = 256;
1059
1060             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1061             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1062             if (!opposed)
1063             {
1064                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1065
1066                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1067                 {
1068                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1069                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1070                 }
1071             }
1072
1073             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1074             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1075
1076             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1077             {
1078                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1079                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1080             }
1081
1082             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1083             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1084             if (movesToGo <= 0)
1085                 continue;
1086
1087             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1088             sacptg += movesToGo * 2;
1089             blockersCount++;
1090
1091             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1092             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1093             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1094             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1095         }
1096
1097         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1098         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1099             return SCORE_ZERO;
1100
1101         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1102         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1103             return SCORE_ZERO;
1104     }
1105
1106     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1107     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1108     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1109   }
1110
1111
1112   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1113   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1114   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1115   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1116   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1117   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1118   template<Color Us>
1119   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1120
1121     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1122
1123     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1124     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1125     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1126     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1127                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1128                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1129                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1130
1131     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1132     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1133     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1134     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1135
1136     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1137   }
1138
1139
1140   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1141
1142   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1143     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1144                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1145   }
1146
1147
1148   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1149   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1150
1151   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1152
1153     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1154     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1155     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1156
1157     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1158     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1159     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1160   }
1161
1162
1163   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1164   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1165
1166   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1167
1168     // Scale option value from 100 to 256
1169     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1170     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1171
1172     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1173   }
1174
1175
1176   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1177   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1178
1179   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1180
1181   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1182
1183     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1184     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1185   }
1186
1187
1188   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1189   // values of a single evaluation term.
1190
1191   void trace_row(const char* name, int idx) {
1192
1193     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1194     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1195
1196     switch (idx) {
1197     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1198         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1199                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1200                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1201         break;
1202     default:
1203         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1204                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1205                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1206                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1207                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1208                     << std::showpos
1209                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1210                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1211     }
1212   }
1213 }