Bonus for rook behind a passed
[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) 2008-2013 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   enum ExtendedPieceType { // Used for tracing
35     PST = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, UNSTOPPABLE, SPACE, TOTAL
36   };
37
38   namespace Tracing {
39
40     Score scores[COLOR_NB][TOTAL + 1];
41     std::stringstream stream;
42
43     void add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
44     void row(const char* name, int idx);
45     std::string do_trace(const Position& pos);
46   }
47
48   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
49   // by the evaluation functions.
50   struct EvalInfo {
51
52     // Pointers to material and pawn hash table entries
53     Material::Entry* mi;
54     Pawns::Entry* pi;
55
56     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
57     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][ALL_PIECES]
58     // contains all squares attacked by the given color.
59     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
60
61     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
62     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
63     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
64     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
65     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
66     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
67     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
68
69     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
70     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
71     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
72
73     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
74     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
75     // weights of the individual piece types are given by the variables
76     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
77     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
78     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
79
80     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
81     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
82     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
83     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
84     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
85     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
86   };
87
88   // Evaluation grain size, must be a power of 2
89   const int GrainSize = 4;
90
91   // Evaluation weights, initialized from UCI options
92   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
93   Score Weights[6];
94
95   typedef Value V;
96   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
97
98   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
99   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
100   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
101   // parameters at 100, which looks prettier.
102   //
103   // Values modified by Joona Kiiski
104   const Score WeightsInternal[] = {
105       S(289, 344), S(233, 201), S(221, 273), S(46, 0), S(271, 0), S(307, 0)
106   };
107
108   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains bonuses for middle and end
109   // game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied by
110   // friendly pieces.
111   const Score MobilityBonus[][32] = {
112      {}, {},
113      { S(-35,-30), S(-22,-20), S(-9,-10), S( 3,  0), S(15, 10), S(27, 20), // Knights
114        S( 37, 28), S( 42, 31), S(44, 33) },
115      { S(-22,-27), S( -8,-13), S( 6,  1), S(20, 15), S(34, 29), S(48, 43), // Bishops
116        S( 60, 55), S( 68, 63), S(74, 68), S(77, 72), S(80, 75), S(82, 77),
117        S( 84, 79), S( 86, 81), S(87, 82), S(87, 82) },
118      { S(-17,-33), S(-11,-16), S(-5,  0), S( 1, 16), S( 7, 32), S(13, 48), // Rooks
119        S( 18, 64), S( 22, 80), S(26, 96), S(29,109), S(31,115), S(33,119),
120        S( 35,122), S( 36,123), S(37,124), S(38,124) },
121      { S(-12,-20), S( -8,-13), S(-5, -7), S(-2, -1), S( 1,  5), S( 4, 11), // Queens
122        S(  7, 17), S( 10, 23), S(13, 29), S(16, 34), S(18, 38), S(20, 40),
123        S( 22, 41), S( 23, 41), S(24, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
124        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
125        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
126        S( 25, 41), S( 25, 41) }
127   };
128
129   // Outpost[PieceType][Square] contains bonuses of knights and bishops, indexed
130   // by piece type and square (from white's point of view).
131   const Value Outpost[][SQUARE_NB] = {
132   {
133   //  A     B     C     D     E     F     G     H
134     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
135     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
136     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
137     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
138     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
139     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
140   {
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
142     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
143     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
144     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
145     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
146     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
147   };
148
149   // Threat[attacking][attacked] contains bonuses according to which piece
150   // type attacks which one.
151   const Score Threat[][PIECE_TYPE_NB] = {
152     {}, {},
153     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
154     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
155     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
156     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
157   };
158
159   // ThreatenedByPawn[PieceType] contains a penalty according to which piece
160   // type is attacked by an enemy pawn.
161   const Score ThreatenedByPawn[] = {
162     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
163   };
164
165   #undef S
166
167   const Score Tempo            = make_score(24, 11);
168   const Score BishopPin        = make_score(66, 11);
169   const Score RookOn7th        = make_score(11, 20);
170   const Score QueenOn7th       = make_score( 3,  8);
171   const Score RookOnPawn       = make_score(10, 28);
172   const Score QueenOnPawn      = make_score( 4, 20);
173   const Score RookOpenFile     = make_score(43, 21);
174   const Score RookSemiopenFile = make_score(19, 10);
175   const Score BishopPawns      = make_score( 8, 12);
176   const Score MinorBehindPawn  = make_score(16,  0);
177   const Score UndefendedMinor  = make_score(25, 10);
178   const Score TrappedRook      = make_score(90,  0);
179
180   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
181   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
182   // happen in Chess960 games.
183   const Score TrappedBishopA1H1 = make_score(50, 50);
184
185   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
186   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
187   // based on how many squares inside this area are safe and available for
188   // friendly minor pieces.
189   const Bitboard SpaceMask[] = {
190     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
191     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
192     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
193     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
194     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
195     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
196   };
197
198   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
199   // from the KingDanger[]. Various little "meta-bonuses" measuring
200   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
201   // is used as an index to KingDanger[].
202   //
203   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
204   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
205
206   // Bonuses for enemy's safe checks
207   const int QueenContactCheck = 6;
208   const int RookContactCheck  = 4;
209   const int QueenCheck        = 3;
210   const int RookCheck         = 2;
211   const int BishopCheck       = 1;
212   const int KnightCheck       = 1;
213
214   // KingExposed[Square] contains penalties based on the position of the
215   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
216   const int KingExposed[] = {
217      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
218      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
219      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
220     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
222     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
223     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
224     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
225   };
226
227   // KingDanger[Color][attackUnits] contains the actual king danger weighted
228   // scores, indexed by color and by a calculated integer number.
229   Score KingDanger[COLOR_NB][128];
230
231   // Function prototypes
232   template<bool Trace>
233   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
234
235   template<Color Us>
236   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
237
238   template<Color Us, bool Trace>
239   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
240
241   template<Color Us, bool Trace>
242   Score evaluate_king(const Position& pos, const EvalInfo& ei, Value margins[]);
243
244   template<Color Us, bool Trace>
245   Score evaluate_threats(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
246
247   template<Color Us, bool Trace>
248   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
249
250   template<Color Us>
251   int evaluate_space(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
252
253   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
254
255   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
256   Score apply_weight(Score v, Score w);
257   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
258   double to_cp(Value v);
259 }
260
261
262 namespace Eval {
263
264   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
265   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
266   /// between them based on the remaining material.
267
268   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
269     return do_evaluate<false>(pos, margin);
270   }
271
272
273   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
274   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
275   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
276   std::string trace(const Position& pos) {
277     return Tracing::do_trace(pos);
278   }
279
280
281   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
282   /// and setup king tables.
283
284   void init() {
285
286     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Midgame)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
287     Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Midgame)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
288     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Midgame)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
289     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
290     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
291     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
292
293     const int MaxSlope = 30;
294     const int Peak = 1280;
295
296     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
297     {
298         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
299
300         KingDanger[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
301         KingDanger[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
302     }
303   }
304
305 } // namespace Eval
306
307
308 namespace {
309
310 template<bool Trace>
311 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
312
313   assert(!pos.checkers());
314
315   EvalInfo ei;
316   Value margins[COLOR_NB];
317   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
318   Thread* th = pos.this_thread();
319
320   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
321   // that typically is used by the search for pruning decisions.
322   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
323
324   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
325   // in the position object (material + piece square tables) and adding
326   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
327   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
328
329   // Probe the material hash table
330   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
331   score += ei.mi->material_value();
332
333   // If we have a specialized evaluation function for the current material
334   // configuration, call it and return.
335   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
336   {
337       margin = VALUE_ZERO;
338       return ei.mi->evaluate(pos);
339   }
340
341   // Probe the pawn hash table
342   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
343   score += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
344
345   // Initialize attack and king safety bitboards
346   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
347   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
348
349   // Evaluate pieces and mobility
350   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
351           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
352
353   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
354
355   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
356   // information when computing the king safety evaluation.
357   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
358           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
359
360   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
361   score +=  evaluate_threats<WHITE, Trace>(pos, ei)
362           - evaluate_threats<BLACK, Trace>(pos, ei);
363
364   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
365   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE, Trace>(pos, ei)
366           - evaluate_passed_pawns<BLACK, Trace>(pos, ei);
367
368   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
369   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
370       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
371
372   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
373   if (ei.mi->space_weight())
374   {
375       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
376       score += apply_weight(s * ei.mi->space_weight(), Weights[Space]);
377   }
378
379   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
380   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
381                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
382
383   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
384   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
385   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
386       && pos.opposite_bishops()
387       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
388   {
389       // Only the two bishops ?
390       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
391           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
392       {
393           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
394           // certainly a draw or at least two pawns.
395           bool one_pawn = (pos.count<PAWN>(WHITE) + pos.count<PAWN>(BLACK) == 1);
396           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
397       }
398       else
399           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
400           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
401            sf = ScaleFactor(50);
402   }
403
404   margin = margins[pos.side_to_move()];
405   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
406
407   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
408   if (Trace)
409   {
410       Tracing::add(PST, pos.psq_score());
411       Tracing::add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
412       Tracing::add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
413       Tracing::add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
414       Score w = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei);
415       Score b = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
416       Tracing::add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
417       Tracing::add(TOTAL, score);
418       Tracing::stream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
419                       << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
420                       << "\nScaling: " << std::noshowpos
421                       << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
422                       << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
423                       << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
424                       << "Total evaluation: " << to_cp(v);
425   }
426
427   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
428 }
429
430
431   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
432   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
433
434   template<Color Us>
435   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
436
437     const Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
438     const Square Down = (Us == WHITE ? DELTA_S : DELTA_N);
439
440     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
441     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
442
443     // Init king safety tables only if we are going to use them
444     if (pos.count<QUEEN>(Us) && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
445     {
446         ei.kingRing[Them] = b | shift_bb<Down>(b);
447         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
448         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
449         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
450     } else
451         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
452   }
453
454
455   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
456
457   template<PieceType Piece, Color Us>
458   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
459
460     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
461
462     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
463
464     // Initial bonus based on square
465     Value bonus = Outpost[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
466
467     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
468     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
469     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
470     {
471         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
472             && !(squares_of_color(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
473             bonus += bonus + bonus / 2;
474         else
475             bonus += bonus / 2;
476     }
477     return make_score(bonus, bonus);
478   }
479
480
481   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
482
483   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
484   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
485
486     Bitboard b;
487     Square s;
488     Score score = SCORE_ZERO;
489
490     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
491     const Square* pl = pos.list<Piece>(Us);
492
493     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
494
495     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
496     {
497         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
498         b = Piece == BISHOP ? attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN))
499           : Piece ==   ROOK ? attacks_bb<  ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
500                             : pos.attacks_from<Piece>(s);
501
502         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
503
504         if (b & ei.kingRing[Them])
505         {
506             ei.kingAttackersCount[Us]++;
507             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
508             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
509             if (bb)
510                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
511         }
512
513         int mob = Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
514                                  : popcount<Full >(b & mobilityArea);
515
516         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
517
518         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
519         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
520         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
521             score -= ThreatenedByPawn[Piece];
522
523         // Otherwise give a bonus if we are a bishop and can pin a piece or can
524         // give a discovered check through an x-ray attack.
525         else if (    Piece == BISHOP
526                  && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)
527                  && !more_than_one(BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces()))
528                  score += BishopPin;
529
530         // Penalty for bishop with same coloured pawns
531         if (Piece == BISHOP)
532             score -= BishopPawns * ei.pi->pawns_on_same_color_squares(Us, s);
533
534         if (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
535         {
536             // Bishop and knight outposts squares
537             if (!(pos.pieces(Them, PAWN) & pawn_attack_span(Us, s)))
538                 score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
539
540             // Bishop or knight behind a pawn
541             if (    relative_rank(Us, s) < RANK_5
542                 && (pos.pieces(PAWN) & (s + pawn_push(Us))))
543                 score += MinorBehindPawn;
544         }
545
546         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
547             && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
548         {
549             // Major piece on 7th rank and enemy king trapped on 8th
550             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
551                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
552                 score += Piece == ROOK ? RookOn7th : QueenOn7th;
553
554             // Major piece attacking enemy pawns on the same rank/file
555             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & PseudoAttacks[ROOK][s];
556             if (pawns)
557                 score += popcount<Max15>(pawns) * (Piece == ROOK ? RookOnPawn : QueenOnPawn);
558         }
559
560         // Special extra evaluation for rooks
561         if (Piece == ROOK)
562         {
563             // Give a bonus for a rook on a open or semi-open file
564             if (ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
565                 score += ei.pi->semiopen(Them, file_of(s)) ? RookOpenFile : RookSemiopenFile;
566
567             if (mob > 3 || ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
568                 continue;
569
570             Square ksq = pos.king_square(Us);
571
572             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
573             // king has lost right to castle.
574             if (   ((file_of(ksq) < FILE_E) == (file_of(s) < file_of(ksq)))
575                 && (rank_of(ksq) == rank_of(s) || relative_rank(Us, ksq) == RANK_1)
576                 && !ei.pi->semiopen_on_side(Us, file_of(ksq), file_of(ksq) < FILE_E))
577                 score -= (TrappedRook - make_score(mob * 8, 0)) * (pos.can_castle(Us) ? 1 : 2);
578         }
579
580         // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by a friendly
581         // pawn diagonally in front of it is a very serious problem, especially
582         // when that pawn is also blocked.
583         if (   Piece == BISHOP
584             && pos.is_chess960()
585             && (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1)))
586         {
587             const enum Piece P = make_piece(Us, PAWN);
588             Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
589             if (pos.piece_on(s + d) == P)
590                 score -= !pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)) ? TrappedBishopA1H1 * 4
591                         : pos.piece_on(s + d + d) == P        ? TrappedBishopA1H1 * 2
592                                                               : TrappedBishopA1H1;
593         }
594     }
595
596     if (Trace)
597         Tracing::scores[Us][Piece] = score;
598
599     return score;
600   }
601
602
603   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
604   // and the type of attacked one.
605
606   template<Color Us, bool Trace>
607   Score evaluate_threats(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
608
609     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
610
611     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
612     Score score = SCORE_ZERO;
613
614     // Undefended minors get penalized even if not under attack
615     undefendedMinors =  pos.pieces(Them, BISHOP, KNIGHT)
616                       & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
617
618     if (undefendedMinors)
619         score += UndefendedMinor;
620
621     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
622     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
623                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
624                  & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
625
626     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
627     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
628     // considered because are already handled in king evaluation.
629     if (weakEnemies)
630         for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
631         {
632             b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
633             if (b)
634                 for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
635                     if (b & pos.pieces(pt2))
636                         score += Threat[pt1][pt2];
637         }
638
639     if (Trace)
640         Tracing::scores[Us][THREAT] = score;
641
642     return score;
643   }
644
645
646   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
647   // pieces of a given color.
648
649   template<Color Us, bool Trace>
650   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
651
652     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
653
654     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
655
656     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
657     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us, PAWN, KING));
658
659     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
660     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
661     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
662     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
663
664     // Sum up all attacked squares
665     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
666                                     | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
667                                     | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
668     if (Trace)
669         Tracing::scores[Us][MOBILITY] = apply_weight(mobility, Weights[Mobility]);
670
671     return score;
672   }
673
674
675   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
676
677   template<Color Us, bool Trace>
678   Score evaluate_king(const Position& pos, const EvalInfo& ei, Value margins[]) {
679
680     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
681
682     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
683     int attackUnits;
684     const Square ksq = pos.king_square(Us);
685
686     // King shelter and enemy pawns storm
687     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
688
689     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
690     // from optimally tuned.
691     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
692         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
693     {
694         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
695         // apart from the king itself
696         undefended = ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ei.attackedBy[Us][KING];
697         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
698                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
699                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
700
701         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
702         // index to the KingDanger[] array. The initial value is based on the
703         // number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
704         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
705         // king, and the quality of the pawn shelter.
706         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
707                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
708                      + KingExposed[relative_square(Us, ksq)]
709                      - mg_value(score) / 32;
710
711         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
712         // squares around the king attacked by enemy queen...
713         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
714         if (b)
715         {
716             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
717             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
718                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
719             if (b)
720                 attackUnits +=  QueenContactCheck
721                               * popcount<Max15>(b)
722                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
723         }
724
725         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
726         // squares around the king attacked by enemy rooks...
727         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
728
729         // Consider only squares where the enemy rook gives check
730         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
731
732         if (b)
733         {
734             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
735             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
736                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
737             if (b)
738                 attackUnits +=  RookContactCheck
739                               * popcount<Max15>(b)
740                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
741         }
742
743         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
744         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
745
746         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
747         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
748
749         // Enemy queen safe checks
750         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
751         if (b)
752             attackUnits += QueenCheck * popcount<Max15>(b);
753
754         // Enemy rooks safe checks
755         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
756         if (b)
757             attackUnits += RookCheck * popcount<Max15>(b);
758
759         // Enemy bishops safe checks
760         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
761         if (b)
762             attackUnits += BishopCheck * popcount<Max15>(b);
763
764         // Enemy knights safe checks
765         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
766         if (b)
767             attackUnits += KnightCheck * popcount<Max15>(b);
768
769         // To index KingDanger[] attackUnits must be in [0, 99] range
770         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
771
772         // Finally, extract the king danger score from the KingDanger[]
773         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
774         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
775         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
776         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
777         score -= KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits];
778         margins[Us] += mg_value(KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
779     }
780
781     if (Trace)
782         Tracing::scores[Us][KING] = score;
783
784     return score;
785   }
786
787
788   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
789
790   template<Color Us, bool Trace>
791   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
792
793     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
794
795     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
796     Score score = SCORE_ZERO;
797
798     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
799
800     while (b)
801     {
802         Square s = pop_lsb(&b);
803
804         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
805
806         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
807         int rr = r * (r - 1);
808
809         // Base bonus based on rank
810         Value mbonus = Value(17 * rr);
811         Value ebonus = Value(7 * (rr + r + 1));
812
813         if (rr)
814         {
815             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
816
817             // Adjust bonus based on kings proximity
818             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
819             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
820
821             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
822             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
823                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
824
825             // If the pawn is free to advance, increase bonus
826             if (pos.is_empty(blockSq))
827             {
828                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
829
830                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
831                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
832                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
833                 if (    unlikely(forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
834                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
835                     unsafeSquares = squaresToQueen;
836                 else
837                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
838
839                 if (    unlikely(forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
840                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
841                     defendedSquares = squaresToQueen;
842                 else
843                     defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
844
845                 // If there aren't enemy attacks huge bonus, a bit smaller if at
846                 // least block square is not attacked, otherwise smallest bonus.
847                 int k = !unsafeSquares ? 15 : !(unsafeSquares & blockSq) ? 9 : 3;
848
849                 // Big bonus if the path to queen is fully defended, a bit less
850                 // if at least block square is defended.
851                 if (defendedSquares == squaresToQueen)
852                     k += 6;
853
854                 else if (defendedSquares & blockSq)
855                     k += (unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 4 : 2;
856
857                 mbonus += Value(k * rr), ebonus += Value(k * rr);
858             }
859         } // rr != 0
860
861         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
862         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
863         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
864         if (supportingPawns & rank_bb(s))
865             ebonus += Value(r * 20);
866
867         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
868             ebonus += Value(r * 12);
869
870         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
871         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
872         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
873         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
874         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
875         // value if the other side has a rook or queen.
876         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
877         {
878             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
879                 ebonus += ebonus / 4;
880             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
881                 ebonus -= ebonus / 4;
882         }
883         score += make_score(mbonus, ebonus);
884
885     }
886
887     if (Trace)
888         Tracing::scores[Us][PASSED] = apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
889
890     // Add the scores to the middle game and endgame eval
891     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
892   }
893
894
895   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
896   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
897
898   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
899
900     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
901     Square s, blockSq, queeningSquare;
902     Color c, winnerSide, loserSide;
903     bool pathDefended, opposed;
904     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
905     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
906
907     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
908     // record how many plies are required for promotion.
909     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
910     {
911         // Skip if other side has non-pawn pieces
912         if (pos.non_pawn_material(~c))
913             continue;
914
915         b = ei.pi->passed_pawns(c);
916
917         while (b)
918         {
919             s = pop_lsb(&b);
920             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
921             queeningPath = forward_bb(c, s);
922
923             // Compute plies to queening and check direct advancement
924             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
925             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
926             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
927
928             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
929                 continue;
930
931             // Opponent king cannot block because path is defended and position
932             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
933             assert(!pos.checkers());
934             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
935
936             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
937             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
938
939             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
940                 continue;
941
942             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
943             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
944         }
945     }
946
947     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
948     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
949     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
950         return SCORE_ZERO;
951
952     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
953     loserSide = ~winnerSide;
954
955     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
956     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
957
958     while (b)
959     {
960         s = pop_lsb(&b);
961
962         // Compute plies from queening
963         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
964         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
965         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
966
967         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
968         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
969             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
970             candidates ^= s;
971     }
972
973     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
974     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
975         return SCORE_ZERO;
976
977     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
978     b = candidates;
979
980     while (b)
981     {
982         s = pop_lsb(&b);
983         sacptg = blockersCount = 0;
984         minKingDist = kingptg = 256;
985
986         // Compute plies from queening
987         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
988         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
989         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
990
991         // Generate list of blocking pawns and supporters
992         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
993         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
994         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
995
996         assert(blockers);
997
998         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
999         while (blockers)
1000         {
1001             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1002             movesToGo = 256;
1003
1004             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1005             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1006             if (!opposed)
1007             {
1008                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, rank_of(blockSq + pawn_push(winnerSide)));
1009
1010                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1011                 {
1012                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1013                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1014                 }
1015             }
1016
1017             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1018             b2 = pawn_attack_span(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1019
1020             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1021             {
1022                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1023                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1024             }
1025
1026             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1027             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1028             if (movesToGo <= 0)
1029                 continue;
1030
1031             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1032             sacptg += movesToGo * 2;
1033             blockersCount++;
1034
1035             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1036             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1037             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1038             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1039         }
1040
1041         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1042         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1043             return SCORE_ZERO;
1044
1045         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1046         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1047             return SCORE_ZERO;
1048     }
1049
1050     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1051     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1052     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1053   }
1054
1055
1056   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1057   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1058   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1059   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1060   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1061   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1062   template<Color Us>
1063   int evaluate_space(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
1064
1065     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1066
1067     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1068     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1069     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1070     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1071                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1072                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1073                    & (ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
1074
1075     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1076     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1077     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1078     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1079
1080     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1081     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1082
1083     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1084     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1085   }
1086
1087
1088   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1089   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1090
1091   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1092
1093     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1094     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1095     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1096
1097     int e = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1098     int r = (mg_value(v) * int(ph) + e * int(PHASE_MIDGAME - ph)) / PHASE_MIDGAME;
1099     return Value((r / GrainSize) * GrainSize); // Sign independent
1100   }
1101
1102   // apply_weight() weights score v by score w trying to prevent overflow
1103   Score apply_weight(Score v, Score w) {
1104     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1105                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1106   }
1107
1108   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1109   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1110
1111   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1112
1113     // Scale option value from 100 to 256
1114     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1115     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1116
1117     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1118   }
1119
1120
1121   // Tracing functions definitions
1122
1123   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1124
1125   void Tracing::add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1126
1127     scores[WHITE][idx] = wScore;
1128     scores[BLACK][idx] = bScore;
1129   }
1130
1131   void Tracing::row(const char* name, int idx) {
1132
1133     Score wScore = scores[WHITE][idx];
1134     Score bScore = scores[BLACK][idx];
1135
1136     switch (idx) {
1137     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1138         stream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1139                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1140                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1141         break;
1142     default:
1143         stream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1144                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1145                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1146                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1147                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1148                << std::showpos
1149                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1150                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1151     }
1152   }
1153
1154   std::string Tracing::do_trace(const Position& pos) {
1155
1156     stream.str("");
1157     stream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1158     std::memset(scores, 0, 2 * (TOTAL + 1) * sizeof(Score));
1159
1160     Value margin;
1161     do_evaluate<true>(pos, margin);
1162
1163     std::string totals = stream.str();
1164     stream.str("");
1165
1166     stream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1167                     <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1168                     <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1169
1170     row("Material, PST, Tempo", PST);
1171     row("Material imbalance", IMBALANCE);
1172     row("Pawns", PAWN);
1173     row("Knights", KNIGHT);
1174     row("Bishops", BISHOP);
1175     row("Rooks", ROOK);
1176     row("Queens", QUEEN);
1177     row("Mobility", MOBILITY);
1178     row("King safety", KING);
1179     row("Threats", THREAT);
1180     row("Passed pawns", PASSED);
1181     row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1182     row("Space", SPACE);
1183
1184     stream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1185     row("Total", TOTAL);
1186     stream << totals;
1187
1188     return stream.str();
1189   }
1190 }