Fix a small bug in king safety
[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 Marco Costalba
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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27
28 #include "evaluate.h"
29 #include "material.h"
30 #include "pawns.h"
31 #include "scale.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "ucioption.h"
34
35
36 ////
37 //// Local definitions
38 ////
39
40 namespace {
41
42   const int Sign[2] = {1, -1};
43
44   // Evaluation grain size, must be a power of 2.
45   const int GrainSize = 4;
46
47   // Evaluation weights
48   int WeightMobilityMidgame      = 0x100;
49   int WeightMobilityEndgame      = 0x100;
50   int WeightPawnStructureMidgame = 0x100;
51   int WeightPawnStructureEndgame = 0x100;
52   int WeightPassedPawnsMidgame   = 0x100;
53   int WeightPassedPawnsEndgame   = 0x100;
54   int WeightKingSafety[2] = { 0x100, 0x100 };
55   int WeightSpace;
56
57   // Internal evaluation weights.  These are applied on top of the evaluation
58   // weights read from UCI parameters.  The purpose is to be able to change
59   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
60   // parameters at 100, which looks prettier.
61   //
62   // Values modified by Joona Kiiski
63   const int WeightMobilityMidgameInternal      = 0x0FA;
64   const int WeightMobilityEndgameInternal      = 0x10A;
65   const int WeightPawnStructureMidgameInternal = 0x0EC;
66   const int WeightPawnStructureEndgameInternal = 0x0CD;
67   const int WeightPassedPawnsMidgameInternal   = 0x108;
68   const int WeightPassedPawnsEndgameInternal   = 0x109;
69   const int WeightKingSafetyInternal           = 0x0F7;
70   const int WeightKingOppSafetyInternal        = 0x101;
71   const int WeightSpaceInternal                = 0x02F;
72
73   // Visually better to define tables constants
74   typedef Value V;
75
76   // Knight mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
77   // of attacked squares not occupied by friendly piecess.
78   const Value MidgameKnightMobilityBonus[] = {
79   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
80     V(-30), V(-20),V(-10), V(0), V(10), V(20), V(25), V(30), V(30)
81   };
82
83   const Value EndgameKnightMobilityBonus[] = {
84   //    0       1      2     3      4      5      6      7      8
85     V(-30), V(-20),V(-10), V(0), V(10), V(20), V(25), V(30), V(30)
86   };
87
88   // Bishop mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
89   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.  X-ray attacks through
90   // queens are also included.
91   const Value MidgameBishopMobilityBonus[] = {
92   //    0       1      2      3      4      5      6      7
93     V(-30), V(-15),  V(0), V(15), V(30), V(45), V(58), V(66),
94   //    8       9     10     11     12     13     14     15
95     V( 72), V( 76), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
96   };
97
98   const Value EndgameBishopMobilityBonus[] = {
99   //    0       1      2      3      4      5      6      7
100     V(-30), V(-15),  V(0), V(15), V(30), V(45), V(58), V(66),
101   //    8       9     10     11     12     13     14     15
102     V( 72), V( 76), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
103   };
104
105   // Rook mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
106   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.  X-ray attacks through
107   // queens and rooks are also included.
108   const Value MidgameRookMobilityBonus[] = {
109   //    0       1      2      3      4      5      6      7
110     V(-18), V(-12), V(-6),  V(0),  V(6), V(12), V(16), V(21),
111   //    8       9     10     11     12     13     14     15
112     V( 24), V( 27), V(28), V(29), V(30), V(31), V(32), V(33)
113   };
114
115   const Value EndgameRookMobilityBonus[] = {
116   //    0       1      2      3      4      5      6      7
117     V(-30), V(-18), V(-6),  V(6), V(18), V(30), V(42), V(54),
118   //    8       9     10     11     12     13     14     15
119     V( 66), V( 74), V(78), V(80), V(81), V(82), V(83), V(83)
120   };
121
122   // Queen mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
123   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.
124   const Value MidgameQueenMobilityBonus[] = {
125   //    0      1      2      3      4      5      6      7
126     V(-10), V(-8), V(-6), V(-4), V(-2), V( 0), V( 2), V( 4),
127   //    8      9     10     11     12     13     14     15
128     V(  6), V( 8), V(10), V(12), V(13), V(14), V(15), V(16),
129   //   16     17     18     19     20     21     22     23
130     V( 16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16),
131   //   24     25     26     27     28     29     30     31
132     V( 16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16), V(16)
133   };
134
135   const Value EndgameQueenMobilityBonus[] = {
136   //    0      1      2      3      4      5      6      7
137     V(-20),V(-15),V(-10), V(-5), V( 0), V( 5), V(10), V(15),
138   //    8      9     10     11     12     13     14     15
139     V( 19), V(23), V(27), V(29), V(30), V(30), V(30), V(30),
140   //   16     17     18     19     20     21     22     23
141     V( 30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30),
142   //   24     25     26     27     28     29     30     31
143     V( 30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30), V(30)
144   };
145
146   // Outpost bonuses for knights and bishops, indexed by square (from white's
147   // point of view).
148   const Value KnightOutpostBonus[64] = {
149   //  A     B     C     D     E     F     G     H
150     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
151     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
152     V(0), V(0), V(5),V(10),V(10), V(5), V(0), V(0), // 3
153     V(0), V(5),V(20),V(30),V(30),V(20), V(5), V(0), // 4
154     V(0),V(10),V(30),V(40),V(40),V(30),V(10), V(0), // 5
155     V(0), V(5),V(20),V(20),V(20),V(20), V(5), V(0), // 6
156     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
157     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
158   };
159
160   const Value BishopOutpostBonus[64] = {
161   //  A     B     C     D     E     F     G     H
162     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
163     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
164     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0), // 3
165     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0), // 4
166     V(0),V(10),V(20),V(20),V(20),V(20),V(10), V(0), // 5
167     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0), // 6
168     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
169     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
170   };
171
172   // Bonus for unstoppable passed pawns
173   const Value UnstoppablePawnValue = Value(0x500);
174
175   // Rooks and queens on the 7th rank
176   const Value MidgameRookOn7thBonus  = Value(47);
177   const Value EndgameRookOn7thBonus  = Value(98);
178   const Value MidgameQueenOn7thBonus = Value(27);
179   const Value EndgameQueenOn7thBonus = Value(54);
180
181
182   // Rooks on open files
183   const Value RookOpenFileBonus = Value(43);
184   const Value RookHalfOpenFileBonus = Value(19);
185
186   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
187   // right to castle:
188   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
189
190   // Penalty for a bishop on a7/h7 (a2/h2 for black) which is trapped by
191   // enemy pawns:
192   const Value TrappedBishopA7H7Penalty = Value(300);
193
194   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a7/h7 (a2/h2 for black):
195   const Bitboard MaskA7H7[2] = {
196     ((1ULL << SQ_A7) | (1ULL << SQ_H7)),
197     ((1ULL << SQ_A2) | (1ULL << SQ_H2))
198   };
199
200   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
201   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black).  This can obviously only
202   // happen in Chess960 games.
203   const Value TrappedBishopA1H1Penalty = Value(100);
204
205   // Bitboard masks for detecting trapped bishops on a1/h1 (a8/h8 for black):
206   const Bitboard MaskA1H1[2] = {
207     ((1ULL << SQ_A1) | (1ULL << SQ_H1)),
208     ((1ULL << SQ_A8) | (1ULL << SQ_H8))
209   };
210
211   // The SpaceMask[color] contains area of the board which is consdered by
212   // the space evaluation.  In the middle game, each side is given a bonus
213   // based on how many squares inside this area are safe and available for
214   // friendly minor pieces.
215   const Bitboard SpaceMask[2] = {
216     (1ULL<<SQ_C2) | (1ULL<<SQ_D2) | (1ULL<<SQ_E2) | (1ULL<<SQ_F2) |
217     (1ULL<<SQ_C3) | (1ULL<<SQ_D3) | (1ULL<<SQ_E3) | (1ULL<<SQ_F3) |
218     (1ULL<<SQ_C4) | (1ULL<<SQ_D4) | (1ULL<<SQ_E4) | (1ULL<<SQ_F4),
219     (1ULL<<SQ_C7) | (1ULL<<SQ_D7) | (1ULL<<SQ_E7) | (1ULL<<SQ_F7) |
220     (1ULL<<SQ_C6) | (1ULL<<SQ_D6) | (1ULL<<SQ_E6) | (1ULL<<SQ_F6) |
221     (1ULL<<SQ_C5) | (1ULL<<SQ_D5) | (1ULL<<SQ_E5) | (1ULL<<SQ_F5)
222   };
223
224   /// King safety constants and variables.  The king safety scores are taken
225   /// from the array SafetyTable[].  Various little "meta-bonuses" measuring
226   /// the strength of the attack are added up into an integer, which is used
227   /// as an index to SafetyTable[].
228
229   // Attack weights for each piece type.
230   const int QueenAttackWeight  = 5;
231   const int RookAttackWeight   = 3;
232   const int BishopAttackWeight = 2;
233   const int KnightAttackWeight = 2;
234
235   // Bonuses for safe checks for each piece type.
236   int QueenContactCheckBonus = 3;
237   int QueenCheckBonus        = 2;
238   int RookCheckBonus         = 1;
239   int BishopCheckBonus       = 1;
240   int KnightCheckBonus       = 1;
241   int DiscoveredCheckBonus   = 3;
242
243   // Scan for queen contact mates?
244   const bool QueenContactMates = true;
245
246   // Bonus for having a mate threat.
247   int MateThreatBonus = 3;
248
249   // InitKingDanger[] contains bonuses based on the position of the defending
250   // king.
251   const int InitKingDanger[64] = {
252      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
253      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
254      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
255     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
256     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
257     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
258     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
259     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
260   };
261
262   // SafetyTable[] contains the actual king safety scores.  It is initialized
263   // in init_safety().
264   Value SafetyTable[100];
265
266   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id
267   PawnInfoTable *PawnTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
268   MaterialInfoTable *MaterialTable[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
269
270   // Sizes of pawn and material hash tables
271   const int PawnTableSize = 16384;
272   const int MaterialTableSize = 1024;
273
274   // Array which gives the number of nonzero bits in an 8-bit integer:
275   uint8_t BitCount8Bit[256];
276
277   // Function prototypes
278   template<PieceType Piece>
279   void evaluate_pieces(const Position& p, Color us, EvalInfo& ei);
280
281   template<>
282   void evaluate_pieces<KING>(const Position& p, Color us, EvalInfo &ei);
283
284   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei);
285   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
286                                     EvalInfo &ei);
287   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
288                                     EvalInfo &ei);
289
290   void evaluate_space(const Position &p, Color us, EvalInfo &ei);
291   inline Value apply_weight(Value v, int w);
292   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
293
294   int count_1s_8bit(Bitboard b);
295
296   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight);
297   int weight_option(const std::string& opt, int weight);
298   void init_safety();
299
300 }
301
302
303 ////
304 //// Functions
305 ////
306
307 /// evaluate() is the main evaluation function.  It always computes two
308 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
309 /// between them based on the remaining material.
310
311 Value evaluate(const Position &pos, EvalInfo &ei, int threadID) {
312
313   assert(pos.is_ok());
314   assert(threadID >= 0 && threadID < THREAD_MAX);
315
316   memset(&ei, 0, sizeof(EvalInfo));
317
318   // Initialize by reading the incrementally updated scores included in the
319   // position object (material + piece square tables)
320   ei.mgValue = pos.mg_value();
321   ei.egValue = pos.eg_value();
322
323   // Probe the material hash table
324   ei.mi = MaterialTable[threadID]->get_material_info(pos);
325   ei.mgValue += ei.mi->mg_value();
326   ei.egValue += ei.mi->eg_value();
327
328   // If we have a specialized evaluation function for the current material
329   // configuration, call it and return
330   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
331       return ei.mi->evaluate(pos);
332
333   // After get_material_info() call that modifies them
334   ScaleFactor factor[2];
335   factor[WHITE] = ei.mi->scale_factor(pos, WHITE);
336   factor[BLACK] = ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
337
338   // Probe the pawn hash table
339   ei.pi = PawnTable[threadID]->get_pawn_info(pos);
340   ei.mgValue += apply_weight(ei.pi->mg_value(), WeightPawnStructureMidgame);
341   ei.egValue += apply_weight(ei.pi->eg_value(), WeightPawnStructureEndgame);
342
343   // Initialize king attack bitboards and king attack zones for both sides
344   ei.attackedBy[WHITE][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(WHITE));
345   ei.attackedBy[BLACK][KING] = pos.piece_attacks<KING>(pos.king_square(BLACK));
346   ei.kingZone[WHITE] = ei.attackedBy[BLACK][KING] | (ei.attackedBy[BLACK][KING] >> 8);
347   ei.kingZone[BLACK] = ei.attackedBy[WHITE][KING] | (ei.attackedBy[WHITE][KING] << 8);
348
349   // Initialize pawn attack bitboards for both sides
350   ei.attackedBy[WHITE][PAWN] = ((pos.pawns(WHITE) << 9) & ~FileABB) | ((pos.pawns(WHITE) << 7) & ~FileHBB);
351   ei.attackedBy[BLACK][PAWN] = ((pos.pawns(BLACK) >> 7) & ~FileABB) | ((pos.pawns(BLACK) >> 9) & ~FileHBB);
352   ei.kingAttackersCount[WHITE] = count_1s_max_15(ei.attackedBy[WHITE][PAWN] & ei.attackedBy[BLACK][KING])/2;
353   ei.kingAttackersCount[BLACK] = count_1s_max_15(ei.attackedBy[BLACK][PAWN] & ei.attackedBy[WHITE][KING])/2;
354
355   // Evaluate pieces
356   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
357   {
358       evaluate_pieces<KNIGHT>(pos, c, ei);
359       evaluate_pieces<BISHOP>(pos, c, ei);
360       evaluate_pieces<ROOK>(pos, c, ei);
361       evaluate_pieces<QUEEN>(pos, c, ei);
362
363       // Sum up all attacked squares
364       ei.attackedBy[c][0] =   ei.attackedBy[c][PAWN]   | ei.attackedBy[c][KNIGHT]
365                             | ei.attackedBy[c][BISHOP] | ei.attackedBy[c][ROOK]
366                             | ei.attackedBy[c][QUEEN]  | ei.attackedBy[c][KING];
367   }
368
369   // Kings.  Kings are evaluated after all other pieces for both sides,
370   // because we need complete attack information for all pieces when computing
371   // the king safety evaluation.
372   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
373       evaluate_pieces<KING>(pos, c, ei);
374
375   // Evaluate passed pawns.  We evaluate passed pawns for both sides at once,
376   // because we need to know which side promotes first in positions where
377   // both sides have an unstoppable passed pawn.
378   if (ei.pi->passed_pawns())
379       evaluate_passed_pawns(pos, ei);
380
381   Phase phase = pos.game_phase();
382
383   // Middle-game specific evaluation terms
384   if (phase > PHASE_ENDGAME)
385   {
386     // Pawn storms in positions with opposite castling.
387     if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
388         && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
389
390         ei.mgValue += ei.pi->queenside_storm_value(WHITE)
391                     - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK);
392
393     else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
394              && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
395
396         ei.mgValue += ei.pi->kingside_storm_value(WHITE)
397                     - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK);
398
399     // Evaluate space for both sides
400     if (ei.mi->space_weight() > 0)
401     {
402         evaluate_space(pos, WHITE, ei);
403         evaluate_space(pos, BLACK, ei);
404     }
405   }
406
407   // Mobility
408   ei.mgValue += apply_weight(ei.mgMobility, WeightMobilityMidgame);
409   ei.egValue += apply_weight(ei.egMobility, WeightMobilityEndgame);
410
411   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
412   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
413   if (   phase < PHASE_MIDGAME
414       && pos.opposite_colored_bishops()
415       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue > Value(0))
416           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && ei.egValue < Value(0))))
417   {
418       ScaleFactor sf;
419
420       // Only the two bishops ?
421       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
422           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
423       {
424           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
425           // certainly a draw or at least two pawns.
426           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
427           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
428       }
429       else
430           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
431           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
432            sf = ScaleFactor(50);
433
434       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
435           factor[WHITE] = sf;
436       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
437           factor[BLACK] = sf;
438   }
439
440   // Interpolate between the middle game and the endgame score, and
441   // return
442   Color stm = pos.side_to_move();
443
444   Value v = Sign[stm] * scale_by_game_phase(ei.mgValue, ei.egValue, phase, factor);
445
446   return (ei.mateThreat[stm] == MOVE_NONE ? v : 8 * QueenValueMidgame - v);
447 }
448
449
450 /// quick_evaluate() does a very approximate evaluation of the current position.
451 /// It currently considers only material and piece square table scores.  Perhaps
452 /// we should add scores from the pawn and material hash tables?
453
454 Value quick_evaluate(const Position &pos) {
455
456   assert(pos.is_ok());
457
458   static const
459   ScaleFactor sf[2] = {SCALE_FACTOR_NORMAL, SCALE_FACTOR_NORMAL};
460
461   Value mgv = pos.mg_value();
462   Value egv = pos.eg_value();
463   Phase ph = pos.game_phase();
464   Color stm = pos.side_to_move();
465
466   return Sign[stm] * scale_by_game_phase(mgv, egv, ph, sf);
467 }
468
469
470 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function.
471
472 void init_eval(int threads) {
473
474   assert(threads <= THREAD_MAX);
475
476   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
477   {
478     if (i >= threads)
479     {
480         delete PawnTable[i];
481         delete MaterialTable[i];
482         PawnTable[i] = NULL;
483         MaterialTable[i] = NULL;
484         continue;
485     }
486     if (!PawnTable[i])
487         PawnTable[i] = new PawnInfoTable(PawnTableSize);
488     if (!MaterialTable[i])
489         MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable(MaterialTableSize);
490   }
491
492   for (Bitboard b = 0ULL; b < 256ULL; b++)
493   {
494       assert(count_1s(b) == int(uint8_t(count_1s(b))));
495       BitCount8Bit[b] = (uint8_t)count_1s(b);
496   }
497 }
498
499
500 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination.
501
502 void quit_eval() {
503
504   for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
505   {
506       delete PawnTable[i];
507       delete MaterialTable[i];
508   }
509 }
510
511
512 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI
513 /// parameters.
514
515 void read_weights(Color us) {
516
517   WeightMobilityMidgame      = weight_option("Mobility (Middle Game)", WeightMobilityMidgameInternal);
518   WeightMobilityEndgame      = weight_option("Mobility (Endgame)", WeightMobilityEndgameInternal);
519   WeightPawnStructureMidgame = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", WeightPawnStructureMidgameInternal);
520   WeightPawnStructureEndgame = weight_option("Pawn Structure (Endgame)", WeightPawnStructureEndgameInternal);
521   WeightPassedPawnsMidgame   = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", WeightPassedPawnsMidgameInternal);
522   WeightPassedPawnsEndgame   = weight_option("Passed Pawns (Endgame)", WeightPassedPawnsEndgameInternal);
523
524   Color them = opposite_color(us);
525
526   WeightKingSafety[us]   = weight_option("Cowardice", WeightKingSafetyInternal);
527   WeightKingSafety[them] = weight_option("Aggressiveness", WeightKingOppSafetyInternal);
528   WeightSpace = weight_option("Space", WeightSpaceInternal);
529
530   init_safety();
531 }
532
533
534 namespace {
535
536   // evaluate_common() computes terms common to all pieces attack
537
538   template<PieceType Piece>
539   int evaluate_common(const Position& p, const Bitboard& b, Color us, EvalInfo& ei, Square s = SQ_NONE) {
540
541     static const int AttackWeight[] = { 0, 0, KnightAttackWeight, BishopAttackWeight, RookAttackWeight, QueenAttackWeight };
542     static const Value* MgBonus[] = { 0, 0, MidgameKnightMobilityBonus, MidgameBishopMobilityBonus, MidgameRookMobilityBonus, MidgameQueenMobilityBonus };
543     static const Value* EgBonus[] = { 0, 0, EndgameKnightMobilityBonus, EndgameBishopMobilityBonus, EndgameRookMobilityBonus, EndgameQueenMobilityBonus };
544     static const Value* OutpostBonus[] = { 0, 0, KnightOutpostBonus, BishopOutpostBonus, 0, 0 };
545
546     Color them = opposite_color(us);
547
548     // Update attack info
549     ei.attackedBy[us][Piece] |= b;
550
551     // King attack
552     if (b & ei.kingZone[us])
553     {
554         ei.kingAttackersCount[us]++;
555         ei.kingAttackersWeight[us] += AttackWeight[Piece];
556         Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[them][KING]);
557         if (bb)
558             ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[us] += count_1s_max_15(bb);
559     }
560
561     // Remove squares protected by enemy pawns
562     Bitboard bb = (b & ~ei.attackedBy[them][PAWN]);
563
564     // Mobility
565     int mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15(bb & ~p.pieces_of_color(us))
566                               : count_1s(bb & ~p.pieces_of_color(us)));
567
568     ei.mgMobility += Sign[us] * MgBonus[Piece][mob];
569     ei.egMobility += Sign[us] * EgBonus[Piece][mob];
570
571     // Bishop and Knight outposts
572     if (  (Piece != BISHOP && Piece != KNIGHT) // compile time condition
573         || !p.square_is_weak(s, them))
574         return mob;
575
576     // Initial bonus based on square
577     Value v, bonus;
578     v = bonus = OutpostBonus[Piece][relative_square(us, s)];
579
580     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
581     // no minor piece which can exchange the outpost piece
582     if (v && (p.pawn_attacks(them, s) & p.pawns(us)))
583     {
584         bonus += v / 2;
585         if (   p.piece_count(them, KNIGHT) == 0
586             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & p.bishops(them)) == EmptyBoardBB)
587             bonus += v;
588     }
589     ei.mgValue += Sign[us] * bonus;
590     ei.egValue += Sign[us] * bonus;
591     return mob;
592   }
593
594
595   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given
596   // color.
597
598   template<PieceType Piece>
599   void evaluate_pieces(const Position& pos, Color us, EvalInfo& ei) {
600
601     Bitboard b;
602     Square s, ksq;
603     Color them;
604     int mob;
605     File f;
606
607     for (int i = 0, e = pos.piece_count(us, Piece); i < e; i++)
608     {
609         s = pos.piece_list(us, Piece, i);
610
611         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
612             b = pos.piece_attacks<Piece>(s);
613         else if (Piece == BISHOP)
614             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.queens(us));
615         else if (Piece == ROOK)
616             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.rooks_and_queens(us));
617
618         // Attacks, mobility and outposts
619         mob = evaluate_common<Piece>(pos, b, us, ei, s);
620
621         // Special patterns: trapped bishops on a7/h7/a2/h2
622         // and trapped bishops on a1/h1/a8/h8 in Chess960.
623         if (Piece == BISHOP)
624         {
625             if (bit_is_set(MaskA7H7[us], s))
626                 evaluate_trapped_bishop_a7h7(pos, s, us, ei);
627
628             if (Chess960 && bit_is_set(MaskA1H1[us], s))
629                 evaluate_trapped_bishop_a1h1(pos, s, us, ei);
630         }
631
632         if (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
633         {
634             // Queen or rook on 7th rank
635             them = opposite_color(us);
636
637             if (   relative_rank(us, s) == RANK_7
638                 && relative_rank(us, pos.king_square(them)) == RANK_8)
639             {
640                 ei.mgValue += Sign[us] * (Piece == ROOK ? MidgameRookOn7thBonus : MidgameQueenOn7thBonus);
641                 ei.egValue += Sign[us] * (Piece == ROOK ? EndgameRookOn7thBonus : EndgameQueenOn7thBonus);
642             }
643         }
644
645         // Special extra evaluation for rooks
646         if (Piece == ROOK)
647         {
648             // Open and half-open files
649             f = square_file(s);
650             if (ei.pi->file_is_half_open(us, f))
651             {
652                 if (ei.pi->file_is_half_open(them, f))
653                 {
654                     ei.mgValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
655                     ei.egValue += Sign[us] * RookOpenFileBonus;
656                 }
657                 else
658                 {
659                     ei.mgValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
660                     ei.egValue += Sign[us] * RookHalfOpenFileBonus;
661                 }
662             }
663
664             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
665             // king has lost right to castle.
666             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(us, f))
667                 continue;
668
669             ksq = pos.king_square(us);
670
671             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
672                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
673                 && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
674             {
675                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
676                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(us, square_file(ksq)))
677                     ei.mgValue -= pos.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
678                                                     : Sign[us] *  (TrappedRookPenalty - mob * 16);
679             }
680             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
681                     &&  square_file(s) < square_file(ksq)
682                     && (relative_rank(us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
683             {
684                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
685                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(us, square_file(ksq)))
686                     ei.mgValue -= pos.can_castle(us)? Sign[us] * ((TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2)
687                                                     : Sign[us] * (TrappedRookPenalty - mob * 16);
688             }
689         }
690     }
691   }
692
693   inline Bitboard shiftRowsDown(const Bitboard& b, int num) {
694
695     return b >> (num << 3);
696   }
697
698   // evaluate_pieces<KING>() assigns bonuses and penalties to a king of a given
699   // color.
700
701   template<>
702   void evaluate_pieces<KING>(const Position& p, Color us, EvalInfo& ei) {
703
704     int shelter = 0, sign = Sign[us];
705     Square s = p.king_square(us);
706
707     // King shelter
708     if (relative_rank(us, s) <= RANK_4)
709     {
710         Bitboard pawns = p.pawns(us) & this_and_neighboring_files_bb(s);
711         Rank r = square_rank(s);
712         for (int i = 1; i < 4; i++)
713             shelter += count_1s_8bit(shiftRowsDown(pawns, r+i*sign)) * (128>>i);
714
715         ei.mgValue += sign * Value(shelter);
716     }
717
718     // King safety.  This is quite complicated, and is almost certainly far
719     // from optimally tuned.
720     Color them = opposite_color(us);
721
722     if (   p.piece_count(them, QUEEN) >= 1
723         && ei.kingAttackersCount[them] >= 2
724         && p.non_pawn_material(them) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
725         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them])
726     {
727       // Is it the attackers turn to move?
728       bool sente = (them == p.side_to_move());
729
730       // Find the attacked squares around the king which has no defenders
731       // apart from the king itself
732       Bitboard undefended =
733              ei.attacked_by(them)       & ~ei.attacked_by(us, PAWN)
734           & ~ei.attacked_by(us, KNIGHT) & ~ei.attacked_by(us, BISHOP)
735           & ~ei.attacked_by(us, ROOK)   & ~ei.attacked_by(us, QUEEN)
736           & ei.attacked_by(us, KING);
737
738       Bitboard occ = p.occupied_squares(), b, b2;
739
740       // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
741       // index to the SafetyTable[] array.  The initial value is based on the
742       // number and types of the attacking pieces, the number of attacked and
743       // undefended squares around the king, the square of the king, and the
744       // quality of the pawn shelter.
745       int attackUnits =
746             Min((ei.kingAttackersCount[them] * ei.kingAttackersWeight[them]) / 2, 25)
747           + (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[them] + count_1s_max_15(undefended)) * 3
748           + InitKingDanger[relative_square(us, s)] - (shelter >> 5);
749
750       // Analyse safe queen contact checks
751       b = undefended & ei.attacked_by(them, QUEEN) & ~p.pieces_of_color(them);
752       if (b)
753       {
754         Bitboard attackedByOthers =
755               ei.attacked_by(them, PAWN)   | ei.attacked_by(them, KNIGHT)
756             | ei.attacked_by(them, BISHOP) | ei.attacked_by(them, ROOK);
757
758         b &= attackedByOthers;
759         if (b)
760         {
761           // The bitboard b now contains the squares available for safe queen
762           // contact checks.
763           int count = count_1s_max_15(b);
764           attackUnits += QueenContactCheckBonus * count * (sente ? 2 : 1);
765
766           // Is there a mate threat?
767           if (QueenContactMates && !p.is_check())
768           {
769             Bitboard escapeSquares =
770                 p.piece_attacks<KING>(s) & ~p.pieces_of_color(us) & ~attackedByOthers;
771
772             while (b)
773             {
774                 Square from, to = pop_1st_bit(&b);
775                 if (!(escapeSquares & ~queen_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[s])))
776                 {
777                     // We have a mate, unless the queen is pinned or there
778                     // is an X-ray attack through the queen.
779                     for (int i = 0; i < p.piece_count(them, QUEEN); i++)
780                     {
781                         from = p.piece_list(them, QUEEN, i);
782                         if (    bit_is_set(p.piece_attacks<QUEEN>(from), to)
783                             && !bit_is_set(p.pinned_pieces(them), from)
784                             && !(rook_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.rooks_and_queens(us))
785                             && !(bishop_attacks_bb(to, occ & ClearMaskBB[from]) & p.bishops_and_queens(us)))
786
787                             ei.mateThreat[them] = make_move(from, to);
788                     }
789                 }
790             }
791           }
792         }
793       }
794
795       // Analyse safe distance checks
796       if (QueenCheckBonus > 0 || RookCheckBonus > 0)
797       {
798           b = p.piece_attacks<ROOK>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
799
800           // Queen checks
801           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
802           if( b2)
803               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
804
805           // Rook checks
806           b2 = b & ei.attacked_by(them, ROOK);
807           if (b2)
808               attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
809       }
810       if (QueenCheckBonus > 0 || BishopCheckBonus > 0)
811       {
812           b = p.piece_attacks<BISHOP>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
813
814           // Queen checks
815           b2 = b & ei.attacked_by(them, QUEEN);
816           if (b2)
817               attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
818
819           // Bishop checks
820           b2 = b & ei.attacked_by(them, BISHOP);
821           if (b2)
822               attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
823       }
824       if (KnightCheckBonus > 0)
825       {
826           b = p.piece_attacks<KNIGHT>(s) & ~p.pieces_of_color(them) & ~ei.attacked_by(us);
827
828           // Knight checks
829           b2 = b & ei.attacked_by(them, KNIGHT);
830           if (b2)
831               attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15(b2);
832       }
833
834       // Analyse discovered checks (only for non-pawns right now, consider
835       // adding pawns later).
836       if (DiscoveredCheckBonus)
837       {
838         b = p.discovered_check_candidates(them) & ~p.pawns();
839         if (b)
840           attackUnits += DiscoveredCheckBonus * count_1s_max_15(b) * (sente? 2 : 1);
841       }
842
843       // Has a mate threat been found?  We don't do anything here if the
844       // side with the mating move is the side to move, because in that
845       // case the mating side will get a huge bonus at the end of the main
846       // evaluation function instead.
847       if (ei.mateThreat[them] != MOVE_NONE)
848           attackUnits += MateThreatBonus;
849
850       // Ensure that attackUnits is between 0 and 99, in order to avoid array
851       // out of bounds errors:
852       if (attackUnits < 0)
853           attackUnits = 0;
854
855       if (attackUnits >= 100)
856           attackUnits = 99;
857
858       // Finally, extract the king safety score from the SafetyTable[] array.
859       // Add the score to the evaluation, and also to ei.futilityMargin.  The
860       // reason for adding the king safety score to the futility margin is
861       // that the king safety scores can sometimes be very big, and that
862       // capturing a single attacking piece can therefore result in a score
863       // change far bigger than the value of the captured piece.
864       Value v = apply_weight(SafetyTable[attackUnits], WeightKingSafety[us]);
865
866       ei.mgValue -= sign * v;
867
868       if (us == p.side_to_move())
869           ei.futilityMargin += v;
870     }
871   }
872
873
874   // evaluate_passed_pawns() evaluates the passed pawns for both sides.
875
876   void evaluate_passed_pawns(const Position &pos, EvalInfo &ei) {
877
878     bool hasUnstoppable[2] = {false, false};
879     int movesToGo[2] = {100, 100};
880
881     for (Color us = WHITE; us <= BLACK; us++)
882     {
883         Color them = opposite_color(us);
884         Square ourKingSq = pos.king_square(us);
885         Square theirKingSq = pos.king_square(them);
886         Bitboard b = ei.pi->passed_pawns() & pos.pawns(us), b2, b3, b4;
887
888         while (b)
889         {
890             Square s = pop_1st_bit(&b);
891
892             assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
893             assert(pos.pawn_is_passed(us, s));
894
895             int r = int(relative_rank(us, s) - RANK_2);
896             int tr = Max(0, r * (r - 1));
897             Square blockSq = s + pawn_push(us);
898
899             // Base bonus based on rank
900             Value mbonus = Value(20 * tr);
901             Value ebonus = Value(10 + r * r * 10);
902
903             // Adjust bonus based on king proximity
904             if (tr != 0)
905             {
906                 ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq) * 3 * tr);
907                 ebonus -= Value(square_distance(ourKingSq, blockSq + pawn_push(us)) * 1 * tr);
908                 ebonus += Value(square_distance(theirKingSq, blockSq) * 6 * tr);
909
910                 // If the pawn is free to advance, increase bonus
911                 if (pos.square_is_empty(blockSq))
912                 {
913                     b2 = squares_in_front_of(us, s);
914                     b3 = b2 & ei.attacked_by(them);
915                     b4 = b2 & ei.attacked_by(us);
916
917                     // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
918                     // add all X-ray attacks by the rook or queen.
919                     if (    bit_is_set(ei.attacked_by(them,ROOK) | ei.attacked_by(them,QUEEN),s)
920                         && (squares_behind(us, s) & pos.rooks_and_queens(them)))
921                         b3 = b2;
922
923                     if ((b2 & pos.pieces_of_color(them)) == EmptyBoardBB)
924                     {
925                         // There are no enemy pieces in the pawn's path! Are any of the
926                         // squares in the pawn's path attacked by the enemy?
927                         if (b3 == EmptyBoardBB)
928                             // No enemy attacks, huge bonus!
929                             ebonus += Value(tr * (b2 == b4 ? 17 : 15));
930                         else
931                             // OK, there are enemy attacks. Are those squares which are
932                             // attacked by the enemy also attacked by us?  If yes, big bonus
933                             // (but smaller than when there are no enemy attacks), if no,
934                             // somewhat smaller bonus.
935                             ebonus += Value(tr * ((b3 & b4) == b3 ? 13 : 8));
936                     }
937                     else
938                     {
939                         // There are some enemy pieces in the pawn's path. While this is
940                         // sad, we still assign a moderate bonus if all squares in the path
941                         // which are either occupied by or attacked by enemy pieces are
942                         // also attacked by us.
943                         if (((b3 | (b2 & pos.pieces_of_color(them))) & ~b4) == EmptyBoardBB)
944                             ebonus += Value(tr * 6);
945                     }
946                     // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
947                     // in the pawn's path.
948                     if ((b2 & pos.pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
949                         ebonus += Value(tr);
950                 }
951             }
952
953             // If the pawn is supported by a friendly pawn, increase bonus
954             b2 = pos.pawns(us) & neighboring_files_bb(s);
955             if (b2 & rank_bb(s))
956                 ebonus += Value(r * 20);
957             else if (pos.pawn_attacks(them, s) & b2)
958                 ebonus += Value(r * 12);
959
960             // If the other side has only a king, check whether the pawn is
961             // unstoppable
962             if (pos.non_pawn_material(them) == Value(0))
963             {
964                 Square qsq;
965                 int d;
966
967                 qsq = relative_square(us, make_square(square_file(s), RANK_8));
968                 d =  square_distance(s, qsq)
969                    - square_distance(theirKingSq, qsq)
970                    + (us != pos.side_to_move());
971
972                 if (d < 0)
973                 {
974                     int mtg = RANK_8 - relative_rank(us, s);
975                     int blockerCount = count_1s_max_15(squares_in_front_of(us,s) & pos.occupied_squares());
976                     mtg += blockerCount;
977                     d += blockerCount;
978                     if (d < 0)
979                     {
980                         hasUnstoppable[us] = true;
981                         movesToGo[us] = Min(movesToGo[us], mtg);
982                     }
983                 }
984             }
985             // Rook pawns are a special case:  They are sometimes worse, and
986             // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
987             // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
988             // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
989             // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
990             // value if the other side has a rook or queen.
991             if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
992             {
993                 if(   pos.non_pawn_material(them) <= KnightValueMidgame
994                    && pos.piece_count(them, KNIGHT) <= 1)
995                     ebonus += ebonus / 4;
996                 else if(pos.rooks_and_queens(them))
997                     ebonus -= ebonus / 4;
998             }
999
1000             // Add the scores for this pawn to the middle game and endgame eval.
1001             ei.mgValue += apply_weight(Sign[us] * mbonus, WeightPassedPawnsMidgame);
1002             ei.egValue += apply_weight(Sign[us] * ebonus, WeightPassedPawnsEndgame);
1003         }
1004     }
1005
1006     // Does either side have an unstoppable passed pawn?
1007     if (hasUnstoppable[WHITE] && !hasUnstoppable[BLACK])
1008        ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[WHITE]);
1009     else if (hasUnstoppable[BLACK] && !hasUnstoppable[WHITE])
1010        ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * movesToGo[BLACK]);
1011     else if (hasUnstoppable[BLACK] && hasUnstoppable[WHITE])
1012     {
1013         // Both sides have unstoppable pawns! Try to find out who queens
1014         // first. We begin by transforming 'movesToGo' to the number of
1015         // plies until the pawn queens for both sides.
1016         movesToGo[WHITE] *= 2;
1017         movesToGo[BLACK] *= 2;
1018         movesToGo[pos.side_to_move()]--;
1019
1020         // If one side queens at least three plies before the other, that
1021         // side wins.
1022         if (movesToGo[WHITE] <= movesToGo[BLACK] - 3)
1023             ei.egValue += UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[WHITE]/2));
1024         else if(movesToGo[BLACK] <= movesToGo[WHITE] - 3)
1025             ei.egValue -= UnstoppablePawnValue - Value(0x40 * (movesToGo[BLACK]/2));
1026
1027         // We could also add some rules about the situation when one side
1028         // queens exactly one ply before the other: Does the first queen
1029         // check the opponent's king, or attack the opponent's queening square?
1030         // This is slightly tricky to get right, because it is possible that
1031         // the opponent's king has moved somewhere before the first pawn queens.
1032     }
1033   }
1034
1035
1036   // evaluate_trapped_bishop_a7h7() determines whether a bishop on a7/h7
1037   // (a2/h2 for black) is trapped by enemy pawns, and assigns a penalty
1038   // if it is.
1039
1040   void evaluate_trapped_bishop_a7h7(const Position &pos, Square s, Color us,
1041                                     EvalInfo &ei) {
1042     assert(square_is_ok(s));
1043     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1044
1045     Square b6 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B6 : SQ_G6);
1046     Square b8 = relative_square(us, (square_file(s) == FILE_A) ? SQ_B8 : SQ_G8);
1047
1048     if (   pos.piece_on(b6) == piece_of_color_and_type(opposite_color(us), PAWN)
1049         && pos.see(s, b6) < 0
1050         && pos.see(s, b8) < 0)
1051     {
1052         ei.mgValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1053         ei.egValue -= Sign[us] * TrappedBishopA7H7Penalty;
1054     }
1055   }
1056
1057
1058   // evaluate_trapped_bishop_a1h1() determines whether a bishop on a1/h1
1059   // (a8/h8 for black) is trapped by a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for
1060   // black), and assigns a penalty if it is.  This pattern can obviously
1061   // only occur in Chess960 games.
1062
1063   void evaluate_trapped_bishop_a1h1(const Position &pos, Square s, Color us,
1064                                     EvalInfo &ei) {
1065     Piece pawn = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1066     Square b2, b3, c3;
1067
1068     assert(Chess960);
1069     assert(square_is_ok(s));
1070     assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, BISHOP));
1071
1072     if (square_file(s) == FILE_A)
1073     {
1074         b2 = relative_square(us, SQ_B2);
1075         b3 = relative_square(us, SQ_B3);
1076         c3 = relative_square(us, SQ_C3);
1077     }
1078     else
1079     {
1080         b2 = relative_square(us, SQ_G2);
1081         b3 = relative_square(us, SQ_G3);
1082         c3 = relative_square(us, SQ_F3);
1083     }
1084
1085     if (pos.piece_on(b2) == pawn)
1086     {
1087         Value penalty;
1088
1089         if (!pos.square_is_empty(b3))
1090             penalty = 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
1091         else if (pos.piece_on(c3) == pawn)
1092             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty;
1093         else
1094             penalty = TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
1095
1096         ei.mgValue -= Sign[us] * penalty;
1097         ei.egValue -= Sign[us] * penalty;
1098     }
1099   }
1100
1101
1102   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1103   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1104   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1105   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1106   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1107   // material hash table.
1108
1109   void evaluate_space(const Position &pos, Color us, EvalInfo &ei) {
1110
1111     Color them = opposite_color(us);
1112
1113     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1114     // SpaceMask[us]. A square is unsafe it is attacked by an enemy
1115     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1116
1117     Bitboard safeSquares =   SpaceMask[us]
1118                           & ~pos.pawns(us)
1119                           & ~ei.attacked_by(them, PAWN)
1120                           & ~(~ei.attacked_by(us) & ei.attacked_by(them));
1121
1122     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly
1123     // pawn.
1124     Bitboard behindFriendlyPawns = pos.pawns(us);
1125     if (us == WHITE)
1126     {
1127         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 8);
1128         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns >> 16);
1129     }
1130     else
1131     {
1132         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 8);
1133         behindFriendlyPawns |= (behindFriendlyPawns << 16);
1134     }
1135
1136     int space =  count_1s_max_15(safeSquares)
1137                + count_1s_max_15(behindFriendlyPawns & safeSquares);
1138
1139     ei.mgValue += Sign[us] * apply_weight(Value(space * ei.mi->space_weight()), WeightSpace);
1140   }
1141
1142
1143   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value
1144
1145   inline Value apply_weight(Value v, int w) {
1146     return (v*w) / 0x100;
1147   }
1148
1149
1150   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame
1151   // score, based on game phase.  It also scales the return value by a
1152   // ScaleFactor array.
1153
1154   Value scale_by_game_phase(Value mv, Value ev, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
1155
1156     assert(mv > -VALUE_INFINITE && mv < VALUE_INFINITE);
1157     assert(ev > -VALUE_INFINITE && ev < VALUE_INFINITE);
1158     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1159
1160     ev = apply_scale_factor(ev, sf[(ev > Value(0) ? WHITE : BLACK)]);
1161
1162     Value result = Value(int((mv * ph + ev * (128 - ph)) / 128));
1163     return Value(int(result) & ~(GrainSize - 1));
1164   }
1165
1166
1167   // count_1s_8bit() counts the number of nonzero bits in the 8 least
1168   // significant bits of a Bitboard. This function is used by the king
1169   // shield evaluation.
1170
1171   int count_1s_8bit(Bitboard b) {
1172     return int(BitCount8Bit[b & 0xFF]);
1173   }
1174
1175
1176   // compute_weight() computes the value of an evaluation weight, by combining
1177   // an UCI-configurable weight with an internal weight.
1178
1179   int compute_weight(int uciWeight, int internalWeight) {
1180
1181     uciWeight = (uciWeight * 0x100) / 100;
1182     return (uciWeight * internalWeight) / 0x100;
1183   }
1184
1185
1186   // helper used in read_weights()
1187   int weight_option(const std::string& opt, int weight) {
1188
1189     return compute_weight(get_option_value_int(opt), weight);
1190   }
1191
1192
1193   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1194   // parameters.  It is called from read_weights().
1195
1196   void init_safety() {
1197
1198     QueenContactCheckBonus = get_option_value_int("Queen Contact Check Bonus");
1199     QueenCheckBonus        = get_option_value_int("Queen Check Bonus");
1200     RookCheckBonus         = get_option_value_int("Rook Check Bonus");
1201     BishopCheckBonus       = get_option_value_int("Bishop Check Bonus");
1202     KnightCheckBonus       = get_option_value_int("Knight Check Bonus");
1203     DiscoveredCheckBonus   = get_option_value_int("Discovered Check Bonus");
1204     MateThreatBonus        = get_option_value_int("Mate Threat Bonus");
1205
1206     int maxSlope = get_option_value_int("King Safety Max Slope");
1207     int peak     = get_option_value_int("King Safety Max Value") * 256 / 100;
1208     double a     = get_option_value_int("King Safety Coefficient") / 100.0;
1209     double b     = get_option_value_int("King Safety X Intercept");
1210     bool quad    = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Quadratic");
1211     bool linear  = (get_option_value_string("King Safety Curve") == "Linear");
1212
1213     for (int i = 0; i < 100; i++)
1214     {
1215         if (i < b)
1216             SafetyTable[i] = Value(0);
1217         else if(quad)
1218             SafetyTable[i] = Value((int)(a * (i - b) * (i - b)));
1219         else if(linear)
1220             SafetyTable[i] = Value((int)(100 * a * (i - b)));
1221     }
1222
1223     for (int i = 0; i < 100; i++)
1224     {
1225         if (SafetyTable[i+1] - SafetyTable[i] > maxSlope)
1226             for (int j = i + 1; j < 100; j++)
1227                 SafetyTable[j] = SafetyTable[j-1] + Value(maxSlope);
1228
1229         if (SafetyTable[i]  > Value(peak))
1230             SafetyTable[i] = Value(peak);
1231     }
1232   }
1233 }