]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
cb03ba25ced51d02b0b9b8ca7914d59ff486ac9e
[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) 2008-2010 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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26
27 #include "bitcount.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "material.h"
30 #include "pawns.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "ucioption.h"
33
34
35 ////
36 //// Local definitions
37 ////
38
39 namespace {
40
41   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
42   // by the evaluation functions.
43   struct EvalInfo {
44
45     // Pointer to pawn hash table entry
46     PawnInfo* pi;
47
48     // updateKingTables[color] is set to true if we have enough material
49     // to trigger the opponent's king safety calculation. When is false we
50     // skip the time consuming update of the king attackers tables.
51     bool updateKingTables[2];
52
53     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
54     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
55     // all squares attacked by the given color.
56     Bitboard attackedBy[2][8];
57
58     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
59     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
60     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
61     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
62     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
63     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
64     Bitboard kingZone[2];
65
66     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
67     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
68     int kingAttackersCount[2];
69
70     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
71     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
72     // weights of the individual piece types are given by the variables
73     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
74     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
75     int kingAttackersWeight[2];
76
77     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
78     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
79     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
80     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
81     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
82     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
83   };
84
85   // Evaluation grain size, must be a power of 2
86   const int GrainSize = 8;
87
88   // Evaluation weights, initialized from UCI options
89   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
90   Score Weights[6];
91
92   typedef Value V;
93   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
94
95   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
96   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
97   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
98   // parameters at 100, which looks prettier.
99   //
100   // Values modified by Joona Kiiski
101   const Score WeightsInternal[] = {
102       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
103   };
104
105   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
106   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
107   // by friendly pieces.
108   const Score MobilityBonus[][32] = {
109      {}, {},
110      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
111        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
112      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
113        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
114        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
115      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
116        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
117        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
118      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
119        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
120        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
121        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
122        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
123        S( 20, 35), S( 20, 35) }
124   };
125
126   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
127   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
128   const Value OutpostBonus[][64] = {
129   {
130   //  A     B     C     D     E     F     G     H
131     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
132     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
133     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
134     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
135     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
136     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0),
137     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
138     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) },
139   {
140     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
142     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
143     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
144     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
145     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0),
146     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
147     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) }
148   };
149
150   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
151   // which piece type attacks which one.
152   const Score ThreatBonus[][8] = {
153     {}, {},
154     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
155     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
156     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
157     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
158   };
159
160   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
161   // piece type is attacked by an enemy pawn.
162   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
163     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
164   };
165
166   #undef S
167
168   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
169   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
170   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
171
172   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
173   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
174   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
175
176   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
177   // right to castle.
178   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
179
180   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
181   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
182   // based on how many squares inside this area are safe and available for
183   // friendly minor pieces.
184   const Bitboard SpaceMask[] = {
185     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
186     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
187     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
188     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
189     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
190     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
191   };
192
193   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
194   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
195   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
196   // is used as an index to KingDangerTable[].
197   //
198   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
199   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
200
201   // Bonuses for enemy's safe checks
202   const int QueenContactCheckBonus = 6;
203   const int RookContactCheckBonus  = 4;
204   const int QueenCheckBonus        = 3;
205   const int RookCheckBonus         = 2;
206   const int BishopCheckBonus       = 1;
207   const int KnightCheckBonus       = 1;
208
209   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
210   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
211   const int InitKingDanger[] = {
212      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
213      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
214      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
215     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
216     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
217     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
218     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
220   };
221
222   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
223   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
224   Score KingDangerTable[2][128];
225
226   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
227   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
228   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
229   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
230
231   // Function prototypes
232   template<bool HasPopCnt>
233   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
234
235   template<Color Us, bool HasPopCnt>
236   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
237
238   template<Color Us, bool HasPopCnt>
239   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
240
241   template<Color Us, bool HasPopCnt>
242   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin);
243
244   template<Color Us>
245   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
246
247   template<Color Us, bool HasPopCnt>
248   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
249
250   template<Color Us>
251   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
252
253   Score apply_weight(Score v, Score weight);
254   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
255   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
256   void init_safety();
257 }
258
259
260 ////
261 //// Functions
262 ////
263
264
265 /// Prefetches in pawn hash tables
266
267 void prefetchPawn(Key key, int threadID) {
268
269     PawnTable[threadID]->prefetch(key);
270 }
271
272
273 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
274 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
275 /// between them based on the remaining material.
276 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
277
278     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, margin)
279                         : do_evaluate<false>(pos, margin);
280 }
281
282 namespace {
283
284 template<bool HasPopCnt>
285 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
286
287   EvalInfo ei;
288   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
289
290   assert(pos.is_ok());
291   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
292   assert(!pos.is_check());
293
294   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
295   // in the position object (material + piece square tables).
296   Score bonus = pos.value();
297
298   // margin is the uncertainty estimation of position's evaluation
299   // and typically is used by the search for pruning decisions.
300   margin = VALUE_ZERO;
301
302   // Probe the material hash table
303   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
304   bonus += mi->material_value();
305
306   // If we have a specialized evaluation function for the current material
307   // configuration, call it and return.
308   if (mi->specialized_eval_exists())
309       return mi->evaluate(pos);
310
311   // Probe the pawn hash table
312   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
313   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
314
315   // Initialize attack and king safety bitboards
316   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
317   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
318
319   // Evaluate pieces and mobility
320   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityWhite)
321           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityBlack);
322
323   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
324
325   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
326   // information when computing the king safety evaluation.
327   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, margin)
328           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, margin);
329
330   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
331   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
332           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
333
334   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
335   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
336           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
337
338   Phase phase = mi->game_phase();
339
340   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
341   if (phase > PHASE_ENDGAME && mi->space_weight() > 0)
342   {
343       int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
344       bonus += apply_weight(make_score(s * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
345   }
346
347   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
348   ScaleFactor sf = eg_value(bonus) > VALUE_ZERO ? mi->scale_factor(pos, WHITE)
349                                                 : mi->scale_factor(pos, BLACK);
350
351   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
352   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
353   if (   phase < PHASE_MIDGAME
354       && pos.opposite_colored_bishops()
355       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
356   {
357       // Only the two bishops ?
358       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
359           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
360       {
361           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
362           // certainly a draw or at least two pawns.
363           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
364           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
365       }
366       else
367           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
368           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
369            sf = ScaleFactor(50);
370   }
371
372   // Interpolate between the middle game and the endgame score
373   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, sf);
374   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
375 }
376
377 } // namespace
378
379
380 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
381
382 void init_eval(int threads) {
383
384   assert(threads <= MAX_THREADS);
385
386   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
387   {
388       if (i >= threads)
389       {
390           delete PawnTable[i];
391           delete MaterialTable[i];
392           PawnTable[i] = NULL;
393           MaterialTable[i] = NULL;
394           continue;
395       }
396       if (!PawnTable[i])
397           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
398
399       if (!MaterialTable[i])
400           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
401   }
402 }
403
404
405 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
406
407 void quit_eval() {
408
409   init_eval(0);
410 }
411
412
413 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
414
415 void read_weights(Color us) {
416
417   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
418   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
419   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
420   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
421
422   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
423   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
424   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
425   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
426   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
427   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
428
429   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
430   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
431   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
432       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
433
434   init_safety();
435 }
436
437
438 namespace {
439
440   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
441   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
442
443   template<Color Us, bool HasPopCnt>
444   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
445
446     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
447
448     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
449     ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
450     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
451     ei.updateKingTables[Us] = pos.piece_count(Us, QUEEN) && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame;
452     if (ei.updateKingTables[Us])
453     {
454         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
455         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) / 2 : EmptyBoardBB;
456         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = EmptyBoardBB;
457     }
458   }
459
460
461   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
462
463   template<PieceType Piece, Color Us>
464   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
465
466     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
467
468     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
469
470     // Initial bonus based on square
471     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
472
473     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
474     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
475     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
476     {
477         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
478             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
479             bonus += bonus + bonus / 2;
480         else
481             bonus += bonus / 2;
482     }
483     return make_score(bonus, bonus);
484   }
485
486
487   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
488
489   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
490   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
491
492     Bitboard b;
493     Square s, ksq;
494     int mob;
495     File f;
496     Score bonus = SCORE_ZERO;
497
498     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
499     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
500
501     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
502
503     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
504     {
505         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
506         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
507             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
508         else if (Piece == BISHOP)
509             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
510         else if (Piece == ROOK)
511             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
512         else
513             assert(false);
514
515         // Update attack info
516         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
517
518         // King attacks
519         if (ei.updateKingTables[Us] && (b & ei.kingZone[Us]))
520         {
521             ei.kingAttackersCount[Us]++;
522             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
523             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
524             if (bb)
525                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
526         }
527
528         // Mobility
529         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b & mobilityArea)
530                               : count_1s<HasPopCnt>(b & mobilityArea));
531
532         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
533
534         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
535         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
536         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
537             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
538
539         // Bishop and knight outposts squares
540         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
541             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
542
543         // Queen or rook on 7th rank
544         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
545             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
546             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
547         {
548             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
549         }
550
551         // Special extra evaluation for rooks
552         if (Piece == ROOK)
553         {
554             // Open and half-open files
555             f = square_file(s);
556             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
557             {
558                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
559                     bonus += RookOpenFileBonus;
560                 else
561                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
562             }
563
564             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
565             // king has lost right to castle.
566             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
567                 continue;
568
569             ksq = pos.king_square(Us);
570
571             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
572                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
573                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
574             {
575                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
576                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
577                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
578                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
579             }
580             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
581                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
582                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
583             {
584                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
585                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
586                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
587                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
588             }
589         }
590     }
591     return bonus;
592   }
593
594
595   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
596   // and the type of attacked one.
597
598   template<Color Us>
599   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
600
601     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
602
603     Bitboard b;
604     Score bonus = SCORE_ZERO;
605
606     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
607     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
608                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
609                           & ei.attackedBy[Us][0];
610     if (!weakEnemies)
611         return SCORE_ZERO;
612
613     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
614     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
615     // considered because are already handled in king evaluation.
616     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
617     {
618         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
619         if (b)
620             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
621                 if (b & pos.pieces(pt2))
622                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
623     }
624     return bonus;
625   }
626
627
628   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
629   // pieces of a given color.
630
631   template<Color Us, bool HasPopCnt>
632   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
633
634     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
635
636     Score bonus = mobility = SCORE_ZERO;
637
638     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
639     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
640
641     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
642     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
643     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
644     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
645
646     // Sum up all attacked squares
647     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
648                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
649                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
650     return bonus;
651   }
652
653
654   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
655
656   template<Color Us, bool HasPopCnt>
657   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin) {
658
659     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
660
661     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
662     int attackUnits;
663     const Square ksq = pos.king_square(Us);
664
665     // King shelter
666     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
667
668     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
669     // from optimally tuned.
670     if (   ei.updateKingTables[Them]
671         && ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
672         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
673     {
674         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
675         // apart from the king itself
676         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
677         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
678                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
679                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
680
681         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
682         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
683         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
684         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
685         // king, and the quality of the pawn shelter.
686         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
687                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended))
688                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
689                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
690
691         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
692         // squares around the king attacked by enemy queen...
693         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
694         if (b)
695         {
696             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
697             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
698                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
699             if (b)
700                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
701                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
702                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
703         }
704
705         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
706         // squares around the king attacked by enemy rooks...
707         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
708
709         // Consider only squares where the enemy rook gives check
710         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
711
712         if (b)
713         {
714             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
715             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
716                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
717             if (b)
718                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
719                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
720                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
721         }
722
723         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
724         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
725
726         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
727         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
728
729         // Enemy queen safe checks
730         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
731         if (b)
732             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
733
734         // Enemy rooks safe checks
735         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
736         if (b)
737             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
738
739         // Enemy bishops safe checks
740         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
741         if (b)
742             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
743
744         // Enemy knights safe checks
745         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
746         if (b)
747             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
748
749         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
750         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
751
752         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
753         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
754         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
755         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
756         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
757         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
758         if (pos.side_to_move() == Us)
759             margin += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
760     }
761     return bonus;
762   }
763
764
765   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
766
767   template<Color Us>
768   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
769
770     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
771
772     Score bonus = SCORE_ZERO;
773     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
774     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
775
776     if (!b)
777         return SCORE_ZERO;
778
779     do {
780         Square s = pop_1st_bit(&b);
781
782         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
783
784         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
785         int rr = r * (r - 1);
786
787         // Base bonus based on rank
788         Value mbonus = Value(20 * rr);
789         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
790
791         if (rr)
792         {
793             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
794
795             // Adjust bonus based on kings proximity
796             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
797             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
798             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
799
800             // If the pawn is free to advance, increase bonus
801             if (pos.square_is_empty(blockSq))
802             {
803                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
804                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
805
806                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
807                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
808                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
809                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
810                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
811                     unsafeSquares = squaresToQueen;
812                 else
813                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
814
815                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
816                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
817                 if (!unsafeSquares)
818                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
819                 else
820                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
821                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
822                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
823                     // if no, somewhat smaller bonus.
824                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
825
826                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
827                 // in the pawn's path.
828                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
829                     ebonus += Value(rr);
830             }
831         } // rr != 0
832
833         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
834         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
835         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
836         if (supportingPawns & rank_bb(s))
837             ebonus += Value(r * 20);
838         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
839             ebonus += Value(r * 12);
840
841         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
842         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
843         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
844         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
845         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
846         // value if the other side has a rook or queen.
847         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
848         {
849             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
850                 ebonus += ebonus / 4;
851             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
852                 ebonus -= ebonus / 4;
853         }
854         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
855
856     } while (b);
857
858     // Add the scores to the middle game and endgame eval
859     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
860   }
861
862
863   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
864   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
865   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
866   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
867   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
868   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
869   template<Color Us, bool HasPopCnt>
870   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
871
872     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
873
874     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
875     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
876     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
877     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
878                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
879                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
880                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
881
882     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
883     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
884     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
885     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
886
887     return count_1s_max_15<HasPopCnt>(safe) + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behind & safe);
888   }
889
890
891   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
892
893   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
894       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
895                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
896   }
897
898
899   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
900   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
901
902   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
903
904     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
905     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
906     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
907
908     Value eg = eg_value(v);
909     Value ev = Value((eg * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
910
911     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
912     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
913   }
914
915
916   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
917   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
918
919   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
920
921     // Scale option value from 100 to 256
922     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
923     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
924
925     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
926   }
927
928
929   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
930   // parameters. It is called from read_weights().
931
932   void init_safety() {
933
934     const Value MaxSlope = Value(30);
935     const Value Peak = Value(1280);
936     Value t[100];
937
938     // First setup the base table
939     for (int i = 0; i < 100; i++)
940     {
941         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
942
943         if (i > 0)
944             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
945
946         t[i] = Min(t[i], Peak);
947     }
948
949     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
950     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
951         for (int i = 0; i < 100; i++)
952             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
953   }
954 }