Bring back original bonus
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     Material::Entry* mi;
40     Pawns::Entry* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space };
79   Score Weights[3];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][SQUARE_NB] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][PIECE_TYPE_NB] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   const Score BishopPinBonus = make_score(66, 11);
154
155   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
156   const Score Tempo = make_score(24, 11);
157
158   // Rooks and queens on the 7th rank
159   const Score RookOn7thBonus  = make_score(3, 20);
160   const Score QueenOn7thBonus = make_score(1,  8);
161
162   // Rooks and queens attacking pawns on the same rank
163   const Score RookOnPawnBonus  = make_score(3, 48);
164   const Score QueenOnPawnBonus = make_score(1, 40);
165
166   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
167   const Score RookOpenFileBonus     = make_score(43, 21);
168   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
169
170   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
171   // right to castle.
172   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
173
174   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
175   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
176   // happen in Chess960 games.
177   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
178
179   // Penalty for an undefended bishop or knight
180   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
181
182   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
183   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
184   // based on how many squares inside this area are safe and available for
185   // friendly minor pieces.
186   const Bitboard SpaceMask[] = {
187     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
188     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
189     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
190     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
191     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
192     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
193   };
194
195   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
196   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
197   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
198   // is used as an index to KingDangerTable[].
199   //
200   // King safety evaluation is asymmetrical and different for us (root color)
201   // and for our opponent. These values are used to init KingDangerTable.
202   const int KingDangerWeights[] = { 259, 247 };
203
204   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
205   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
206
207   // Bonuses for enemy's safe checks
208   const int QueenContactCheckBonus = 6;
209   const int RookContactCheckBonus  = 4;
210   const int QueenCheckBonus        = 3;
211   const int RookCheckBonus         = 2;
212   const int BishopCheckBonus       = 1;
213   const int KnightCheckBonus       = 1;
214
215   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
216   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
217   const int InitKingDanger[] = {
218      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
219      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
220      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
222     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
223     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
224     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
225     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
226   };
227
228   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
229   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
230   Score KingDangerTable[COLOR_NB][128];
231
232   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
233   // evaluation terms, used when tracing.
234   Score TracedScores[COLOR_NB][16];
235   std::stringstream TraceStream;
236
237   enum TracedType {
238     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
239     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
240   };
241
242   // Function prototypes
243   template<bool Trace>
244   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
245
246   template<Color Us>
247   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   template<Color Us, bool Trace>
250   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
251
252   template<Color Us, bool Trace>
253   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
254
255   template<Color Us>
256   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
257
258   template<Color Us>
259   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
260
261   template<Color Us>
262   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
263
264   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
265
266   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
267   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
268   double to_cp(Value v);
269   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
270   void trace_row(const char* name, int idx);
271 }
272
273
274 namespace Eval {
275
276   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
277   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
278   /// between them based on the remaining material.
279
280   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
281     return do_evaluate<false>(pos, margin);
282   }
283
284
285   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
286   /// and setup king tables.
287
288   void init() {
289
290     Weights[Mobility]    = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
291     Weights[PassedPawns] = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
292     Weights[Space]       = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
293
294     int KingDanger[] = { KingDangerWeights[0], KingDangerWeights[1] };
295
296     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety.
297     // We do so by replacing both KingDanger weights by their average.
298     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
299         KingDanger[0] = KingDanger[1] = (KingDanger[0] + KingDanger[1]) / 2;
300
301     const int MaxSlope = 30;
302     const int Peak = 1280;
303
304     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
305     {
306         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
307
308         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[0], 0));
309         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[1], 0));
310     }
311   }
312
313
314   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
315   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
316   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
317
318   std::string trace(const Position& pos) {
319
320     Value margin;
321     std::string totals;
322
323     Search::RootColor = pos.side_to_move();
324
325     TraceStream.str("");
326     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
327     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
328
329     do_evaluate<true>(pos, margin);
330
331     totals = TraceStream.str();
332     TraceStream.str("");
333
334     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
335                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
336                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
337
338     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
339     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
340     trace_row("Pawns", PAWN);
341     trace_row("Knights", KNIGHT);
342     trace_row("Bishops", BISHOP);
343     trace_row("Rooks", ROOK);
344     trace_row("Queens", QUEEN);
345     trace_row("Mobility", MOBILITY);
346     trace_row("King safety", KING);
347     trace_row("Threats", THREAT);
348     trace_row("Passed pawns", PASSED);
349     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
350     trace_row("Space", SPACE);
351
352     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
353     trace_row("Total", TOTAL);
354     TraceStream << totals;
355
356     return TraceStream.str();
357   }
358
359 } // namespace Eval
360
361
362 namespace {
363
364 template<bool Trace>
365 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
366
367   assert(!pos.checkers());
368
369   EvalInfo ei;
370   Value margins[COLOR_NB];
371   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
372   Thread* th = pos.this_thread();
373
374   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
375   // that typically is used by the search for pruning decisions.
376   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
377
378   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
379   // in the position object (material + piece square tables) and adding
380   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
381   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
382
383   // Probe the material hash table
384   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
385   score += ei.mi->material_value();
386
387   // If we have a specialized evaluation function for the current material
388   // configuration, call it and return.
389   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
390   {
391       margin = VALUE_ZERO;
392       return ei.mi->evaluate(pos);
393   }
394
395   // Probe the pawn hash table
396   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
397   score += ei.pi->pawns_value();
398
399   // Initialize attack and king safety bitboards
400   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
401   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
402
403   // Evaluate pieces and mobility
404   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
405           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
406
407   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
408
409   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
410   // information when computing the king safety evaluation.
411   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
412           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
413
414   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
415   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
416           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
417
418   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
419   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
420           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
421
422   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
423   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
424       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
425
426   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
427   if (ei.mi->space_weight())
428   {
429       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
430       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
431   }
432
433   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
434   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
435                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
436
437   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
438   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
439   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
440       && pos.opposite_bishops()
441       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
442   {
443       // Only the two bishops ?
444       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
445           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
446       {
447           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
448           // certainly a draw or at least two pawns.
449           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
450           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
451       }
452       else
453           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
454           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
455            sf = ScaleFactor(50);
456   }
457
458   margin = margins[pos.side_to_move()];
459   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
460
461   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
462   if (Trace)
463   {
464       trace_add(PST, pos.psq_score());
465       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
466       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
467       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
468       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
469       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
470       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
471       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
472       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
473       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
474       trace_add(TOTAL, score);
475       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
476                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
477                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
478                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
479                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
480                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
481                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
482   }
483
484   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
485 }
486
487
488   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
489   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
490
491   template<Color Us>
492   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
493
494     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
495
496     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
497     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
498
499     // Init king safety tables only if we are going to use them
500     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
501         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMg + RookValueMg)
502     {
503         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
504         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
505         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
506         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
507     } else
508         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
509   }
510
511
512   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
513
514   template<PieceType Piece, Color Us>
515   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
516
517     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
518
519     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
520
521     // Initial bonus based on square
522     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
523
524     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
525     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
526     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
527     {
528         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
529             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
530             bonus += bonus + bonus / 2;
531         else
532             bonus += bonus / 2;
533     }
534     return make_score(bonus, bonus);
535   }
536
537
538   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
539
540   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
541   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
542
543     Bitboard b;
544     Square s, ksq;
545     int mob;
546     File f;
547     Score score = SCORE_ZERO;
548
549     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
550     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
551
552     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
553
554     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
555     {
556         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
557         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
558             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
559         else if (Piece == BISHOP)
560             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
561         else if (Piece == ROOK)
562             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
563         else
564             assert(false);
565
566         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
567
568         if (b & ei.kingRing[Them])
569         {
570             ei.kingAttackersCount[Us]++;
571             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
572             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
573             if (bb)
574                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
575         }
576
577         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
578                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
579
580         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
581
582         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
583         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
584         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
585             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
586         else if (Piece == BISHOP && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)) {
587              const Bitboard between = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
588              if (!more_than_one(between))
589                  score += BishopPinBonus;
590         }
591
592         // Bishop and knight outposts squares
593         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
594             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
595             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
596
597         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
598         {
599             // Major piece on 7th rank
600             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
601                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
602                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
603
604             // Major piece attacking pawns on the same rank
605             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
606             if (pawns)
607                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
608                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
609         }
610
611         // Special extra evaluation for bishops
612         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
613         {
614             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
615             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
616             // problem, especially when that pawn is also blocked.
617             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
618             {
619                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
620                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
621                 {
622                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
623                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
624                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
625                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
626                     else
627                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
628                 }
629             }
630         }
631
632         // Special extra evaluation for rooks
633         if (Piece == ROOK)
634         {
635             // Open and half-open files
636             f = file_of(s);
637             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
638             {
639                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
640                     score += RookOpenFileBonus;
641                 else
642                     score += RookHalfOpenFileBonus;
643             }
644
645             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
646             // king has lost right to castle.
647             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
648                 continue;
649
650             ksq = pos.king_square(Us);
651
652             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
653                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
654                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
655             {
656                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
657                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
658                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
659                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
660             }
661             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
662                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
663                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
664             {
665                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
666                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
667                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
668                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
669             }
670         }
671     }
672
673     if (Trace)
674         TracedScores[Us][Piece] = score;
675
676     return score;
677   }
678
679
680   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
681   // and the type of attacked one.
682
683   template<Color Us>
684   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
685
686     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
687
688     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
689     Score score = SCORE_ZERO;
690
691     // Undefended minors get penalized even if not under attack
692     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
693                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
694                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
695
696     if (undefendedMinors)
697         score += UndefendedMinorPenalty;
698
699     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
700     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
701                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
702                  & ei.attackedBy[Us][0];
703
704     if (!weakEnemies)
705         return score;
706
707     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
708     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
709     // considered because are already handled in king evaluation.
710     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
711     {
712         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
713         if (b)
714             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
715                 if (b & pos.pieces(pt2))
716                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
717     }
718     return score;
719   }
720
721
722   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
723   // pieces of a given color.
724
725   template<Color Us, bool Trace>
726   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
727
728     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
729
730     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
731
732     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
733     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
734
735     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
736     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
737     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
738     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
739
740     // Sum up all attacked squares
741     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
742                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
743                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
744     return score;
745   }
746
747
748   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
749
750   template<Color Us, bool Trace>
751   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
752
753     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
754
755     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
756     int attackUnits;
757     const Square ksq = pos.king_square(Us);
758
759     // King shelter and enemy pawns storm
760     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
761
762     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
763     // from optimally tuned.
764     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
765         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
766     {
767         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
768         // apart from the king itself
769         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
770         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
771                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
772                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
773
774         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
775         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
776         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
777         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
778         // king, and the quality of the pawn shelter.
779         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
780                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
781                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
782                      - mg_value(score) / 32;
783
784         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
785         // squares around the king attacked by enemy queen...
786         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
787         if (b)
788         {
789             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
790             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
791                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
792             if (b)
793                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
794                               * popcount<Max15>(b)
795                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
796         }
797
798         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
799         // squares around the king attacked by enemy rooks...
800         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
801
802         // Consider only squares where the enemy rook gives check
803         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
804
805         if (b)
806         {
807             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
808             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
809                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
810             if (b)
811                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
812                               * popcount<Max15>(b)
813                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
814         }
815
816         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
817         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
818
819         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
820         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
821
822         // Enemy queen safe checks
823         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
824         if (b)
825             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
826
827         // Enemy rooks safe checks
828         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
829         if (b)
830             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
831
832         // Enemy bishops safe checks
833         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
834         if (b)
835             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
836
837         // Enemy knights safe checks
838         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
839         if (b)
840             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
841
842         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
843         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
844
845         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
846         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
847         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
848         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
849         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
850         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
851         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
852     }
853
854     if (Trace)
855         TracedScores[Us][KING] = score;
856
857     return score;
858   }
859
860
861   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
862
863   template<Color Us>
864   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
865
866     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
867
868     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
869     Score score = SCORE_ZERO;
870
871     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
872
873     if (!b)
874         return SCORE_ZERO;
875
876     do {
877         Square s = pop_lsb(&b);
878
879         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
880
881         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
882         int rr = r * (r - 1);
883
884         // Base bonus based on rank
885         Value mbonus = Value(20 * rr);
886         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
887
888         if (rr)
889         {
890             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
891
892             // Adjust bonus based on kings proximity
893             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
894             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
895
896             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
897             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
898                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
899
900             // If the pawn is free to advance, increase bonus
901             if (pos.is_empty(blockSq))
902             {
903                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
904                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
905
906                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
907                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
908                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
909                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
910                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
911                     unsafeSquares = squaresToQueen;
912                 else
913                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
914
915                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
916                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
917                 if (!unsafeSquares)
918                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
919                 else
920                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
921                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
922                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
923                     // if no, somewhat smaller bonus.
924                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
925             }
926         } // rr != 0
927
928         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
929         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
930         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
931         if (supportingPawns & rank_bb(s))
932             ebonus += Value(r * 20);
933
934         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
935             ebonus += Value(r * 12);
936
937         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
938         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
939         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
940         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
941         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
942         // value if the other side has a rook or queen.
943         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
944         {
945             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
946                 ebonus += ebonus / 4;
947             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
948                 ebonus -= ebonus / 4;
949         }
950         score += make_score(mbonus, ebonus);
951
952     } while (b);
953
954     // Add the scores to the middle game and endgame eval
955     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
956   }
957
958
959   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
960   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
961
962   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
963
964     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
965     Square s, blockSq, queeningSquare;
966     Color c, winnerSide, loserSide;
967     bool pathDefended, opposed;
968     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
969     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
970
971     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
972     // record how many plies are required for promotion.
973     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
974     {
975         // Skip if other side has non-pawn pieces
976         if (pos.non_pawn_material(~c))
977             continue;
978
979         b = ei.pi->passed_pawns(c);
980
981         while (b)
982         {
983             s = pop_lsb(&b);
984             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
985             queeningPath = forward_bb(c, s);
986
987             // Compute plies to queening and check direct advancement
988             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
989             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
990             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
991
992             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
993                 continue;
994
995             // Opponent king cannot block because path is defended and position
996             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
997             assert(!pos.checkers());
998             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
999
1000             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
1001             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
1002
1003             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1004                 continue;
1005
1006             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1007             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1008         }
1009     }
1010
1011     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1012     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1013     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1014         return SCORE_ZERO;
1015
1016     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1017     loserSide = ~winnerSide;
1018
1019     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1020     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1021
1022     while (b)
1023     {
1024         s = pop_lsb(&b);
1025
1026         // Compute plies from queening
1027         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1028         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1029         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1030
1031         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1032         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1033             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1034             candidates ^= s;
1035     }
1036
1037     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1038     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1039         return SCORE_ZERO;
1040
1041     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1042     b = candidates;
1043
1044     while (b)
1045     {
1046         s = pop_lsb(&b);
1047         sacptg = blockersCount = 0;
1048         minKingDist = kingptg = 256;
1049
1050         // Compute plies from queening
1051         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1052         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1053         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1054
1055         // Generate list of blocking pawns and supporters
1056         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1057         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1058         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1059
1060         assert(blockers);
1061
1062         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1063         while (blockers)
1064         {
1065             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1066             movesToGo = 256;
1067
1068             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1069             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1070             if (!opposed)
1071             {
1072                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1073
1074                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1075                 {
1076                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1077                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1078                 }
1079             }
1080
1081             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1082             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1083
1084             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1085             {
1086                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1087                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1088             }
1089
1090             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1091             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1092             if (movesToGo <= 0)
1093                 continue;
1094
1095             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1096             sacptg += movesToGo * 2;
1097             blockersCount++;
1098
1099             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1100             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1101             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1102             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1103         }
1104
1105         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1106         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1107             return SCORE_ZERO;
1108
1109         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1110         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1111             return SCORE_ZERO;
1112     }
1113
1114     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1115     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1116     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1117   }
1118
1119
1120   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1121   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1122   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1123   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1124   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1125   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1126   template<Color Us>
1127   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1128
1129     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1130
1131     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1132     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1133     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1134     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1135                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1136                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1137                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1138
1139     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1140     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1141     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1142     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1143
1144     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1145     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1146
1147     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1148     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1149   }
1150
1151
1152   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1153   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1154
1155   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1156
1157     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1158     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1159     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1160
1161     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1162     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1163     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1164   }
1165
1166
1167   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1168   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1169
1170   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1171
1172     // Scale option value from 100 to 256
1173     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1174     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1175
1176     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1177   }
1178
1179
1180   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1181   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1182
1183   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1184
1185   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1186
1187     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1188     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1189   }
1190
1191
1192   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1193   // values of a single evaluation term.
1194
1195   void trace_row(const char* name, int idx) {
1196
1197     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1198     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1199
1200     switch (idx) {
1201     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1202         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1203                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1204                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1205         break;
1206     default:
1207         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1208                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1209                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1210                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1211                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1212                     << std::showpos
1213                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1214                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1215     }
1216   }
1217 }