Add clop parameters
[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   Score BishopPinBonus = make_score(15, 25);
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     BishopPinBonus = make_score(Options["pin_open"], Options["pin_end"]);
313   }
314
315
316   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
317   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
318   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
319
320   std::string trace(const Position& pos) {
321
322     Value margin;
323     std::string totals;
324
325     Search::RootColor = pos.side_to_move();
326
327     TraceStream.str("");
328     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
329     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
330
331     do_evaluate<true>(pos, margin);
332
333     totals = TraceStream.str();
334     TraceStream.str("");
335
336     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
337                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
338                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
339
340     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
341     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
342     trace_row("Pawns", PAWN);
343     trace_row("Knights", KNIGHT);
344     trace_row("Bishops", BISHOP);
345     trace_row("Rooks", ROOK);
346     trace_row("Queens", QUEEN);
347     trace_row("Mobility", MOBILITY);
348     trace_row("King safety", KING);
349     trace_row("Threats", THREAT);
350     trace_row("Passed pawns", PASSED);
351     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
352     trace_row("Space", SPACE);
353
354     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
355     trace_row("Total", TOTAL);
356     TraceStream << totals;
357
358     return TraceStream.str();
359   }
360
361 } // namespace Eval
362
363
364 namespace {
365
366 template<bool Trace>
367 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
368
369   assert(!pos.checkers());
370
371   EvalInfo ei;
372   Value margins[COLOR_NB];
373   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
374   Thread* th = pos.this_thread();
375
376   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
377   // that typically is used by the search for pruning decisions.
378   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
379
380   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
381   // in the position object (material + piece square tables) and adding
382   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
383   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
384
385   // Probe the material hash table
386   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
387   score += ei.mi->material_value();
388
389   // If we have a specialized evaluation function for the current material
390   // configuration, call it and return.
391   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
392   {
393       margin = VALUE_ZERO;
394       return ei.mi->evaluate(pos);
395   }
396
397   // Probe the pawn hash table
398   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
399   score += ei.pi->pawns_value();
400
401   // Initialize attack and king safety bitboards
402   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
403   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
404
405   // Evaluate pieces and mobility
406   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
407           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
408
409   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
410
411   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
412   // information when computing the king safety evaluation.
413   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
414           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
415
416   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
417   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
418           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
419
420   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
421   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
422           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
423
424   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
425   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
426       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
427
428   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
429   if (ei.mi->space_weight())
430   {
431       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
432       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
433   }
434
435   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
436   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
437                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
438
439   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
440   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
441   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
442       && pos.opposite_bishops()
443       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
444   {
445       // Only the two bishops ?
446       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
447           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
448       {
449           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
450           // certainly a draw or at least two pawns.
451           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
452           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
453       }
454       else
455           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
456           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
457            sf = ScaleFactor(50);
458   }
459
460   margin = margins[pos.side_to_move()];
461   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
462
463   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
464   if (Trace)
465   {
466       trace_add(PST, pos.psq_score());
467       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
468       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
469       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
470       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
471       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
472       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
473       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
474       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
475       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
476       trace_add(TOTAL, score);
477       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
478                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
479                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
480                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
481                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
482                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
483                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
484   }
485
486   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
487 }
488
489
490   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
491   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
492
493   template<Color Us>
494   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
495
496     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
497
498     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
499     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
500
501     // Init king safety tables only if we are going to use them
502     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
503         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMg + RookValueMg)
504     {
505         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
506         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
507         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
508         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
509     } else
510         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
511   }
512
513
514   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
515
516   template<PieceType Piece, Color Us>
517   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
518
519     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
520
521     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
522
523     // Initial bonus based on square
524     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
525
526     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
527     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
528     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
529     {
530         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
531             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
532             bonus += bonus + bonus / 2;
533         else
534             bonus += bonus / 2;
535     }
536     return make_score(bonus, bonus);
537   }
538
539
540   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
541
542   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
543   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
544
545     Bitboard b;
546     Square s, ksq;
547     int mob;
548     File f;
549     Score score = SCORE_ZERO;
550
551     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
552     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
553
554     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
555
556     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
557     {
558         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
559         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
560             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
561         else if (Piece == BISHOP)
562             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
563         else if (Piece == ROOK)
564             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
565         else
566             assert(false);
567
568         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
569
570         if (b & ei.kingRing[Them])
571         {
572             ei.kingAttackersCount[Us]++;
573             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
574             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
575             if (bb)
576                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
577         }
578
579         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
580                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
581
582         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
583
584         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
585         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
586         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
587             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
588         else if (Piece == BISHOP && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)) {
589              const Bitboard between = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
590              if (!more_than_one(between))
591                  score += BishopPinBonus;
592         }
593
594         // Bishop and knight outposts squares
595         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
596             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
597             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
598
599         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
600         {
601             // Major piece on 7th rank
602             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
603                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
604                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
605
606             // Major piece attacking pawns on the same rank
607             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
608             if (pawns)
609                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
610                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
611         }
612
613         // Special extra evaluation for bishops
614         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
615         {
616             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
617             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
618             // problem, especially when that pawn is also blocked.
619             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
620             {
621                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
622                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
623                 {
624                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
625                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
626                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
627                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
628                     else
629                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
630                 }
631             }
632         }
633
634         // Special extra evaluation for rooks
635         if (Piece == ROOK)
636         {
637             // Open and half-open files
638             f = file_of(s);
639             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
640             {
641                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
642                     score += RookOpenFileBonus;
643                 else
644                     score += RookHalfOpenFileBonus;
645             }
646
647             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
648             // king has lost right to castle.
649             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
650                 continue;
651
652             ksq = pos.king_square(Us);
653
654             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
655                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
656                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
657             {
658                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
659                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
660                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
661                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
662             }
663             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
664                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
665                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
666             {
667                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
668                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
669                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
670                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
671             }
672         }
673     }
674
675     if (Trace)
676         TracedScores[Us][Piece] = score;
677
678     return score;
679   }
680
681
682   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
683   // and the type of attacked one.
684
685   template<Color Us>
686   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
687
688     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
689
690     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
691     Score score = SCORE_ZERO;
692
693     // Undefended minors get penalized even if not under attack
694     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
695                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
696                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
697
698     if (undefendedMinors)
699         score += UndefendedMinorPenalty;
700
701     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
702     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
703                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
704                  & ei.attackedBy[Us][0];
705
706     if (!weakEnemies)
707         return score;
708
709     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
710     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
711     // considered because are already handled in king evaluation.
712     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
713     {
714         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
715         if (b)
716             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
717                 if (b & pos.pieces(pt2))
718                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
719     }
720     return score;
721   }
722
723
724   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
725   // pieces of a given color.
726
727   template<Color Us, bool Trace>
728   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
729
730     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
731
732     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
733
734     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
735     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
736
737     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
738     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
739     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
740     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
741
742     // Sum up all attacked squares
743     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
744                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
745                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
746     return score;
747   }
748
749
750   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
751
752   template<Color Us, bool Trace>
753   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
754
755     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
756
757     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
758     int attackUnits;
759     const Square ksq = pos.king_square(Us);
760
761     // King shelter and enemy pawns storm
762     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
763
764     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
765     // from optimally tuned.
766     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
767         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
768     {
769         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
770         // apart from the king itself
771         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
772         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
773                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
774                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
775
776         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
777         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
778         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
779         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
780         // king, and the quality of the pawn shelter.
781         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
782                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
783                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
784                      - mg_value(score) / 32;
785
786         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
787         // squares around the king attacked by enemy queen...
788         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
789         if (b)
790         {
791             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
792             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
793                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
794             if (b)
795                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
796                               * popcount<Max15>(b)
797                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
798         }
799
800         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
801         // squares around the king attacked by enemy rooks...
802         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
803
804         // Consider only squares where the enemy rook gives check
805         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
806
807         if (b)
808         {
809             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
810             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
811                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
812             if (b)
813                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
814                               * popcount<Max15>(b)
815                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
816         }
817
818         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
819         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
820
821         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
822         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
823
824         // Enemy queen safe checks
825         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
826         if (b)
827             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
828
829         // Enemy rooks safe checks
830         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
831         if (b)
832             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
833
834         // Enemy bishops safe checks
835         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
836         if (b)
837             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
838
839         // Enemy knights safe checks
840         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
841         if (b)
842             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
843
844         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
845         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
846
847         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
848         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
849         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
850         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
851         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
852         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
853         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
854     }
855
856     if (Trace)
857         TracedScores[Us][KING] = score;
858
859     return score;
860   }
861
862
863   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
864
865   template<Color Us>
866   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
867
868     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
869
870     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
871     Score score = SCORE_ZERO;
872
873     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
874
875     if (!b)
876         return SCORE_ZERO;
877
878     do {
879         Square s = pop_lsb(&b);
880
881         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
882
883         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
884         int rr = r * (r - 1);
885
886         // Base bonus based on rank
887         Value mbonus = Value(20 * rr);
888         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
889
890         if (rr)
891         {
892             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
893
894             // Adjust bonus based on kings proximity
895             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
896             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
897
898             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
899             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
900                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
901
902             // If the pawn is free to advance, increase bonus
903             if (pos.is_empty(blockSq))
904             {
905                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
906                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
907
908                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
909                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
910                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
911                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
912                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
913                     unsafeSquares = squaresToQueen;
914                 else
915                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
916
917                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
918                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
919                 if (!unsafeSquares)
920                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
921                 else
922                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
923                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
924                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
925                     // if no, somewhat smaller bonus.
926                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
927             }
928         } // rr != 0
929
930         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
931         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
932         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
933         if (supportingPawns & rank_bb(s))
934             ebonus += Value(r * 20);
935
936         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
937             ebonus += Value(r * 12);
938
939         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
940         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
941         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
942         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
943         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
944         // value if the other side has a rook or queen.
945         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
946         {
947             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
948                 ebonus += ebonus / 4;
949             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
950                 ebonus -= ebonus / 4;
951         }
952         score += make_score(mbonus, ebonus);
953
954     } while (b);
955
956     // Add the scores to the middle game and endgame eval
957     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
958   }
959
960
961   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
962   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
963
964   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
965
966     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
967     Square s, blockSq, queeningSquare;
968     Color c, winnerSide, loserSide;
969     bool pathDefended, opposed;
970     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
971     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
972
973     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
974     // record how many plies are required for promotion.
975     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
976     {
977         // Skip if other side has non-pawn pieces
978         if (pos.non_pawn_material(~c))
979             continue;
980
981         b = ei.pi->passed_pawns(c);
982
983         while (b)
984         {
985             s = pop_lsb(&b);
986             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
987             queeningPath = forward_bb(c, s);
988
989             // Compute plies to queening and check direct advancement
990             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
991             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
992             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
993
994             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
995                 continue;
996
997             // Opponent king cannot block because path is defended and position
998             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
999             assert(!pos.checkers());
1000             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
1001
1002             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
1003             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
1004
1005             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1006                 continue;
1007
1008             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1009             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1010         }
1011     }
1012
1013     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1014     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1015     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1016         return SCORE_ZERO;
1017
1018     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1019     loserSide = ~winnerSide;
1020
1021     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1022     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1023
1024     while (b)
1025     {
1026         s = pop_lsb(&b);
1027
1028         // Compute plies from queening
1029         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1030         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1031         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1032
1033         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1034         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1035             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1036             candidates ^= s;
1037     }
1038
1039     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1040     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1041         return SCORE_ZERO;
1042
1043     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1044     b = candidates;
1045
1046     while (b)
1047     {
1048         s = pop_lsb(&b);
1049         sacptg = blockersCount = 0;
1050         minKingDist = kingptg = 256;
1051
1052         // Compute plies from queening
1053         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1054         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1055         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1056
1057         // Generate list of blocking pawns and supporters
1058         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1059         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1060         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1061
1062         assert(blockers);
1063
1064         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1065         while (blockers)
1066         {
1067             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1068             movesToGo = 256;
1069
1070             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1071             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1072             if (!opposed)
1073             {
1074                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1075
1076                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1077                 {
1078                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1079                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1080                 }
1081             }
1082
1083             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1084             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1085
1086             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1087             {
1088                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1089                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1090             }
1091
1092             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1093             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1094             if (movesToGo <= 0)
1095                 continue;
1096
1097             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1098             sacptg += movesToGo * 2;
1099             blockersCount++;
1100
1101             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1102             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1103             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1104             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1105         }
1106
1107         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1108         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1109             return SCORE_ZERO;
1110
1111         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1112         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1113             return SCORE_ZERO;
1114     }
1115
1116     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1117     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1118     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1119   }
1120
1121
1122   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1123   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1124   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1125   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1126   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1127   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1128   template<Color Us>
1129   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1130
1131     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1132
1133     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1134     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1135     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1136     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1137                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1138                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1139                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1140
1141     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1142     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1143     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1144     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1145
1146     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1147     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1148
1149     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1150     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1151   }
1152
1153
1154   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1155   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1156
1157   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1158
1159     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1160     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1161     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1162
1163     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1164     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1165     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1166   }
1167
1168
1169   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1170   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1171
1172   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1173
1174     // Scale option value from 100 to 256
1175     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1176     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1177
1178     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1179   }
1180
1181
1182   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1183   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1184
1185   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1186
1187   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1188
1189     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1190     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1191   }
1192
1193
1194   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1195   // values of a single evaluation term.
1196
1197   void trace_row(const char* name, int idx) {
1198
1199     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1200     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1201
1202     switch (idx) {
1203     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1204         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1205                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1206                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1207         break;
1208     default:
1209         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1210                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1211                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1212                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1213                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1214                     << std::showpos
1215                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1216                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1217     }
1218   }
1219 }