]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
Revert to byTypeBB[0] storing occupied squares
[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     MaterialInfo* mi;
40     PawnInfo* 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[2][8];
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[2];
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[2];
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[2];
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[2];
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, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
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), S(247, 0), S(259, 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[][64] = {
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[][8] = {
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(-1, 29), 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   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
154   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
155   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
156
157   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
158   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 21);
159   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
160
161   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
162   // right to castle.
163   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
164
165   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
166   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
167   // happen in Chess960 games.
168   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
169
170   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
171   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
172   // based on how many squares inside this area are safe and available for
173   // friendly minor pieces.
174   const Bitboard SpaceMask[] = {
175     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
176     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
177     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
178     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
179     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
180     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
181   };
182
183   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
184   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
185   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
186   // is used as an index to KingDangerTable[].
187   //
188   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
189   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
190
191   // Bonuses for enemy's safe checks
192   const int QueenContactCheckBonus = 6;
193   const int RookContactCheckBonus  = 4;
194   const int QueenCheckBonus        = 3;
195   const int RookCheckBonus         = 2;
196   const int BishopCheckBonus       = 1;
197   const int KnightCheckBonus       = 1;
198
199   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
200   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
201   const int InitKingDanger[] = {
202      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
203      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
204      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
205     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
206     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
207     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
208     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
209     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
210   };
211
212   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
213   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
214   Score KingDangerTable[2][128];
215
216   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
217   // evaluation terms, used when tracing.
218   Score TracedScores[2][16];
219   std::stringstream TraceStream;
220
221   enum TracedType {
222     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
223     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
224   };
225
226   // Function prototypes
227   template<bool Trace>
228   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
229
230   template<Color Us>
231   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
232
233   template<Color Us, bool Trace>
234   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
235
236   template<Color Us, bool Trace>
237   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
238
239   template<Color Us>
240   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
241
242   template<Color Us>
243   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
249
250   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
251   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
252   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
253   double to_cp(Value v);
254   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
255   void trace_row(const char* name, int idx);
256 }
257
258
259 namespace Eval {
260
261   Color RootColor;
262
263   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
264   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
265   /// between them based on the remaining material.
266
267   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
268     return do_evaluate<false>(pos, margin);
269   }
270
271
272   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
273   /// and setup king tables.
274
275   void init() {
276
277     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
278     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
279     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
280     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
281     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
282
283     // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
284     // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
285     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We
286     // do this by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem]
287     // by their average.
288     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
289         Weights[KingDangerUs] = Weights[KingDangerThem] = (Weights[KingDangerUs] + Weights[KingDangerThem]) / 2;
290
291     const int MaxSlope = 30;
292     const int Peak = 1280;
293
294     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
295     {
296         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
297
298         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
299         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
300     }
301   }
302
303
304   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
305   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
306   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
307
308   std::string trace(const Position& pos) {
309
310     Value margin;
311     std::string totals;
312
313     RootColor = pos.side_to_move();
314
315     TraceStream.str("");
316     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
317     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
318
319     do_evaluate<true>(pos, margin);
320
321     totals = TraceStream.str();
322     TraceStream.str("");
323
324     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
325                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
326                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
327
328     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
329     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
330     trace_row("Pawns", PAWN);
331     trace_row("Knights", KNIGHT);
332     trace_row("Bishops", BISHOP);
333     trace_row("Rooks", ROOK);
334     trace_row("Queens", QUEEN);
335     trace_row("Mobility", MOBILITY);
336     trace_row("King safety", KING);
337     trace_row("Threats", THREAT);
338     trace_row("Passed pawns", PASSED);
339     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
340     trace_row("Space", SPACE);
341
342     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
343     trace_row("Total", TOTAL);
344     TraceStream << totals;
345
346     return TraceStream.str();
347   }
348
349 } // namespace Eval
350
351
352 namespace {
353
354 template<bool Trace>
355 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
356
357   EvalInfo ei;
358   Value margins[2];
359   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
360
361   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
362   assert(!pos.in_check());
363
364   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
365   // in the position object (material + piece square tables).
366   score = pos.value();
367
368   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
369   // that typically is used by the search for pruning decisions.
370   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
371
372   // Probe the material hash table
373   ei.mi = Threads[pos.thread()].materialTable.material_info(pos);
374   score += ei.mi->material_value();
375
376   // If we have a specialized evaluation function for the current material
377   // configuration, call it and return.
378   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
379   {
380       margin = VALUE_ZERO;
381       return ei.mi->evaluate(pos);
382   }
383
384   // Probe the pawn hash table
385   ei.pi = Threads[pos.thread()].pawnTable.pawn_info(pos);
386   score += ei.pi->pawns_value();
387
388   // Initialize attack and king safety bitboards
389   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
390   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
391
392   // Evaluate pieces and mobility
393   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
394           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
395
396   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
397
398   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
399   // information when computing the king safety evaluation.
400   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
401           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
402
403   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
404   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
405           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
406
407   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
408   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
409           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
410
411   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
412   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
413       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
414
415   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
416   if (ei.mi->space_weight())
417   {
418       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
419       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
420   }
421
422   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
423   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
424                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
425
426   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
427   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
428   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
429       && pos.opposite_colored_bishops()
430       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
431   {
432       // Only the two bishops ?
433       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
434           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
435       {
436           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
437           // certainly a draw or at least two pawns.
438           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
439           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
440       }
441       else
442           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
443           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
444            sf = ScaleFactor(50);
445   }
446
447   // Interpolate between the middle game and the endgame score
448   margin = margins[pos.side_to_move()];
449   Value v = scale_by_game_phase(score, ei.mi->game_phase(), sf);
450
451   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
452   if (Trace)
453   {
454       trace_add(PST, pos.value());
455       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
456       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
457       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
458       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
459       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
460       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
461       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
462       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
463       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
464       trace_add(TOTAL, score);
465       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
466                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
467                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
468                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
469                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
470                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
471                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
472   }
473
474   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
475 }
476
477
478   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
479   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
480
481   template<Color Us>
482   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
483
484     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
485
486     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
487     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
488
489     // Init king safety tables only if we are going to use them
490     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
491         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
492     {
493         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
494         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
495         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
496         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
497     } else
498         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
499   }
500
501
502   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
503
504   template<PieceType Piece, Color Us>
505   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
506
507     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
508
509     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
510
511     // Initial bonus based on square
512     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
513
514     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
515     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
516     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
517     {
518         if (   !pos.pieces(KNIGHT, Them)
519             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(BISHOP, Them)))
520             bonus += bonus + bonus / 2;
521         else
522             bonus += bonus / 2;
523     }
524     return make_score(bonus, bonus);
525   }
526
527
528   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
529
530   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
531   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
532
533     Bitboard b;
534     Square s, ksq;
535     int mob;
536     File f;
537     Score score = SCORE_ZERO;
538
539     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
540     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
541
542     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
543
544     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
545     {
546         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
547         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
548             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
549         else if (Piece == BISHOP)
550             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(QUEEN, Us));
551         else if (Piece == ROOK)
552             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
553         else
554             assert(false);
555
556         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
557
558         if (b & ei.kingRing[Them])
559         {
560             ei.kingAttackersCount[Us]++;
561             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
562             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
563             if (bb)
564                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
565         }
566
567         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
568                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
569
570         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
571
572         // Add a bonus if a slider is pinning an enemy piece
573         if (   (Piece == BISHOP || Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
574             && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s))
575         {
576             b = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
577
578             assert(b);
579
580             if (single_bit(b) && (b & pos.pieces(Them)))
581                 score += ThreatBonus[Piece][type_of(pos.piece_on(first_1(b)))];
582         }
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
589         // Bishop and knight outposts squares
590         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
591             && !(pos.pieces(PAWN, Them) & attack_span_mask(Us, s)))
592             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
593
594         // Queen or rook on 7th rank
595         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
596             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
597             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
598         {
599             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
600         }
601
602         // Special extra evaluation for bishops
603         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
604         {
605             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
606             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
607             // problem, especially when that pawn is also blocked.
608             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
609             {
610                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
611                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
612                 {
613                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
614                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
615                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
616                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
617                     else
618                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
619                 }
620             }
621         }
622
623         // Special extra evaluation for rooks
624         if (Piece == ROOK)
625         {
626             // Open and half-open files
627             f = file_of(s);
628             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
629             {
630                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
631                     score += RookOpenFileBonus;
632                 else
633                     score += RookHalfOpenFileBonus;
634             }
635
636             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
637             // king has lost right to castle.
638             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
639                 continue;
640
641             ksq = pos.king_square(Us);
642
643             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
644                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
645                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
646             {
647                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
648                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
649                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
650                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
651             }
652             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
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_left(Us, file_of(ksq)))
658                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
659                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
660             }
661         }
662     }
663
664     if (Trace)
665         TracedScores[Us][Piece] = score;
666
667     return score;
668   }
669
670
671   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
672   // and the type of attacked one.
673
674   template<Color Us>
675   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
676
677     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
678
679     Bitboard b;
680     Score score = SCORE_ZERO;
681
682     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
683     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces(Them)
684                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
685                           & ei.attackedBy[Us][0];
686     if (!weakEnemies)
687         return SCORE_ZERO;
688
689     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
690     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
691     // considered because are already handled in king evaluation.
692     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
693     {
694         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
695         if (b)
696             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
697                 if (b & pos.pieces(pt2))
698                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
699     }
700     return score;
701   }
702
703
704   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
705   // pieces of a given color.
706
707   template<Color Us, bool Trace>
708   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
709
710     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
711
712     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
713
714     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
715     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
716
717     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
718     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
719     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
720     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
721
722     // Sum up all attacked squares
723     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
724                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
725                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
726     return score;
727   }
728
729
730   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
731
732   template<Color Us, bool Trace>
733   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
734
735     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
736
737     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
738     int attackUnits;
739     const Square ksq = pos.king_square(Us);
740
741     // King shelter
742     Score score = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
743
744     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
745     // from optimally tuned.
746     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
747         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
748     {
749         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
750         // apart from the king itself
751         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
752         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
753                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
754                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
755
756         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
757         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
758         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
759         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
760         // king, and the quality of the pawn shelter.
761         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
762                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
763                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
764                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
765
766         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
767         // squares around the king attacked by enemy queen...
768         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
769         if (b)
770         {
771             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
772             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
773                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
774             if (b)
775                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
776                               * popcount<Max15>(b)
777                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
778         }
779
780         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
781         // squares around the king attacked by enemy rooks...
782         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
783
784         // Consider only squares where the enemy rook gives check
785         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
786
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][QUEEN]);
792             if (b)
793                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
794                               * popcount<Max15>(b)
795                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
796         }
797
798         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
799         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
800
801         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
802         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
803
804         // Enemy queen safe checks
805         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
806         if (b)
807             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
808
809         // Enemy rooks safe checks
810         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
811         if (b)
812             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
813
814         // Enemy bishops safe checks
815         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
816         if (b)
817             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
818
819         // Enemy knights safe checks
820         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
821         if (b)
822             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
823
824         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
825         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
826
827         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
828         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
829         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
830         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
831         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
832         score -= KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits];
833         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Eval::RootColor][attackUnits]);
834     }
835
836     if (Trace)
837         TracedScores[Us][KING] = score;
838
839     return score;
840   }
841
842
843   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
844
845   template<Color Us>
846   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
847
848     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
849
850     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
851     Score score = SCORE_ZERO;
852
853     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
854
855     if (!b)
856         return SCORE_ZERO;
857
858     do {
859         Square s = pop_1st_bit(&b);
860
861         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
862
863         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
864         int rr = r * (r - 1);
865
866         // Base bonus based on rank
867         Value mbonus = Value(20 * rr);
868         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
869
870         if (rr)
871         {
872             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
873
874             // Adjust bonus based on kings proximity
875             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
876             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
877
878             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
879             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
880                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
881
882             // If the pawn is free to advance, increase bonus
883             if (pos.square_is_empty(blockSq))
884             {
885                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
886                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
887
888                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
889                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
890                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
891                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
892                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
893                     unsafeSquares = squaresToQueen;
894                 else
895                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
896
897                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
898                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
899                 if (!unsafeSquares)
900                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
901                 else
902                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
903                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
904                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
905                     // if no, somewhat smaller bonus.
906                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
907             }
908         } // rr != 0
909
910         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
911         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
912         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & adjacent_files_bb(file_of(s));
913         if (supportingPawns & rank_bb(s))
914             ebonus += Value(r * 20);
915
916         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
917             ebonus += Value(r * 12);
918
919         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
920         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
921         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
922         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
923         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
924         // value if the other side has a rook or queen.
925         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
926         {
927             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
928                 ebonus += ebonus / 4;
929             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
930                 ebonus -= ebonus / 4;
931         }
932         score += make_score(mbonus, ebonus);
933
934     } while (b);
935
936     // Add the scores to the middle game and endgame eval
937     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
938   }
939
940
941   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
942   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
943
944   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
945
946     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
947     Square s, blockSq, queeningSquare;
948     Color c, winnerSide, loserSide;
949     bool pathDefended, opposed;
950     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
951     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
952
953     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
954     // record how many plies are required for promotion.
955     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
956     {
957         // Skip if other side has non-pawn pieces
958         if (pos.non_pawn_material(~c))
959             continue;
960
961         b = ei.pi->passed_pawns(c);
962
963         while (b)
964         {
965             s = pop_1st_bit(&b);
966             queeningSquare = relative_square(c, make_square(file_of(s), RANK_8));
967             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
968
969             // Compute plies to queening and check direct advancement
970             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
971             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
972             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
973
974             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
975                 continue;
976
977             // Opponent king cannot block because path is defended and position
978             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
979             assert(!pos.in_check());
980             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
981
982             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
983             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
984
985             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
986                 continue;
987
988             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
989             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
990         }
991     }
992
993     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
994     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
995     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
996         return SCORE_ZERO;
997
998     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
999     loserSide = ~winnerSide;
1000
1001     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1002     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
1003
1004     while (b)
1005     {
1006         s = pop_1st_bit(&b);
1007
1008         // Compute plies from queening
1009         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1010         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1011         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1012
1013         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1014         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1015             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
1016             candidates ^= s;
1017     }
1018
1019     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1020     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1021         return SCORE_ZERO;
1022
1023     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1024     b = candidates;
1025
1026     while (b)
1027     {
1028         s = pop_1st_bit(&b);
1029         sacptg = blockersCount = 0;
1030         minKingDist = kingptg = 256;
1031
1032         // Compute plies from queening
1033         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(file_of(s), RANK_8));
1034         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1035         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1036
1037         // Generate list of blocking pawns and supporters
1038         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1039         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1040         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1041
1042         assert(blockers);
1043
1044         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1045         while (blockers)
1046         {
1047             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
1048             movesToGo = 256;
1049
1050             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1051             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1052             if (!opposed)
1053             {
1054                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1055
1056                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1057                 {
1058                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1059                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1060                 }
1061             }
1062
1063             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1064             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1065
1066             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1067             {
1068                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1069                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1070             }
1071
1072             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1073             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1074             if (movesToGo <= 0)
1075                 continue;
1076
1077             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1078             sacptg += movesToGo * 2;
1079             blockersCount++;
1080
1081             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1082             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1083             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1084             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1085         }
1086
1087         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1088         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1089             return SCORE_ZERO;
1090
1091         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1092         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1093             return SCORE_ZERO;
1094     }
1095
1096     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1097     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1098     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1099   }
1100
1101
1102   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1103   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1104   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1105   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1106   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1107   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1108   template<Color Us>
1109   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1110
1111     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1112
1113     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1114     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1115     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1116     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1117                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1118                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1119                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1120
1121     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1122     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1123     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1124     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1125
1126     return popcount<Max15>(safe) + popcount<Max15>(behind & safe);
1127   }
1128
1129
1130   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1131
1132   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1133     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1134                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1135   }
1136
1137
1138   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1139   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1140
1141   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1142
1143     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1144     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1145     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1146
1147     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1148     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1149     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1150   }
1151
1152
1153   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1154   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1155
1156   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1157
1158     // Scale option value from 100 to 256
1159     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1160     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1161
1162     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1163   }
1164
1165
1166   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1167   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1168
1169   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1170
1171   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1172
1173     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1174     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1175   }
1176
1177
1178   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1179   // values of a single evaluation term.
1180
1181   void trace_row(const char* name, int idx) {
1182
1183     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1184     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1185
1186     switch (idx) {
1187     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1188         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1189                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1190                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1191         break;
1192     default:
1193         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1194                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1195                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1196                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1197                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1198                     << std::showpos
1199                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1200                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1201     }
1202   }
1203 }