Use move_pawns() in Pawns::probe
[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) 2008-2013 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   enum ExtendedPieceType { // Used for tracing
35     PST = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, UNSTOPPABLE, SPACE, TOTAL
36   };
37
38   namespace Tracing {
39
40     Score scores[COLOR_NB][TOTAL + 1];
41     std::stringstream stream;
42
43     void add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
44     void row(const char* name, int idx);
45     std::string do_trace(const Position& pos);
46   }
47
48   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
49   // by the evaluation functions.
50   struct EvalInfo {
51
52     // Pointers to material and pawn hash table entries
53     Material::Entry* mi;
54     Pawns::Entry* pi;
55
56     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
57     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][ALL_PIECES]
58     // contains all squares attacked by the given color.
59     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
60
61     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
62     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
63     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
64     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
65     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
66     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
67     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
68
69     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
70     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
71     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
72
73     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
74     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
75     // weights of the individual piece types are given by the variables
76     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
77     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
78     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
79
80     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
81     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
82     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
83     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
84     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
85     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
86   };
87
88   // Evaluation grain size, must be a power of 2
89   const int GrainSize = 4;
90
91   // Evaluation weights, initialized from UCI options
92   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
93   Score Weights[6];
94
95   typedef Value V;
96   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
97
98   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
99   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
100   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
101   // parameters at 100, which looks prettier.
102   //
103   // Values modified by Joona Kiiski
104   const Score WeightsInternal[] = {
105       S(289, 344), S(233, 201), S(221, 273), S(46, 0), S(271, 0), S(307, 0)
106   };
107
108   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains bonuses for middle and end
109   // game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied by
110   // friendly pieces.
111   const Score MobilityBonus[][32] = {
112      {}, {},
113      { S(-35,-30), S(-22,-20), S(-9,-10), S( 3,  0), S(15, 10), S(27, 20), // Knights
114        S( 37, 28), S( 42, 31), S(44, 33) },
115      { S(-22,-27), S( -8,-13), S( 6,  1), S(20, 15), S(34, 29), S(48, 43), // Bishops
116        S( 60, 55), S( 68, 63), S(74, 68), S(77, 72), S(80, 75), S(82, 77),
117        S( 84, 79), S( 86, 81), S(87, 82), S(87, 82) },
118      { S(-17,-33), S(-11,-16), S(-5,  0), S( 1, 16), S( 7, 32), S(13, 48), // Rooks
119        S( 18, 64), S( 22, 80), S(26, 96), S(29,109), S(31,115), S(33,119),
120        S( 35,122), S( 36,123), S(37,124), S(38,124) },
121      { S(-12,-20), S( -8,-13), S(-5, -7), S(-2, -1), S( 1,  5), S( 4, 11), // Queens
122        S(  7, 17), S( 10, 23), S(13, 29), S(16, 34), S(18, 38), S(20, 40),
123        S( 22, 41), S( 23, 41), S(24, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
124        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
125        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
126        S( 25, 41), S( 25, 41) }
127   };
128
129   // Outpost[PieceType][Square] contains bonuses of knights and bishops, indexed
130   // by piece type and square (from white's point of view).
131   const Value Outpost[][SQUARE_NB] = {
132   {
133   //  A     B     C     D     E     F     G     H
134     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
135     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
136     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
137     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
138     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
139     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
140   {
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
142     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
143     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
144     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
145     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
146     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
147   };
148
149   // Threat[attacking][attacked] contains bonuses according to which piece
150   // type attacks which one.
151   const Score Threat[][PIECE_TYPE_NB] = {
152     {}, {},
153     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
154     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
155     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
156     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
157   };
158
159   // ThreatenedByPawn[PieceType] contains a penalty according to which piece
160   // type is attacked by an enemy pawn.
161   const Score ThreatenedByPawn[] = {
162     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
163   };
164
165   #undef S
166
167   const Score Tempo            = make_score(24, 11);
168   const Score BishopPin        = make_score(66, 11);
169   const Score RookOn7th        = make_score(11, 20);
170   const Score QueenOn7th       = make_score( 3,  8);
171   const Score RookOnPawn       = make_score(10, 28);
172   const Score QueenOnPawn      = make_score( 4, 20);
173   const Score RookOpenFile     = make_score(43, 21);
174   const Score RookSemiopenFile = make_score(19, 10);
175   const Score BishopPawns      = make_score( 8, 12);
176   const Score UndefendedMinor  = make_score(25, 10);
177   const Score TrappedRook      = make_score(90,  0);
178
179   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
180   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
181   // happen in Chess960 games.
182   const Score TrappedBishopA1H1 = make_score(50, 50);
183
184   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
185   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
186   // based on how many squares inside this area are safe and available for
187   // friendly minor pieces.
188   const Bitboard SpaceMask[] = {
189     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
190     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
191     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
192     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
193     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
194     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
195   };
196
197   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
198   // from the KingDanger[]. Various little "meta-bonuses" measuring
199   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
200   // is used as an index to KingDanger[].
201   //
202   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
203   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
204
205   // Bonuses for enemy's safe checks
206   const int QueenContactCheck = 6;
207   const int RookContactCheck  = 4;
208   const int QueenCheck        = 3;
209   const int RookCheck         = 2;
210   const int BishopCheck       = 1;
211   const int KnightCheck       = 1;
212
213   // KingExposed[Square] contains penalties based on the position of the
214   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
215   const int KingExposed[] = {
216      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
217      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
218      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
220     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
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   };
225
226   // KingDanger[Color][attackUnits] contains the actual king danger weighted
227   // scores, indexed by color and by a calculated integer number.
228   Score KingDanger[COLOR_NB][128];
229
230   // Function prototypes
231   template<bool Trace>
232   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
233
234   template<Color Us>
235   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
236
237   template<Color Us, bool Trace>
238   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
239
240   template<Color Us, bool Trace>
241   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
242
243   template<Color Us, bool Trace>
244   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us, bool Trace>
247   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   template<Color Us>
250   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
253
254   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
255   Score apply_weight(Score v, Score w);
256   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
257   double to_cp(Value v);
258 }
259
260
261 namespace Eval {
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   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
273   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
274   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
275   std::string trace(const Position& pos) {
276     return Tracing::do_trace(pos);
277   }
278
279
280   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
281   /// and setup king tables.
282
283   void init() {
284
285     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Midgame)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
286     Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Midgame)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
287     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Midgame)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
288     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
289     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
290     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
291
292     const int MaxSlope = 30;
293     const int Peak = 1280;
294
295     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
296     {
297         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
298
299         KingDanger[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
300         KingDanger[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
301     }
302   }
303
304 } // namespace Eval
305
306
307 namespace {
308
309 template<bool Trace>
310 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
311
312   assert(!pos.checkers());
313
314   EvalInfo ei;
315   Value margins[COLOR_NB];
316   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
317   Thread* th = pos.this_thread();
318
319   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
320   // that typically is used by the search for pruning decisions.
321   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
322
323   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
324   // in the position object (material + piece square tables) and adding
325   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
326   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
327
328   // Probe the material hash table
329   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
330   score += ei.mi->material_value();
331
332   // If we have a specialized evaluation function for the current material
333   // configuration, call it and return.
334   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
335   {
336       margin = VALUE_ZERO;
337       return ei.mi->evaluate(pos);
338   }
339
340   // Probe the pawn hash table
341   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
342   score += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
343
344   // Initialize attack and king safety bitboards
345   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
346   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
347
348   // Evaluate pieces and mobility
349   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
350           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
351
352   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
353
354   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
355   // information when computing the king safety evaluation.
356   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
357           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
358
359   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
360   score +=  evaluate_threats<WHITE, Trace>(pos, ei)
361           - evaluate_threats<BLACK, Trace>(pos, ei);
362
363   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
364   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE, Trace>(pos, ei)
365           - evaluate_passed_pawns<BLACK, Trace>(pos, ei);
366
367   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
368   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
369       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
370
371   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
372   if (ei.mi->space_weight())
373   {
374       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
375       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
376   }
377
378   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
379   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
380                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
381
382   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
383   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
384   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
385       && pos.opposite_bishops()
386       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
387   {
388       // Only the two bishops ?
389       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
390           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
391       {
392           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
393           // certainly a draw or at least two pawns.
394           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
395           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
396       }
397       else
398           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
399           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
400            sf = ScaleFactor(50);
401   }
402
403   margin = margins[pos.side_to_move()];
404   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
405
406   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
407   if (Trace)
408   {
409       Tracing::add(PST, pos.psq_score());
410       Tracing::add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
411       Tracing::add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
412       Tracing::add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
413       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
414       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
415       Tracing::add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
416       Tracing::add(TOTAL, score);
417       Tracing::stream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
418                       << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
419                       << "\nScaling: " << std::noshowpos
420                       << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
421                       << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
422                       << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
423                       << "Total evaluation: " << to_cp(v);
424   }
425
426   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
427 }
428
429
430   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
431   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
432
433   template<Color Us>
434   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
435
436     const Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
437     const Square Down = (Us == WHITE ? DELTA_S : DELTA_N);
438
439     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
440     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
441
442     // Init king safety tables only if we are going to use them
443     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
444         && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
445     {
446         ei.kingRing[Them] = b | shift_bb<Down>(b);
447         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
448         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
449         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
450     } else
451         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
452   }
453
454
455   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
456
457   template<PieceType Piece, Color Us>
458   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
459
460     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
461
462     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
463
464     // Initial bonus based on square
465     Value bonus = Outpost[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
466
467     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
468     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
469     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
470     {
471         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
472             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
473             bonus += bonus + bonus / 2;
474         else
475             bonus += bonus / 2;
476     }
477     return make_score(bonus, bonus);
478   }
479
480
481   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
482
483   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
484   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
485
486     Bitboard b;
487     Square s;
488     Score score = SCORE_ZERO;
489
490     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
491     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
492
493     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
494
495     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
496     {
497         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
498         b = Piece == BISHOP ? attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN))
499           : Piece ==   ROOK ? attacks_bb<  ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
500                             : pos.attacks_from<Piece>(s);
501
502         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
503
504         if (b & ei.kingRing[Them])
505         {
506             ei.kingAttackersCount[Us]++;
507             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
508             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
509             if (bb)
510                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
511         }
512
513         int mob = popcount<Piece == QUEEN ? Full : Max15>(b & mobilityArea);
514         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
515
516         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
517         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
518         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
519             score -= ThreatenedByPawn[Piece];
520
521         // Otherwise give a bonus if we are a bishop and can pin a piece or can
522         // give a discovered check through an x-ray attack.
523         else if (    Piece == BISHOP
524                  && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)
525                  && !more_than_one(BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces()))
526                  score += BishopPin;
527
528         // Penalty for bishop with same coloured pawns
529         if (Piece == BISHOP)
530             score -= BishopPawns * ei.pi->pawns_on_same_color_squares(Us, s);
531
532         // Bishop and knight outposts squares
533         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
534             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
535             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
536
537         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
538             && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
539         {
540             // Major piece on 7th rank and enemy king trapped on 8th
541             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
542                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
543                 score += Piece == ROOK ? RookOn7th : QueenOn7th;
544
545             // Major piece attacking enemy pawns on the same rank
546             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
547             if (pawns)
548                 score += popcount<Max15>(pawns) * (Piece == ROOK ? RookOnPawn : QueenOnPawn);
549         }
550
551         // Special extra evaluation for rooks
552         if (Piece == ROOK)
553         {
554             // Give a bonus for a rook on a open or semi-open file
555             if (ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
556                 score += ei.pi->semiopen(Them, file_of(s)) ? RookOpenFile : RookSemiopenFile;
557
558             if (mob > 6 || ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
559                 continue;
560
561             Square ksq = pos.king_square(Us);
562
563             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
564             // king has lost right to castle.
565             if (   ((file_of(ksq) < FILE_E) == (file_of(s) < file_of(ksq)))
566                 && (rank_of(ksq) == rank_of(s) || relative_rank(Us, ksq) == RANK_1)
567                 && !ei.pi->semiopen_on_side(Us, file_of(ksq), file_of(ksq) < FILE_E))
568                 score -= (TrappedRook - make_score(mob * 8, 0)) * (pos.can_castle(Us) ? 1 : 2);
569         }
570
571         // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by a friendly
572         // pawn diagonally in front of it is a very serious problem, especially
573         // when that pawn is also blocked.
574         if (   Piece == BISHOP
575             && pos.is_chess960()
576             && (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1)))
577         {
578             const enum Piece P = make_piece(Us, PAWN);
579             Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
580             if (pos.piece_on(s + d) == P)
581                 score -= !pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)) ? TrappedBishopA1H1 * 4
582                         : pos.piece_on(s + d + d) == P        ? TrappedBishopA1H1 * 2
583                                                               : TrappedBishopA1H1;
584         }
585     }
586
587     if (Trace)
588         Tracing::scores[Us][Piece] = score;
589
590     return score;
591   }
592
593
594   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
595   // and the type of attacked one.
596
597   template<Color Us, bool Trace>
598   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
599
600     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
601
602     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
603     Score score = SCORE_ZERO;
604
605     // Undefended minors get penalized even if not under attack
606     undefendedMinors =  pos.pieces(Them, BISHOP, KNIGHT)
607                       & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
608
609     if (undefendedMinors)
610         score += UndefendedMinor;
611
612     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
613     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
614                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
615                  & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
616
617     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
618     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
619     // considered because are already handled in king evaluation.
620     if (weakEnemies)
621         for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
622         {
623             b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
624             if (b)
625                 for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
626                     if (b & pos.pieces(pt2))
627                         score += Threat[pt1][pt2];
628         }
629
630     if (Trace)
631         Tracing::scores[Us][THREAT] = score;
632
633     return score;
634   }
635
636
637   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
638   // pieces of a given color.
639
640   template<Color Us, bool Trace>
641   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
642
643     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
644
645     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
646
647     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
648     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us, PAWN, KING));
649
650     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
651     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
652     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
653     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
654
655     // Sum up all attacked squares
656     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
657                                     | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
658                                     | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
659     if (Trace)
660         Tracing::scores[Us][MOBILITY] = apply_weight(mobility, Weights[Mobility]);
661
662     return score;
663   }
664
665
666   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
667
668   template<Color Us, bool Trace>
669   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
670
671     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
672
673     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
674     int attackUnits;
675     const Square ksq = pos.king_square(Us);
676
677     // King shelter and enemy pawns storm
678     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
679
680     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
681     // from optimally tuned.
682     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
683         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
684     {
685         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
686         // apart from the king itself
687         undefended = ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ei.attackedBy[Us][KING];
688         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
689                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
690                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
691
692         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
693         // index to the KingDanger[] array. The initial value is based on the
694         // number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
695         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
696         // king, and the quality of the pawn shelter.
697         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
698                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
699                      + KingExposed[relative_square(Us, ksq)]
700                      - mg_value(score) / 32;
701
702         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
703         // squares around the king attacked by enemy queen...
704         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
705         if (b)
706         {
707             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
708             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
709                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
710             if (b)
711                 attackUnits +=  QueenContactCheck
712                               * popcount<Max15>(b)
713                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
714         }
715
716         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
717         // squares around the king attacked by enemy rooks...
718         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
719
720         // Consider only squares where the enemy rook gives check
721         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
722
723         if (b)
724         {
725             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
726             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
727                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
728             if (b)
729                 attackUnits +=  RookContactCheck
730                               * popcount<Max15>(b)
731                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
732         }
733
734         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
735         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
736
737         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
738         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
739
740         // Enemy queen safe checks
741         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
742         if (b)
743             attackUnits += QueenCheck * popcount<Max15>(b);
744
745         // Enemy rooks safe checks
746         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
747         if (b)
748             attackUnits += RookCheck * popcount<Max15>(b);
749
750         // Enemy bishops safe checks
751         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
752         if (b)
753             attackUnits += BishopCheck * popcount<Max15>(b);
754
755         // Enemy knights safe checks
756         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
757         if (b)
758             attackUnits += KnightCheck * popcount<Max15>(b);
759
760         // To index KingDanger[] attackUnits must be in [0, 99] range
761         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
762
763         // Finally, extract the king danger score from the KingDanger[]
764         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
765         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
766         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
767         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
768         score -= KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits];
769         margins[Us] += mg_value(KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
770     }
771
772     if (Trace)
773         Tracing::scores[Us][KING] = score;
774
775     return score;
776   }
777
778
779   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
780
781   template<Color Us, bool Trace>
782   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
783
784     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
785
786     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
787     Score score = SCORE_ZERO;
788
789     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
790
791     while (b)
792     {
793         Square s = pop_lsb(&b);
794
795         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
796
797         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
798         int rr = r * (r - 1);
799
800         // Base bonus based on rank
801         Value mbonus = Value(17 * rr);
802         Value ebonus = Value(7 * (rr + r + 1));
803
804         if (rr)
805         {
806             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
807
808             // Adjust bonus based on kings proximity
809             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
810             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
811
812             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
813             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
814                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
815
816             // If the pawn is free to advance, increase bonus
817             if (pos.is_empty(blockSq))
818             {
819                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
820                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
821
822                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
823                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
824                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
825                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
826                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
827                     unsafeSquares = squaresToQueen;
828                 else
829                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
830
831                 // If there aren't enemy attacks huge bonus, a bit smaller if at
832                 // least block square is not attacked, otherwise smallest bonus.
833                 int k = !unsafeSquares ? 15 : !(unsafeSquares & blockSq) ? 9 : 3;
834
835                 // Big bonus if the path to queen is fully defended, a bit less
836                 // if at least block square is defended.
837                 if (defendedSquares == squaresToQueen)
838                     k += 6;
839
840                 else if (defendedSquares & blockSq)
841                     k += (unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 4 : 2;
842
843                 mbonus += Value(k * rr), ebonus += Value(k * rr);
844             }
845         } // rr != 0
846
847         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
848         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
849         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
850         if (supportingPawns & rank_bb(s))
851             ebonus += Value(r * 20);
852
853         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
854             ebonus += Value(r * 12);
855
856         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
857         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
858         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
859         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
860         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
861         // value if the other side has a rook or queen.
862         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
863         {
864             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
865                 ebonus += ebonus / 4;
866             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
867                 ebonus -= ebonus / 4;
868         }
869         score += make_score(mbonus, ebonus);
870
871     }
872
873     if (Trace)
874         Tracing::scores[Us][PASSED] = apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
875
876     // Add the scores to the middle game and endgame eval
877     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
878   }
879
880
881   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
882   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
883
884   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
885
886     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
887     Square s, blockSq, queeningSquare;
888     Color c, winnerSide, loserSide;
889     bool pathDefended, opposed;
890     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
891     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
892
893     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
894     // record how many plies are required for promotion.
895     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
896     {
897         // Skip if other side has non-pawn pieces
898         if (pos.non_pawn_material(~c))
899             continue;
900
901         b = ei.pi->passed_pawns(c);
902
903         while (b)
904         {
905             s = pop_lsb(&b);
906             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
907             queeningPath = forward_bb(c, s);
908
909             // Compute plies to queening and check direct advancement
910             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
911             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
912             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
913
914             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
915                 continue;
916
917             // Opponent king cannot block because path is defended and position
918             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
919             assert(!pos.checkers());
920             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
921
922             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
923             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
924
925             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
926                 continue;
927
928             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
929             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
930         }
931     }
932
933     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
934     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
935     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
936         return SCORE_ZERO;
937
938     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
939     loserSide = ~winnerSide;
940
941     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
942     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
943
944     while (b)
945     {
946         s = pop_lsb(&b);
947
948         // Compute plies from queening
949         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
950         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
951         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
952
953         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
954         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
955             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
956             candidates ^= s;
957     }
958
959     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
960     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
961         return SCORE_ZERO;
962
963     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
964     b = candidates;
965
966     while (b)
967     {
968         s = pop_lsb(&b);
969         sacptg = blockersCount = 0;
970         minKingDist = kingptg = 256;
971
972         // Compute plies from queening
973         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
974         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
975         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
976
977         // Generate list of blocking pawns and supporters
978         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
979         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
980         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
981
982         assert(blockers);
983
984         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
985         while (blockers)
986         {
987             blockSq = pop_lsb(&blockers);
988             movesToGo = 256;
989
990             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
991             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
992             if (!opposed)
993             {
994                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
995
996                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
997                 {
998                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
999                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1000                 }
1001             }
1002
1003             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1004             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1005
1006             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1007             {
1008                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1009                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1010             }
1011
1012             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1013             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1014             if (movesToGo <= 0)
1015                 continue;
1016
1017             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1018             sacptg += movesToGo * 2;
1019             blockersCount++;
1020
1021             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1022             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1023             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1024             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1025         }
1026
1027         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1028         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1029             return SCORE_ZERO;
1030
1031         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1032         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1033             return SCORE_ZERO;
1034     }
1035
1036     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1037     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1038     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1039   }
1040
1041
1042   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1043   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1044   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1045   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1046   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1047   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1048   template<Color Us>
1049   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1050
1051     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1052
1053     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1054     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1055     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1056     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1057                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1058                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1059                    & (ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
1060
1061     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1062     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1063     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1064     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1065
1066     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1067     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1068
1069     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1070     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1071   }
1072
1073
1074   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1075   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1076
1077   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1078
1079     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1080     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1081     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1082
1083     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1084     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1085     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1086   }
1087
1088   // apply_weight() weights score v by score w trying to prevent overflow
1089   Score apply_weight(Score v, Score w) {
1090     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1091                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1092   }
1093
1094   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1095   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1096
1097   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1098
1099     // Scale option value from 100 to 256
1100     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1101     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1102
1103     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1104   }
1105
1106
1107   // Tracing functions definitions
1108
1109   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1110
1111   void Tracing::add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1112
1113     scores[WHITE][idx] = wScore;
1114     scores[BLACK][idx] = bScore;
1115   }
1116
1117   void Tracing::row(const char* name, int idx) {
1118
1119     Score wScore = scores[WHITE][idx];
1120     Score bScore = scores[BLACK][idx];
1121
1122     switch (idx) {
1123     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1124         stream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1125                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1126                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1127         break;
1128     default:
1129         stream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1130                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1131                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1132                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1133                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1134                << std::showpos
1135                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1136                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1137     }
1138   }
1139
1140   std::string Tracing::do_trace(const Position& pos) {
1141
1142     Search::RootColor = pos.side_to_move();
1143
1144     stream.str("");
1145     stream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1146     memset(scores, 0, 2 * (TOTAL + 1) * sizeof(Score));
1147
1148     Value margin;
1149     do_evaluate<true>(pos, margin);
1150
1151     std::string totals = stream.str();
1152     stream.str("");
1153
1154     stream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1155                     <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1156                     <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1157
1158     row("Material, PST, Tempo", PST);
1159     row("Material imbalance", IMBALANCE);
1160     row("Pawns", PAWN);
1161     row("Knights", KNIGHT);
1162     row("Bishops", BISHOP);
1163     row("Rooks", ROOK);
1164     row("Queens", QUEEN);
1165     row("Mobility", MOBILITY);
1166     row("King safety", KING);
1167     row("Threats", THREAT);
1168     row("Passed pawns", PASSED);
1169     row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1170     row("Space", SPACE);
1171
1172     stream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1173     row("Total", TOTAL);
1174     stream << totals;
1175
1176     return stream.str();
1177   }
1178 }