Small simplification in scale_by_game_phase()
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <iostream>
27 #include <iomanip>
28 #include <sstream>
29
30 #include "bitcount.h"
31 #include "evaluate.h"
32 #include "material.h"
33 #include "pawns.h"
34 #include "thread.h"
35 #include "ucioption.h"
36
37
38 ////
39 //// Local definitions
40 ////
41
42 namespace {
43
44   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
45   // by the evaluation functions.
46   struct EvalInfo {
47
48     // Pointer to pawn hash table entry
49     PawnInfo* pi;
50
51     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
52     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
53     // all squares attacked by the given color.
54     Bitboard attackedBy[2][8];
55
56     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
57     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
58     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
59     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
60     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
61     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
62     Bitboard kingZone[2];
63
64     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
65     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
66     int kingAttackersCount[2];
67
68     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
69     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
70     // weights of the individual piece types are given by the variables
71     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
72     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
73     int kingAttackersWeight[2];
74
75     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
76     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
77     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
78     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
79     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
80     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
81   };
82
83   // Evaluation grain size, must be a power of 2
84   const int GrainSize = 8;
85
86   // Evaluation weights, initialized from UCI options
87   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
88   Score Weights[6];
89
90   typedef Value V;
91   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
92
93   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
94   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
95   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
96   // parameters at 100, which looks prettier.
97   //
98   // Values modified by Joona Kiiski
99   const Score WeightsInternal[] = {
100       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
101   };
102
103   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
104   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
105   // by friendly pieces.
106   const Score MobilityBonus[][32] = {
107      {}, {},
108      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
109        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
110      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
111        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
112        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
113      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
114        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
115        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
116      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
117        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
118        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
119        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
120        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
121        S( 20, 35), S( 20, 35) }
122   };
123
124   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
125   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
126   const Value OutpostBonus[][64] = {
127   {
128   //  A     B     C     D     E     F     G     H
129     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
130     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
131     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
132     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
133     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
134     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
135   {
136     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
137     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
138     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
139     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
140     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
141     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
142   };
143
144   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
145   // which piece type attacks which one.
146   const Score ThreatBonus[][8] = {
147     {}, {},
148     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
149     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
150     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
151     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
152   };
153
154   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
155   // piece type is attacked by an enemy pawn.
156   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
157     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
158   };
159
160   #undef S
161
162   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
163   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
164   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
165
166   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
167   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
168   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
169
170   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
171   // right to castle.
172   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
173
174   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
175   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
176   // happen in Chess960 games.
177   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
178
179   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
180   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
181   // based on how many squares inside this area are safe and available for
182   // friendly minor pieces.
183   const Bitboard SpaceMask[] = {
184     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
185     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
186     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
187     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
188     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
189     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
190   };
191
192   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
193   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
194   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
195   // is used as an index to KingDangerTable[].
196   //
197   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
198   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
199
200   // Bonuses for enemy's safe checks
201   const int QueenContactCheckBonus = 6;
202   const int RookContactCheckBonus  = 4;
203   const int QueenCheckBonus        = 3;
204   const int RookCheckBonus         = 2;
205   const int BishopCheckBonus       = 1;
206   const int KnightCheckBonus       = 1;
207
208   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
209   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
210   const int InitKingDanger[] = {
211      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
212      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
213      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
214     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
215     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
216     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
217     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
218     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
219   };
220
221   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
222   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
223   Score KingDangerTable[2][128];
224
225   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
226   // evaluation terms, used when tracing.
227   Score TracedTerms[2][16];
228   std::stringstream TraceStream;
229
230   enum TracedType {
231       PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
232       PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
233   };
234
235   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
236   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
237   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
238   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
239
240   // Function prototypes
241   template<bool HasPopCnt, bool Trace>
242   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
243
244   template<Color Us, bool HasPopCnt>
245   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
246
247   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
248   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
249
250   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
251   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
252
253   template<Color Us>
254   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
255
256   template<Color Us, bool HasPopCnt>
257   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
258
259   template<Color Us>
260   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
261
262   template<bool HasPopCnt>
263   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
264
265   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
266   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
267   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
268   void init_safety();
269 }
270
271
272 /// prefetchTables() is called in do_move() to prefetch pawn and material
273 /// hash tables data that will be needed shortly after in evaluation.
274
275 void prefetchTables(Key pKey, Key mKey, int threadID) {
276
277     PawnTable[threadID]->prefetch(pKey);
278     MaterialTable[threadID]->prefetch(mKey);
279 }
280
281
282 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
283 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
284 /// between them based on the remaining material.
285 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
286
287     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true, false>(pos, margin)
288                         : do_evaluate<false, false>(pos, margin);
289 }
290
291 namespace {
292
293 double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
294
295 void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = Score(0)) {
296
297     TracedTerms[WHITE][idx] = term_w;
298     TracedTerms[BLACK][idx] = term_b;
299 }
300
301 template<bool HasPopCnt, bool Trace>
302 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
303
304   EvalInfo ei;
305   Value margins[2];
306   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
307
308   assert(pos.is_ok());
309   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
310   assert(!pos.is_check());
311
312   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
313   // in the position object (material + piece square tables).
314   Score bonus = pos.value();
315
316   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
317   // that typically is used by the search for pruning decisions.
318   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
319
320   // Probe the material hash table
321   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
322   bonus += mi->material_value();
323
324   // If we have a specialized evaluation function for the current material
325   // configuration, call it and return.
326   if (mi->specialized_eval_exists())
327   {
328       margin = VALUE_ZERO;
329       return mi->evaluate(pos);
330   }
331
332   // Probe the pawn hash table
333   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
334   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
335
336   // Initialize attack and king safety bitboards
337   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
338   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
339
340   // Evaluate pieces and mobility
341   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
342           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
343
344   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
345
346   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
347   // information when computing the king safety evaluation.
348   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, margins)
349           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, margins);
350
351   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
352   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
353           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
354
355   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
356   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
357           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
358
359   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
360   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
361   {
362       bonus += evaluate_unstoppable_pawns<HasPopCnt>(pos, ei);
363
364       if (Trace)
365           trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns<HasPopCnt>(pos, ei));
366   }
367
368   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
369   if (mi->space_weight())
370   {
371       int s_w = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
372       int s_b = evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
373       bonus += apply_weight(make_score((s_w - s_b) * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
374
375       if (Trace)
376           trace_add(SPACE, apply_weight(make_score(s_w * mi->space_weight(), make_score(0, 0)), Weights[Space]),
377                            apply_weight(make_score(s_b * mi->space_weight(), make_score(0, 0)), Weights[Space]));
378   }
379
380   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
381   ScaleFactor sf = eg_value(bonus) > VALUE_DRAW ? mi->scale_factor(pos, WHITE)
382                                                 : mi->scale_factor(pos, BLACK);
383   Phase phase = mi->game_phase();
384
385   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
386   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
387   if (   phase < PHASE_MIDGAME
388       && pos.opposite_colored_bishops()
389       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
390   {
391       // Only the two bishops ?
392       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
393           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
394       {
395           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
396           // certainly a draw or at least two pawns.
397           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
398           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
399       }
400       else
401           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
402           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
403            sf = ScaleFactor(50);
404   }
405
406   // Interpolate between the middle game and the endgame score
407   margin = margins[pos.side_to_move()];
408   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, sf);
409
410   if (Trace)
411   {
412       trace_add(PST, pos.value());
413       trace_add(IMBALANCE, mi->material_value());
414       trace_add(PAWN, apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]));
415       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
416       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
417       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
418       trace_add(TOTAL, bonus);
419       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
420                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
421                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
422                   << std::setw(6) << 100.0 * phase/128.0 << "% MG, "
423                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - phase/128.0) << "% * "
424                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
425                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
426   }
427
428   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
429 }
430
431 } // namespace
432
433
434 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
435
436 void init_eval(int threads) {
437
438   assert(threads <= MAX_THREADS);
439
440   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
441   {
442       if (i >= threads)
443       {
444           delete PawnTable[i];
445           delete MaterialTable[i];
446           PawnTable[i] = NULL;
447           MaterialTable[i] = NULL;
448           continue;
449       }
450       if (!PawnTable[i])
451           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
452
453       if (!MaterialTable[i])
454           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
455   }
456 }
457
458
459 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
460
461 void quit_eval() {
462
463   init_eval(0);
464 }
465
466
467 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
468
469 void read_evaluation_uci_options(Color us) {
470
471   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
472   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
473   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
474   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
475
476   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
477   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
478   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
479   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
480   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
481   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
482
483   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
484   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
485   if (Options["UCI_AnalyseMode"].value<bool>())
486       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
487
488   init_safety();
489 }
490
491
492 namespace {
493
494   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
495   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
496
497   template<Color Us, bool HasPopCnt>
498   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
499
500     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
501     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
502
503     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
504     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
505
506     // Init king safety tables only if we are going to use them
507     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
508         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame)
509     {
510         ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
511         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
512         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s<Max15>(b) / 2 : 0;
513         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
514     } else
515         ei.kingZone[Us] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
516   }
517
518
519   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
520
521   template<PieceType Piece, Color Us>
522   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
523
524     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
525
526     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
527
528     // Initial bonus based on square
529     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
530
531     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
532     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
533     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
534     {
535         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
536             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
537             bonus += bonus + bonus / 2;
538         else
539             bonus += bonus / 2;
540     }
541     return make_score(bonus, bonus);
542   }
543
544
545   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
546
547   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
548   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
549
550     Bitboard b;
551     Square s, ksq;
552     int mob;
553     File f;
554     Score bonus = SCORE_ZERO;
555
556     const BitCountType Full  = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64 : CNT32;
557     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
558     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
559     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
560
561     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
562
563     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
564     {
565         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
566         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
567             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
568         else if (Piece == BISHOP)
569             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
570         else if (Piece == ROOK)
571             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
572         else
573             assert(false);
574
575         // Update attack info
576         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
577
578         // King attacks
579         if (b & ei.kingZone[Us])
580         {
581             ei.kingAttackersCount[Us]++;
582             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
583             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
584             if (bb)
585                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s<Max15>(bb);
586         }
587
588         // Mobility
589         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s<Max15>(b & mobilityArea)
590                               : count_1s<Full >(b & mobilityArea));
591
592         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
593
594         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
595         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
596         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
597             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
598
599         // Bishop and knight outposts squares
600         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
601             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
602
603         // Queen or rook on 7th rank
604         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
605             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
606             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
607         {
608             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
609         }
610
611         // Special extra evaluation for bishops
612         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
613         {
614             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
615             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
616             // problem, especially when that pawn is also blocked.
617             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
618             {
619                 Square d = pawn_push(Us) + (square_file(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
620                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
621                 {
622                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
623                         bonus -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
624                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
625                         bonus -= TrappedBishopA1H1Penalty;
626                     else
627                         bonus -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
628                 }
629             }
630         }
631
632         // Special extra evaluation for rooks
633         if (Piece == ROOK)
634         {
635             // Open and half-open files
636             f = square_file(s);
637             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
638             {
639                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
640                     bonus += RookOpenFileBonus;
641                 else
642                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
643             }
644
645             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
646             // king has lost right to castle.
647             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
648                 continue;
649
650             ksq = pos.king_square(Us);
651
652             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
653                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
654                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
655             {
656                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
657                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
658                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
659                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
660             }
661             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
662                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
663                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
664             {
665                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
666                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
667                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
668                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
669             }
670         }
671     }
672
673     if (Trace)
674         TracedTerms[Us][Piece] = bonus;
675
676     return bonus;
677   }
678
679
680   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
681   // and the type of attacked one.
682
683   template<Color Us>
684   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
685
686     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
687
688     Bitboard b;
689     Score bonus = SCORE_ZERO;
690
691     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
692     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
693                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
694                           & ei.attackedBy[Us][0];
695     if (!weakEnemies)
696         return SCORE_ZERO;
697
698     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
699     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
700     // considered because are already handled in king evaluation.
701     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
702     {
703         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
704         if (b)
705             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
706                 if (b & pos.pieces(pt2))
707                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
708     }
709     return bonus;
710   }
711
712
713   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
714   // pieces of a given color.
715
716   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
717   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
718
719     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
720
721     Score bonus = mobility = SCORE_ZERO;
722
723     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
724     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
725
726     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
727     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
728     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
729     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
730
731     // Sum up all attacked squares
732     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
733                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
734                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
735     return bonus;
736   }
737
738
739   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
740
741   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
742   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
743
744     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
745     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
746
747     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
748     int attackUnits;
749     const Square ksq = pos.king_square(Us);
750
751     // King shelter
752     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
753
754     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
755     // from optimally tuned.
756     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
757         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
758     {
759         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
760         // apart from the king itself
761         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
762         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
763                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
764                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
765
766         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
767         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
768         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
769         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
770         // king, and the quality of the pawn shelter.
771         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
772                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s<Max15>(undefended))
773                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
774                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
775
776         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
777         // squares around the king attacked by enemy queen...
778         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
779         if (b)
780         {
781             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
782             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
783                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
784             if (b)
785                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
786                               * count_1s<Max15>(b)
787                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
788         }
789
790         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
791         // squares around the king attacked by enemy rooks...
792         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
793
794         // Consider only squares where the enemy rook gives check
795         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
796
797         if (b)
798         {
799             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
800             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
801                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
802             if (b)
803                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
804                               * count_1s<Max15>(b)
805                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
806         }
807
808         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
809         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
810
811         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
812         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
813
814         // Enemy queen safe checks
815         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
816         if (b)
817             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
818
819         // Enemy rooks safe checks
820         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
821         if (b)
822             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
823
824         // Enemy bishops safe checks
825         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
826         if (b)
827             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
828
829         // Enemy knights safe checks
830         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
831         if (b)
832             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
833
834         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
835         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
836
837         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
838         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
839         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
840         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
841         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
842         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
843         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
844     }
845
846     if (Trace)
847         TracedTerms[Us][KING] = bonus;
848
849     return bonus;
850   }
851
852
853   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
854
855   template<Color Us>
856   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
857
858     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
859
860     Score bonus = SCORE_ZERO;
861     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
862     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
863
864     if (!b)
865         return SCORE_ZERO;
866
867     do {
868         Square s = pop_1st_bit(&b);
869
870         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
871
872         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
873         int rr = r * (r - 1);
874
875         // Base bonus based on rank
876         Value mbonus = Value(20 * rr);
877         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
878
879         if (rr)
880         {
881             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
882
883             // Adjust bonus based on kings proximity
884             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
885             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
886             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
887
888             // If the pawn is free to advance, increase bonus
889             if (pos.square_is_empty(blockSq))
890             {
891                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
892                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
893
894                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
895                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
896                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
897                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
898                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
899                     unsafeSquares = squaresToQueen;
900                 else
901                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
902
903                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
904                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
905                 if (!unsafeSquares)
906                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
907                 else
908                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
909                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
910                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
911                     // if no, somewhat smaller bonus.
912                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
913
914                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
915                 // in the pawn's path.
916                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
917                     ebonus += Value(rr);
918             }
919         } // rr != 0
920
921         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
922         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
923         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
924         if (supportingPawns & rank_bb(s))
925             ebonus += Value(r * 20);
926         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
927             ebonus += Value(r * 12);
928
929         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
930         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
931         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
932         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
933         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
934         // value if the other side has a rook or queen.
935         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
936         {
937             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
938                 ebonus += ebonus / 4;
939             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
940                 ebonus -= ebonus / 4;
941         }
942         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
943
944     } while (b);
945
946     // Add the scores to the middle game and endgame eval
947     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
948   }
949
950   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides
951   template<bool HasPopCnt>
952   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
953
954     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
955
956     // Step 1. Hunt for unstoppable pawns. If we find at least one, record how many plies
957     // are required for promotion
958     int pliesToGo[2] = {256, 256};
959
960     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
961     {
962         // Skip if other side has non-pawn pieces
963         if (pos.non_pawn_material(opposite_color(c)))
964             continue;
965
966         Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(c);
967
968         while (b)
969         {
970             Square s = pop_1st_bit(&b);
971             Square queeningSquare = relative_square(c, make_square(square_file(s), RANK_8));
972
973             int mtg = RANK_8 - relative_rank(c, s) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
974             int oppmtg = square_distance(pos.king_square(opposite_color(c)), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
975             bool pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & squares_in_front_of(c, s)) == squares_in_front_of(c, s));
976
977             if (mtg >= oppmtg && !pathDefended)
978                 continue;
979
980             int blockerCount = count_1s<Max15>(squares_in_front_of(c, s) & pos.occupied_squares());
981             mtg += blockerCount;
982
983             if (mtg >= oppmtg && !pathDefended)
984                 continue;
985
986             int ptg = 2 * mtg - int(c == pos.side_to_move());
987
988             if (ptg < pliesToGo[c])
989                 pliesToGo[c] = ptg;
990         }
991     }
992
993     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then
994     // situation becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
995     if (abs(pliesToGo[WHITE] - pliesToGo[BLACK]) < 3)
996         return make_score(0, 0);
997
998     Color winnerSide = (pliesToGo[WHITE] < pliesToGo[BLACK] ? WHITE : BLACK);
999     Color loserSide = opposite_color(winnerSide);
1000
1001     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1002     // We collect the potential candidates in potentialBB.
1003     Bitboard pawnBB = pos.pieces(PAWN, loserSide);
1004     Bitboard potentialBB = pawnBB;
1005     const Bitboard passedBB = ei.pi->passed_pawns(loserSide);
1006
1007     while(pawnBB)
1008     {
1009         Square psq = pop_1st_bit(&pawnBB);
1010
1011         // Check direct advancement
1012         int mtg = RANK_8 - relative_rank(loserSide, psq) - int(relative_rank(loserSide, psq) == RANK_2);
1013         int ptg = 2 * mtg - int(loserSide == pos.side_to_move());
1014
1015         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away
1016         if (pliesToGo[winnerSide] + 3 <= ptg)
1017         {
1018             clear_bit(&potentialBB, psq);
1019             continue;
1020         }
1021
1022         // If this is passed pawn, then it _may_ promote in time. We give up.
1023         if (bit_is_set(passedBB, psq))
1024             return make_score(0, 0);
1025
1026         // Doubled pawn is worthless
1027         if (squares_in_front_of(loserSide, psq) & (pos.pieces(PAWN, loserSide)))
1028         {
1029             clear_bit(&potentialBB, psq);
1030             continue;
1031         }
1032     }
1033
1034     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and sacrifises
1035     pawnBB = potentialBB;
1036
1037     while(pawnBB)
1038     {
1039         Square psq = pop_1st_bit(&pawnBB);
1040
1041         int mtg = RANK_8 - relative_rank(loserSide, psq) - int(relative_rank(loserSide, psq) == RANK_2);
1042         int ptg = 2 * mtg - int(loserSide == pos.side_to_move());
1043
1044         // Generate list of obstacles
1045         Bitboard obsBB = passed_pawn_mask(loserSide, psq) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
1046         const bool pawnIsOpposed = squares_in_front_of(loserSide, psq) & obsBB;
1047         assert(obsBB);
1048
1049         // How many plies does it take to remove all the obstacles?
1050         int sacptg = 0;
1051         int realObsCount = 0;
1052         int minKingDist = 256;
1053
1054         while(obsBB)
1055         {
1056             Square obSq = pop_1st_bit(&obsBB);
1057             int minMoves = 256;
1058
1059             // Check pawns that can give support to overcome obstacle (Eg. wp: a4,b4 bp: b2. b4 is giving support)
1060             if (!pawnIsOpposed && square_file(psq) != square_file(obSq))
1061             {
1062                 Bitboard supBB =   in_front_bb(winnerSide, Square(obSq + (winnerSide == WHITE ? 8 : -8)))
1063                                  & neighboring_files_bb(psq) & potentialBB;
1064
1065                 while(supBB) // This while-loop could be replaced with supSq = LSB/MSB(supBB) (depending on color)
1066                 {
1067                     Square supSq = pop_1st_bit(&supBB);
1068                     int dist = square_distance(obSq, supSq);
1069                     minMoves = Min(minMoves, dist - 2);
1070                 }
1071
1072             }
1073
1074             // Check pawns that can be sacrifised
1075             Bitboard sacBB = passed_pawn_mask(winnerSide, obSq) & neighboring_files_bb(obSq) & potentialBB & ~(1ULL << psq);
1076
1077             while(sacBB) // This while-loop could be replaced with sacSq = LSB/MSB(sacBB) (depending on color)
1078             {
1079                 Square sacSq = pop_1st_bit(&sacBB);
1080                 int dist = square_distance(obSq, sacSq);
1081                 minMoves = Min(minMoves, dist - 2);
1082             }
1083
1084             // If obstacle can be destroyed with immediate pawn sacrifise, it's not real obstacle
1085             if (minMoves <= 0)
1086                 continue;
1087
1088             // Pawn sac calculations
1089             sacptg += minMoves * 2;
1090
1091             // King capture calc
1092             realObsCount++;
1093             int kingDist = square_distance(pos.king_square(loserSide), obSq);
1094             minKingDist = Min(minKingDist, kingDist);
1095         }
1096
1097         // Check if pawn sac plan _may_ save the day
1098         if (pliesToGo[winnerSide] + 3 > ptg + sacptg)
1099             return make_score(0, 0);
1100
1101         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1102         int kingptg = (minKingDist + realObsCount) * 2;
1103         if (pliesToGo[winnerSide] + 3 > ptg + kingptg)
1104             return make_score(0, 0);
1105     }
1106
1107     // Step 5. Assign bonus
1108     const int Sign[2] = {1, -1};
1109     return Sign[winnerSide] * make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToGo[winnerSide]);
1110   }
1111
1112
1113   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1114   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1115   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1116   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1117   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1118   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1119   template<Color Us, bool HasPopCnt>
1120   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1121
1122     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
1123     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1124
1125     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1126     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1127     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1128     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1129                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1130                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1131                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1132
1133     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1134     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1135     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1136     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1137
1138     return count_1s<Max15>(safe) + count_1s<Max15>(behind & safe);
1139   }
1140
1141
1142   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1143
1144   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1145       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1146                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1147   }
1148
1149
1150   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1151   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1152
1153   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1154
1155     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1156     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1157     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1158
1159     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1160     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1161     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1162   }
1163
1164
1165   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1166   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1167
1168   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1169
1170     // Scale option value from 100 to 256
1171     int mg = Options[mgOpt].value<int>() * 256 / 100;
1172     int eg = Options[egOpt].value<int>() * 256 / 100;
1173
1174     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1175   }
1176
1177
1178   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1179   // parameters. It is called from read_weights().
1180
1181   void init_safety() {
1182
1183     const Value MaxSlope = Value(30);
1184     const Value Peak = Value(1280);
1185     Value t[100];
1186
1187     // First setup the base table
1188     for (int i = 0; i < 100; i++)
1189     {
1190         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
1191
1192         if (i > 0)
1193             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
1194
1195         t[i] = Min(t[i], Peak);
1196     }
1197
1198     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
1199     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1200         for (int i = 0; i < 100; i++)
1201             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
1202   }
1203
1204
1205   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1206   // values of a single evaluation term.
1207
1208   void trace_row(const char *name, int idx) {
1209
1210     Score term_w = TracedTerms[WHITE][idx];
1211     Score term_b = TracedTerms[BLACK][idx];
1212
1213     switch (idx) {
1214     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1215         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1216                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(term_w)) << " "
1217                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(term_w)) << " \n";
1218         break;
1219     default:
1220         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1221                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(term_w)) << " "
1222                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(term_w)) << " | "
1223                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(term_b)) << " "
1224                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(term_b)) << " | "
1225                     << std::showpos
1226                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(term_w - term_b)) << " "
1227                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(term_w - term_b)) << " \n";
1228     }
1229   }
1230 }
1231
1232
1233 /// trace_evaluate() is like evaluate() but instead of a value returns a string
1234 /// suitable to be print on stdout with the detailed descriptions and values of
1235 /// each evaluation term. Used mainly for debugging.
1236
1237 std::string trace_evaluate(const Position& pos) {
1238
1239     Value margin;
1240     std::string totals;
1241
1242     TraceStream.str("");
1243     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1244     memset(TracedTerms, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
1245
1246     do_evaluate<false, true>(pos, margin);
1247
1248     totals = TraceStream.str();
1249     TraceStream.str("");
1250
1251     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1252                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1253                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1254
1255     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
1256     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
1257     trace_row("Pawns", PAWN);
1258     trace_row("Knights", KNIGHT);
1259     trace_row("Bishops", BISHOP);
1260     trace_row("Rooks", ROOK);
1261     trace_row("Queens", QUEEN);
1262     trace_row("Mobility", MOBILITY);
1263     trace_row("King safety", KING);
1264     trace_row("Threats", THREAT);
1265     trace_row("Passed pawns", PASSED);
1266     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1267     trace_row("Space", SPACE);
1268
1269     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1270     trace_row("Total", TOTAL);
1271     TraceStream << totals;
1272
1273     return TraceStream.str();
1274 }