]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
Rename no_mob_area in mobilityArea
[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
27 #include "bitcount.h"
28 #include "evaluate.h"
29 #include "material.h"
30 #include "pawns.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "ucioption.h"
33
34
35 ////
36 //// Local definitions
37 ////
38
39 namespace {
40
41   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
42   // by the evaluation functions.
43   struct EvalInfo {
44
45     // Pointer to pawn hash table entry
46     PawnInfo* pi;
47
48     // updateKingTables[color] is set to true if we have enough material
49     // to trigger the opponent's king safety calculation. When is false we
50     // skip the time consuming update of the king attackers tables.
51     bool updateKingTables[2];
52
53     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
54     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
55     // all squares attacked by the given color.
56     Bitboard attackedBy[2][8];
57
58     // kingZone[color] is the zone around the enemy king which is considered
59     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
60     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
61     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
62     // is on g8, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
63     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
64     Bitboard kingZone[2];
65
66     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
67     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
68     int kingAttackersCount[2];
69
70     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
71     // given color which attack a square in the kingZone of the enemy king. The
72     // weights of the individual piece types are given by the variables
73     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
74     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
75     int kingAttackersWeight[2];
76
77     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
78     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
79     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
80     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
81     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
82     int kingAdjacentZoneAttacksCount[2];
83   };
84
85   // Evaluation grain size, must be a power of 2
86   const int GrainSize = 8;
87
88   // Evaluation weights, initialized from UCI options
89   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
90   Score Weights[6];
91
92   typedef Value V;
93   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
94
95   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
96   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
97   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
98   // parameters at 100, which looks prettier.
99   //
100   // Values modified by Joona Kiiski
101   const Score WeightsInternal[] = {
102       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
103   };
104
105   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
106   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
107   // by friendly pieces.
108   const Score MobilityBonus[][32] = {
109      {}, {},
110      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
111        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
112      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
113        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
114        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
115      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
116        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
117        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
118      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
119        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
120        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
121        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
122        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
123        S( 20, 35), S( 20, 35) }
124   };
125
126   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
127   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
128   const Value OutpostBonus[][64] = {
129   {
130   //  A     B     C     D     E     F     G     H
131     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
132     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
133     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
134     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
135     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
136     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0),
137     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
138     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) },
139   {
140     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
142     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
143     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
144     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
145     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0),
146     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
147     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0) }
148   };
149
150   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
151   // which piece type attacks which one.
152   const Score ThreatBonus[][8] = {
153     {}, {},
154     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
155     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
156     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
157     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
158   };
159
160   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
161   // piece type is attacked by an enemy pawn.
162   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
163     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
164   };
165
166   #undef S
167
168   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
169   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
170   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
171
172   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
173   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
174   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
175
176   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
177   // right to castle.
178   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
179
180   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
181   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
182   // based on how many squares inside this area are safe and available for
183   // friendly minor pieces.
184   const Bitboard SpaceMask[] = {
185     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
186     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
187     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
188     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
189     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
190     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
191   };
192
193   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
194   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
195   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
196   // is used as an index to KingDangerTable[].
197   //
198   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
199   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
200
201   // Bonuses for enemy's safe checks
202   const int QueenContactCheckBonus = 6;
203   const int RookContactCheckBonus  = 4;
204   const int QueenCheckBonus        = 3;
205   const int RookCheckBonus         = 2;
206   const int BishopCheckBonus       = 1;
207   const int KnightCheckBonus       = 1;
208
209   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
210   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
211   const int InitKingDanger[] = {
212      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
213      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
214      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
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     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
220   };
221
222   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
223   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
224   Score KingDangerTable[2][128];
225
226   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
227   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
228   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
229   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
230
231   // Function prototypes
232   template<bool HasPopCnt>
233   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
234
235   template<Color Us, bool HasPopCnt>
236   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
237
238   template<Color Us, bool HasPopCnt>
239   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
240
241   template<Color Us, bool HasPopCnt>
242   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin);
243
244   template<Color Us>
245   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
246
247   template<Color Us, bool HasPopCnt>
248   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
249
250   template<Color Us>
251   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
252
253   Score apply_weight(Score v, Score weight);
254   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
255   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
256   void init_safety();
257 }
258
259
260 ////
261 //// Functions
262 ////
263
264
265 /// Prefetches in pawn hash tables
266
267 void prefetchPawn(Key key, int threadID) {
268
269     PawnTable[threadID]->prefetch(key);
270 }
271
272
273 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
274 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
275 /// between them based on the remaining material.
276 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
277
278     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, margin)
279                         : do_evaluate<false>(pos, margin);
280 }
281
282 namespace {
283
284 template<bool HasPopCnt>
285 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
286
287   EvalInfo ei;
288   ScaleFactor factor[2];
289   Score mobilityWhite, mobilityBlack;
290
291   assert(pos.is_ok());
292   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
293   assert(!pos.is_check());
294
295   // Initialize value by reading the incrementally updated scores included
296   // in the position object (material + piece square tables).
297   Score bonus = pos.value();
298
299   // margin is the uncertainty estimation of position's evaluation
300   // and typically is used by the search for pruning decisions.
301   margin = VALUE_ZERO;
302
303   // Probe the material hash table
304   MaterialInfo* mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
305   bonus += mi->material_value();
306
307   // If we have a specialized evaluation function for the current material
308   // configuration, call it and return.
309   if (mi->specialized_eval_exists())
310       return mi->evaluate(pos);
311
312   // After get_material_info() call that modifies them
313   factor[WHITE] = mi->scale_factor(pos, WHITE);
314   factor[BLACK] = mi->scale_factor(pos, BLACK);
315
316   // Probe the pawn hash table
317   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
318   bonus += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
319
320   // Initialize attack and king safety bitboards
321   init_eval_info<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
322   init_eval_info<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
323
324   // Evaluate pieces and mobility
325   bonus +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityWhite)
326           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, mobilityBlack);
327
328   bonus += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
329
330   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
331   // information when computing the king safety evaluation.
332   bonus +=  evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei, margin)
333           - evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei, margin);
334
335   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
336   bonus +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
337           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
338
339   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
340   bonus +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
341           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
342
343   Phase phase = mi->game_phase();
344
345   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
346   if (phase > PHASE_ENDGAME && mi->space_weight() > 0)
347   {
348       int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
349       bonus += apply_weight(make_score(s * mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
350   }
351
352   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
353   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
354   if (   phase < PHASE_MIDGAME
355       && pos.opposite_colored_bishops()
356       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(bonus) > VALUE_ZERO)
357           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(bonus) < VALUE_ZERO)))
358   {
359       ScaleFactor sf;
360
361       // Only the two bishops ?
362       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
363           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
364       {
365           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
366           // certainly a draw or at least two pawns.
367           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
368           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
369       }
370       else
371           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
372           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
373            sf = ScaleFactor(50);
374
375       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
376           factor[WHITE] = sf;
377       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
378           factor[BLACK] = sf;
379   }
380
381   // Interpolate between the middle game and the endgame score
382   Value v = scale_by_game_phase(bonus, phase, factor);
383   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
384 }
385
386 } // namespace
387
388
389 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
390
391 void init_eval(int threads) {
392
393   assert(threads <= MAX_THREADS);
394
395   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
396   {
397       if (i >= threads)
398       {
399           delete PawnTable[i];
400           delete MaterialTable[i];
401           PawnTable[i] = NULL;
402           MaterialTable[i] = NULL;
403           continue;
404       }
405       if (!PawnTable[i])
406           PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
407
408       if (!MaterialTable[i])
409           MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
410   }
411 }
412
413
414 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
415
416 void quit_eval() {
417
418   init_eval(0);
419 }
420
421
422 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
423
424 void read_weights(Color us) {
425
426   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
427   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
428   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
429   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
430
431   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
432   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
433   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
434   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
435   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
436   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
437
438   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
439   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
440   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
441       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
442
443   init_safety();
444 }
445
446
447 namespace {
448
449   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
450   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
451
452   template<Color Us, bool HasPopCnt>
453   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
454
455     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
456
457     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
458     ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
459     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
460     ei.updateKingTables[Us] = pos.piece_count(Us, QUEEN) && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame;
461     if (ei.updateKingTables[Us])
462     {
463         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
464         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) / 2 : EmptyBoardBB;
465         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = EmptyBoardBB;
466     }
467   }
468
469
470   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
471
472   template<PieceType Piece, Color Us>
473   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
474
475     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
476
477     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
478
479     // Initial bonus based on square
480     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
481
482     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
483     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
484     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
485     {
486         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
487             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
488             bonus += bonus + bonus / 2;
489         else
490             bonus += bonus / 2;
491     }
492     return make_score(bonus, bonus);
493   }
494
495
496   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
497
498   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
499   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
500
501     Bitboard b;
502     Square s, ksq;
503     int mob;
504     File f;
505     Score bonus = SCORE_ZERO;
506
507     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
508     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
509
510     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
511
512     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
513     {
514         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
515         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
516             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
517         else if (Piece == BISHOP)
518             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
519         else if (Piece == ROOK)
520             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
521         else
522             assert(false);
523
524         // Update attack info
525         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
526
527         // King attacks
528         if (ei.updateKingTables[Us] && (b & ei.kingZone[Us]))
529         {
530             ei.kingAttackersCount[Us]++;
531             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
532             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
533             if (bb)
534                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
535         }
536
537         // Mobility
538         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b & mobilityArea)
539                               : count_1s<HasPopCnt>(b & mobilityArea));
540
541         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
542
543         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
544         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
545         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
546             bonus -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
547
548         // Bishop and knight outposts squares
549         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
550             bonus += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
551
552         // Queen or rook on 7th rank
553         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
554             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
555             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
556         {
557             bonus += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
558         }
559
560         // Special extra evaluation for rooks
561         if (Piece == ROOK)
562         {
563             // Open and half-open files
564             f = square_file(s);
565             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
566             {
567                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
568                     bonus += RookOpenFileBonus;
569                 else
570                     bonus += RookHalfOpenFileBonus;
571             }
572
573             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
574             // king has lost right to castle.
575             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
576                 continue;
577
578             ksq = pos.king_square(Us);
579
580             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
581                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
582                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
583             {
584                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
585                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
586                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
587                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
588             }
589             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
590                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
591                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
592             {
593                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
594                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
595                     bonus -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
596                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
597             }
598         }
599     }
600     return bonus;
601   }
602
603
604   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
605   // and the type of attacked one.
606
607   template<Color Us>
608   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
609
610     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
611
612     Bitboard b;
613     Score bonus = SCORE_ZERO;
614
615     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
616     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
617                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
618                           & ei.attackedBy[Us][0];
619     if (!weakEnemies)
620         return SCORE_ZERO;
621
622     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
623     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
624     // considered because are already handled in king evaluation.
625     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
626     {
627         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
628         if (b)
629             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
630                 if (b & pos.pieces(pt2))
631                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
632     }
633     return bonus;
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 HasPopCnt>
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 bonus = 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_of_color(Us));
649
650     bonus += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
651     bonus += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
652     bonus += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
653     bonus += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
654
655     // Sum up all attacked squares
656     ei.attackedBy[Us][0] =   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     return bonus;
660   }
661
662
663   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
664
665   template<Color Us, bool HasPopCnt>
666   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value& margin) {
667
668     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
669
670     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
671     int attackUnits;
672     const Square ksq = pos.king_square(Us);
673
674     // King shelter
675     Score bonus = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
676
677     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
678     // from optimally tuned.
679     if (   ei.updateKingTables[Them]
680         && ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
681         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
682     {
683         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
684         // apart from the king itself
685         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
686         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
687                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
688                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
689
690         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
691         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
692         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
693         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
694         // king, and the quality of the pawn shelter.
695         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
696                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended))
697                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
698                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
699
700         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
701         // squares around the king attacked by enemy queen...
702         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
703         if (b)
704         {
705             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
706             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
707                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
708             if (b)
709                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
710                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
711                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
712         }
713
714         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
715         // squares around the king attacked by enemy rooks...
716         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
717
718         // Consider only squares where the enemy rook gives check
719         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
720
721         if (b)
722         {
723             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
724             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
725                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
726             if (b)
727                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
728                               * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b)
729                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
730         }
731
732         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
733         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
734
735         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
736         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
737
738         // Enemy queen safe checks
739         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
740         if (b)
741             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
742
743         // Enemy rooks safe checks
744         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
745         if (b)
746             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
747
748         // Enemy bishops safe checks
749         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
750         if (b)
751             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
752
753         // Enemy knights safe checks
754         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
755         if (b)
756             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
757
758         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
759         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
760
761         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
762         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
763         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
764         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
765         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
766         bonus -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
767         if (pos.side_to_move() == Us)
768             margin += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
769     }
770     return bonus;
771   }
772
773
774   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
775
776   template<Color Us>
777   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
778
779     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
780
781     Score bonus = SCORE_ZERO;
782     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
783     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
784
785     if (!b)
786         return SCORE_ZERO;
787
788     do {
789         Square s = pop_1st_bit(&b);
790
791         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
792
793         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
794         int rr = r * (r - 1);
795
796         // Base bonus based on rank
797         Value mbonus = Value(20 * rr);
798         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
799
800         if (rr)
801         {
802             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
803
804             // Adjust bonus based on kings proximity
805             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
806             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
807             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
808
809             // If the pawn is free to advance, increase bonus
810             if (pos.square_is_empty(blockSq))
811             {
812                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
813                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
814
815                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
816                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
817                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
818                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
819                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
820                     unsafeSquares = squaresToQueen;
821                 else
822                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
823
824                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
825                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
826                 if (!unsafeSquares)
827                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
828                 else
829                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
830                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
831                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
832                     // if no, somewhat smaller bonus.
833                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
834
835                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
836                 // in the pawn's path.
837                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
838                     ebonus += Value(rr);
839             }
840         } // rr != 0
841
842         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
843         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
844         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
845         if (supportingPawns & rank_bb(s))
846             ebonus += Value(r * 20);
847         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
848             ebonus += Value(r * 12);
849
850         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
851         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
852         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
853         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
854         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
855         // value if the other side has a rook or queen.
856         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
857         {
858             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
859                 ebonus += ebonus / 4;
860             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
861                 ebonus -= ebonus / 4;
862         }
863         bonus += make_score(mbonus, ebonus);
864
865     } while (b);
866
867     // Add the scores to the middle game and endgame eval
868     return apply_weight(bonus, Weights[PassedPawns]);
869   }
870
871
872   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
873   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
874   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
875   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
876   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
877   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
878   template<Color Us, bool HasPopCnt>
879   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
880
881     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
882
883     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
884     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
885     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
886     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
887                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
888                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
889                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
890
891     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
892     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
893     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
894     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
895
896     return count_1s_max_15<HasPopCnt>(safe) + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behind & safe);
897   }
898
899
900   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
901
902   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
903       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
904                         (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
905   }
906
907
908   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
909   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
910
911   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
912
913     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
914     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
915     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
916
917     Value eg = eg_value(v);
918     ScaleFactor f = sf[eg > VALUE_ZERO ? WHITE : BLACK];
919     Value ev = Value((eg * int(f)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
920
921     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
922     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
923   }
924
925
926   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
927   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
928
929   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
930
931     // Scale option value from 100 to 256
932     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
933     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
934
935     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
936   }
937
938
939   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
940   // parameters. It is called from read_weights().
941
942   void init_safety() {
943
944     const Value MaxSlope = Value(30);
945     const Value Peak = Value(1280);
946     Value t[100];
947
948     // First setup the base table
949     for (int i = 0; i < 100; i++)
950     {
951         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
952
953         if (i > 0)
954             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
955
956         t[i] = Min(t[i], Peak);
957     }
958
959     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
960     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
961         for (int i = 0; i < 100; i++)
962             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
963   }
964 }