]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/evaluate.cpp
Retire trapped bishop evaluation
[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 <cstring>
27
28 #include "bitcount.h"
29 #include "evaluate.h"
30 #include "material.h"
31 #include "pawns.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "ucioption.h"
34
35
36 ////
37 //// Local definitions
38 ////
39
40 namespace {
41
42   const int Sign[2] = { 1, -1 };
43
44   // Evaluation grain size, must be a power of 2
45   const int GrainSize = 8;
46
47   // Evaluation weights, initialized from UCI options
48   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
49   Score Weights[6];
50
51   typedef Value V;
52   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
53
54   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
55   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
56   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
57   // parameters at 100, which looks prettier.
58   //
59   // Values modified by Joona Kiiski
60   const Score WeightsInternal[] = {
61       S(248, 271), S(233, 201), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 0)
62   };
63
64   // Knight mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
65   // of attacked squares not occupied by friendly piecess.
66   const Score KnightMobilityBonus[16] = {
67     S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0,-3),
68     S( 12,  7), S( 25, 17), S( 31, 22), S(38, 27), S(38, 27)
69   };
70
71   // Bishop mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
72   // of attacked squares not occupied by friendly pieces. X-ray attacks through
73   // queens are also included.
74   const Score BishopMobilityBonus[16] = {
75     S(-25,-30), S(-11,-16), S( 3, -2), S(17, 12),
76     S( 31, 26), S( 45, 40), S(57, 52), S(65, 60),
77     S( 71, 65), S( 74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
78     S( 79, 74), S( 80, 75), S(81, 76), S(81, 76)
79   };
80
81   // Rook mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
82   // of attacked squares not occupied by friendly pieces. X-ray attacks through
83   // queens and rooks are also included.
84   const Score RookMobilityBonus[16] = {
85     S(-20,-36), S(-14,-19), S(-8, -3), S(-2, 13),
86     S(  4, 29), S( 10, 46), S(14, 62), S(19, 79),
87     S( 23, 95), S( 26,106), S(27,111), S(28,114),
88     S( 29,116), S( 30,117), S(31,118), S(32,118)
89   };
90
91   // Queen mobility bonus in middle game and endgame, indexed by the number
92   // of attacked squares not occupied by friendly pieces.
93   const Score QueenMobilityBonus[32] = {
94     S(-10,-18), S(-8,-13), S(-6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8),
95     S(  3, 13), S( 5, 19), S( 8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
96     S( 16, 35), S(17, 35), S(18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
97     S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
98     S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
99     S( 20, 35), S(20, 35)
100   };
101
102   // Pointers table to access mobility tables through piece type
103   const Score* MobilityBonus[8] = { 0, 0, KnightMobilityBonus, BishopMobilityBonus,
104                                     RookMobilityBonus, QueenMobilityBonus, 0, 0 };
105
106   // Outpost bonuses for knights and bishops, indexed by square (from white's
107   // point of view).
108   const Value KnightOutpostBonus[64] = {
109   //  A     B     C     D     E     F     G     H
110     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
111     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
112     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0), // 3
113     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0), // 4
114     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0), // 5
115     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0), // 6
116     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
117     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
118   };
119
120   const Value BishopOutpostBonus[64] = {
121   //  A     B     C     D     E     F     G     H
122     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 1
123     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 2
124     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0), // 3
125     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0), // 4
126     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0), // 5
127     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0), // 6
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // 7
129     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0)  // 8
130   };
131
132   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains bonus according to which
133   // piece type attacks which one.
134   const Score ThreatBonus[8][8] = {
135     {}, {},
136     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
137     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
138     { S(0, 0), S(-1, 29), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
139     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
140   };
141
142   // ThreatedByPawnPenalty[] contains a penalty according to which piece
143   // type is attacked by an enemy pawn.
144   const Score ThreatedByPawnPenalty[8] = {
145     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
146   };
147
148   #undef S
149
150   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
151   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
152   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
153
154   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
155   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
156   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
157
158   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
159   // right to castle.
160   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
161
162   // The SpaceMask[color] contains the area of the board which is considered
163   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
164   // based on how many squares inside this area are safe and available for
165   // friendly minor pieces.
166   const Bitboard SpaceMask[2] = {
167     (1ULL<<SQ_C2) | (1ULL<<SQ_D2) | (1ULL<<SQ_E2) | (1ULL<<SQ_F2) |
168     (1ULL<<SQ_C3) | (1ULL<<SQ_D3) | (1ULL<<SQ_E3) | (1ULL<<SQ_F3) |
169     (1ULL<<SQ_C4) | (1ULL<<SQ_D4) | (1ULL<<SQ_E4) | (1ULL<<SQ_F4),
170     (1ULL<<SQ_C7) | (1ULL<<SQ_D7) | (1ULL<<SQ_E7) | (1ULL<<SQ_F7) |
171     (1ULL<<SQ_C6) | (1ULL<<SQ_D6) | (1ULL<<SQ_E6) | (1ULL<<SQ_F6) |
172     (1ULL<<SQ_C5) | (1ULL<<SQ_D5) | (1ULL<<SQ_E5) | (1ULL<<SQ_F5)
173   };
174
175   /// King danger constants and variables. The king danger scores are taken
176   /// from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
177   /// the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
178   /// is used as an index to KingDangerTable[].
179
180   // KingAttackWeights[] contains king attack weights by piece type
181   const int KingAttackWeights[8] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
182
183   // Bonuses for enemy's safe checks
184   const int QueenContactCheckBonus = 3;
185   const int QueenCheckBonus        = 2;
186   const int RookCheckBonus         = 1;
187   const int BishopCheckBonus       = 1;
188   const int KnightCheckBonus       = 1;
189
190   // InitKingDanger[] contains bonuses based on the position of the defending
191   // king.
192   const int InitKingDanger[64] = {
193      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
194      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
195      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
196     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
197     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
198     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
199     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
200     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
201   };
202
203   // KingDangerTable[color][] contains the actual king danger weighted scores
204   Score KingDangerTable[2][128];
205
206   // Pawn and material hash tables, indexed by the current thread id.
207   // Note that they will be initialized at 0 being global variables.
208   MaterialInfoTable* MaterialTable[MAX_THREADS];
209   PawnInfoTable* PawnTable[MAX_THREADS];
210
211   // Function prototypes
212   template<bool HasPopCnt>
213   Value do_evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei);
214
215   template<Color Us, bool HasPopCnt>
216   void init_attack_tables(const Position& pos, EvalInfo& ei);
217
218   template<Color Us, bool HasPopCnt>
219   void evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei);
220
221   template<Color Us, bool HasPopCnt>
222   void evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei);
223
224   template<Color Us>
225   void evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
226
227   template<Color Us, bool HasPopCnt>
228   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
229
230   template<Color Us>
231   void evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
232
233   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
234   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]);
235   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
236   void init_safety();
237 }
238
239
240 ////
241 //// Functions
242 ////
243
244
245 /// Prefetches in pawn hash tables
246
247 void prefetchPawn(Key key, int threadID) {
248
249     PawnTable[threadID]->prefetch(key);
250 }
251
252 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
253 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
254 /// between them based on the remaining material.
255 Value evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
256
257     return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true>(pos, ei)
258                         : do_evaluate<false>(pos, ei);
259 }
260
261 namespace {
262
263 template<bool HasPopCnt>
264 Value do_evaluate(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
265
266   ScaleFactor factor[2];
267
268   assert(pos.is_ok());
269   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < MAX_THREADS);
270   assert(!pos.is_check());
271
272   memset(&ei, 0, sizeof(EvalInfo));
273
274   // Initialize by reading the incrementally updated scores included in the
275   // position object (material + piece square tables)
276   ei.value = pos.value();
277
278   // Probe the material hash table
279   ei.mi = MaterialTable[pos.thread()]->get_material_info(pos);
280   ei.value += ei.mi->material_value();
281
282   // If we have a specialized evaluation function for the current material
283   // configuration, call it and return
284   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
285       return ei.mi->evaluate(pos);
286
287   // After get_material_info() call that modifies them
288   factor[WHITE] = ei.mi->scale_factor(pos, WHITE);
289   factor[BLACK] = ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
290
291   // Probe the pawn hash table
292   ei.pi = PawnTable[pos.thread()]->get_pawn_info(pos);
293   ei.value += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
294
295   // Initialize attack bitboards with pawns evaluation
296   init_attack_tables<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
297   init_attack_tables<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
298
299   // Evaluate pieces
300   evaluate_pieces_of_color<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
301   evaluate_pieces_of_color<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
302
303   // Kings. Kings are evaluated after all other pieces for both sides,
304   // because we need complete attack information for all pieces when computing
305   // the king safety evaluation.
306   evaluate_king<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei);
307   evaluate_king<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
308
309   // Evaluate tactical threats, we need full attack info including king
310   evaluate_threats<WHITE>(pos, ei);
311   evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
312
313   // Evaluate passed pawns, we need full attack info including king
314   evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei);
315   evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
316
317   Phase phase = ei.mi->game_phase();
318
319   // Middle-game specific evaluation terms
320   if (phase > PHASE_ENDGAME)
321   {
322       // Pawn storms in positions with opposite castling
323       if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) >= FILE_E
324           && square_file(pos.king_square(BLACK)) <= FILE_D)
325
326           ei.value += make_score(ei.pi->queenside_storm_value(WHITE) - ei.pi->kingside_storm_value(BLACK), 0);
327
328       else if (   square_file(pos.king_square(WHITE)) <= FILE_D
329                && square_file(pos.king_square(BLACK)) >= FILE_E)
330
331           ei.value += make_score(ei.pi->kingside_storm_value(WHITE) - ei.pi->queenside_storm_value(BLACK), 0);
332
333       // Evaluate space for both sides
334       if (ei.mi->space_weight() > 0)
335       {
336           int s = evaluate_space<WHITE, HasPopCnt>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK, HasPopCnt>(pos, ei);
337           ei.value += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
338       }
339   }
340
341   // Mobility
342   ei.value += apply_weight(ei.mobility, Weights[Mobility]);
343
344   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
345   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those
346   if (   phase < PHASE_MIDGAME
347       && pos.opposite_colored_bishops()
348       && (   (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(ei.value) > VALUE_ZERO)
349           || (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL && eg_value(ei.value) < VALUE_ZERO)))
350   {
351       ScaleFactor sf;
352
353       // Only the two bishops ?
354       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMidgame
355           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMidgame)
356       {
357           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
358           // certainly a draw or at least two pawns.
359           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
360           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
361       }
362       else
363           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
364           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
365            sf = ScaleFactor(50);
366
367       if (factor[WHITE] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
368           factor[WHITE] = sf;
369       if (factor[BLACK] == SCALE_FACTOR_NORMAL)
370           factor[BLACK] = sf;
371   }
372
373   // Interpolate between the middle game and the endgame score
374   return Sign[pos.side_to_move()] * scale_by_game_phase(ei.value, phase, factor);
375 }
376
377 } // namespace
378
379 /// init_eval() initializes various tables used by the evaluation function
380
381 void init_eval(int threads) {
382
383   assert(threads <= MAX_THREADS);
384
385   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
386   {
387     if (i >= threads)
388     {
389         delete PawnTable[i];
390         delete MaterialTable[i];
391         PawnTable[i] = NULL;
392         MaterialTable[i] = NULL;
393         continue;
394     }
395     if (!PawnTable[i])
396         PawnTable[i] = new PawnInfoTable();
397     if (!MaterialTable[i])
398         MaterialTable[i] = new MaterialInfoTable();
399   }
400 }
401
402
403 /// quit_eval() releases heap-allocated memory at program termination
404
405 void quit_eval() {
406
407   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
408   {
409       delete PawnTable[i];
410       delete MaterialTable[i];
411       PawnTable[i] = NULL;
412       MaterialTable[i] = NULL;
413   }
414 }
415
416
417 /// read_weights() reads evaluation weights from the corresponding UCI parameters
418
419 void read_weights(Color us) {
420
421   // King safety is asymmetrical. Our king danger level is weighted by
422   // "Cowardice" UCI parameter, instead the opponent one by "Aggressiveness".
423   const int kingDangerUs   = (us == WHITE ? KingDangerUs   : KingDangerThem);
424   const int kingDangerThem = (us == WHITE ? KingDangerThem : KingDangerUs);
425
426   Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
427   Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Middle Game)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
428   Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
429   Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
430   Weights[kingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
431   Weights[kingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
432
433   // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety. We do this
434   // by replacing both Weights[kingDangerUs] and Weights[kingDangerThem] by their average.
435   if (get_option_value_bool("UCI_AnalyseMode"))
436       Weights[kingDangerUs] = Weights[kingDangerThem] = (Weights[kingDangerUs] + Weights[kingDangerThem]) / 2;
437
438   init_safety();
439 }
440
441
442 namespace {
443
444   // init_attack_tables() initializes king bitboards for both sides adding
445   // pawn attacks. To be done before other evaluations.
446
447   template<Color Us, bool HasPopCnt>
448   void init_attack_tables(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
449
450     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
451
452     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
453     ei.kingZone[Us] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
454     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
455     b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
456     if (b)
457         ei.kingAttackersCount[Us] = count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) / 2;
458   }
459
460
461   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
462
463   template<PieceType Piece, Color Us>
464   void evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
465
466     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
467
468     // Initial bonus based on square
469     Value bonus = (Piece == BISHOP ? BishopOutpostBonus[relative_square(Us, s)]
470                                    : KnightOutpostBonus[relative_square(Us, s)]);
471
472     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
473     // no minor piece which can exchange the outpost piece
474     if (bonus && bit_is_set(ei.attackedBy[Us][PAWN], s))
475     {
476         if (    pos.pieces(KNIGHT, Them) == EmptyBoardBB
477             && (SquaresByColorBB[square_color(s)] & pos.pieces(BISHOP, Them)) == EmptyBoardBB)
478             bonus += bonus + bonus / 2;
479         else
480             bonus += bonus / 2;
481     }
482     ei.value += Sign[Us] * make_score(bonus, bonus);
483   }
484
485
486   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
487
488   template<PieceType Piece, Color Us, bool HasPopCnt>
489   void evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Bitboard no_mob_area) {
490
491     Bitboard b;
492     Square s, ksq;
493     int mob;
494     File f;
495
496     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
497     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
498
499     while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
500     {
501         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
502         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
503             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
504         else if (Piece == BISHOP)
505             b = bishop_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(QUEEN, Us));
506         else if (Piece == ROOK)
507             b = rook_attacks_bb(s, pos.occupied_squares() & ~pos.pieces(ROOK, QUEEN, Us));
508         else
509             assert(false);
510
511         // Update attack info
512         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
513
514         // King attacks
515         if (b & ei.kingZone[Us])
516         {
517             ei.kingAttackersCount[Us]++;
518             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
519             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
520             if (bb)
521                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += count_1s_max_15<HasPopCnt>(bb);
522         }
523
524         // Mobility
525         mob = (Piece != QUEEN ? count_1s_max_15<HasPopCnt>(b & no_mob_area)
526                               : count_1s<HasPopCnt>(b & no_mob_area));
527
528         ei.mobility += Sign[Us] * MobilityBonus[Piece][mob];
529
530         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
531         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
532         if (bit_is_set(ei.attackedBy[Them][PAWN], s))
533             ei.value -= Sign[Us] * ThreatedByPawnPenalty[Piece];
534
535         // Bishop and knight outposts squares
536         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
537             evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
538
539         // Queen or rook on 7th rank
540         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
541             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
542             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
543         {
544             ei.value += Sign[Us] * (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
545         }
546
547         // Special extra evaluation for rooks
548         if (Piece == ROOK)
549         {
550             // Open and half-open files
551             f = square_file(s);
552             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
553             {
554                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
555                     ei.value += Sign[Us] * RookOpenFileBonus;
556                 else
557                     ei.value += Sign[Us] * RookHalfOpenFileBonus;
558             }
559
560             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
561             // king has lost right to castle.
562             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
563                 continue;
564
565             ksq = pos.king_square(Us);
566
567             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
568                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
569                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
570             {
571                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
572                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
573                     ei.value -= Sign[Us] * make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
574                                                                          : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
575             }
576             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
577                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
578                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
579             {
580                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
581                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
582                     ei.value -= Sign[Us] * make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
583                                                                          : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
584             }
585         }
586     }
587   }
588
589
590   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
591   // and the type of attacked one.
592
593   template<Color Us>
594   void evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
595
596     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
597
598     Bitboard b;
599     Score bonus = SCORE_ZERO;
600
601     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
602     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
603                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
604                           & ei.attackedBy[Us][0];
605     if (!weakEnemies)
606         return;
607
608     // Add bonus according to type of attacked enemy pieces and to the
609     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
610     // considered because are already special handled in king evaluation.
611     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
612     {
613         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
614         if (b)
615             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
616                 if (b & pos.pieces(pt2))
617                     bonus += ThreatBonus[pt1][pt2];
618     }
619     ei.value += Sign[Us] * bonus;
620   }
621
622
623   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
624   // pieces of a given color.
625
626   template<Color Us, bool HasPopCnt>
627   void evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
628
629     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
630
631     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
632     const Bitboard no_mob_area = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
633
634     evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
635     evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
636     evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
637     evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt>(pos, ei, no_mob_area);
638
639     // Sum up all attacked squares
640     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
641                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
642                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
643   }
644
645
646   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
647
648   template<Color Us, bool HasPopCnt>
649   void evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
650
651     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
652
653     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
654     bool sente;
655     int attackUnits;
656     const Square ksq = pos.king_square(Us);
657
658     // King shelter
659     ei.value += Sign[Us] * ei.pi->king_shelter(pos, Us, ksq);
660
661     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
662     // from optimally tuned.
663     if (   pos.piece_count(Them, QUEEN) >= 1
664         && ei.kingAttackersCount[Them]  >= 2
665         && pos.non_pawn_material(Them)  >= QueenValueMidgame + RookValueMidgame
666         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
667     {
668         // Is it the attackers turn to move?
669         sente = (Them == pos.side_to_move());
670
671         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
672         // apart from the king itself
673         undefended = ei.attacked_by(Them) & ei.attacked_by(Us, KING);
674         undefended &= ~(  ei.attacked_by(Us, PAWN)   | ei.attacked_by(Us, KNIGHT)
675                         | ei.attacked_by(Us, BISHOP) | ei.attacked_by(Us, ROOK)
676                         | ei.attacked_by(Us, QUEEN));
677
678         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
679         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
680         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
681         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
682         // king, and the quality of the pawn shelter.
683         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
684                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s_max_15<HasPopCnt>(undefended))
685                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
686                      - mg_value(ei.pi->king_shelter(pos, Us, ksq)) / 32;
687
688         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
689         // squares around the king attacked by enemy queen...
690         b = undefended & ei.attacked_by(Them, QUEEN) & ~pos.pieces_of_color(Them);
691         if (b)
692         {
693             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
694             b &= (  ei.attacked_by(Them, PAWN)   | ei.attacked_by(Them, KNIGHT)
695                   | ei.attacked_by(Them, BISHOP) | ei.attacked_by(Them, ROOK));
696             if (b)
697                 attackUnits += QueenContactCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b) * (sente ? 2 : 1);
698         }
699
700         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
701         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attacked_by(Us));
702
703         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
704         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
705
706         // Enemy queen safe checks
707         b = (b1 | b2) & ei.attacked_by(Them, QUEEN);
708         if (b)
709             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
710
711         // Enemy rooks safe checks
712         b = b1 & ei.attacked_by(Them, ROOK);
713         if (b)
714             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
715
716         // Enemy bishops safe checks
717         b = b2 & ei.attacked_by(Them, BISHOP);
718         if (b)
719             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
720
721         // Enemy knights safe checks
722         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attacked_by(Them, KNIGHT) & safe;
723         if (b)
724             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s_max_15<HasPopCnt>(b);
725
726         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
727         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
728
729         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
730         // array and subtract the score from evaluation. Set also ei.kingDanger[]
731         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
732         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
733         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
734         ei.value -= Sign[Us] * KingDangerTable[Us][attackUnits];
735         ei.kingDanger[Us] = mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
736     }
737   }
738
739
740   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
741
742   template<Color Us>
743   void evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
744
745     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
746
747     Bitboard squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
748     Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(Us);
749
750     while (b)
751     {
752         Square s = pop_1st_bit(&b);
753
754         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
755
756         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
757         int tr = r * (r - 1);
758
759         // Base bonus based on rank
760         Value mbonus = Value(20 * tr);
761         Value ebonus = Value(10 + r * r * 10);
762
763         if (tr)
764         {
765             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
766
767             // Adjust bonus based on kings proximity
768             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * tr);
769             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * 1 * tr);
770             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * tr);
771
772             // If the pawn is free to advance, increase bonus
773             if (pos.square_is_empty(blockSq))
774             {
775                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
776                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attacked_by(Us);
777
778                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
779                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
780                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
781                 if (   (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
782                     && (squares_behind(Us, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
783                     unsafeSquares = squaresToQueen;
784                 else
785                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attacked_by(Them) | pos.pieces_of_color(Them));
786
787                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
788                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
789                 if (!unsafeSquares)
790                     ebonus += Value(tr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
791                 else
792                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
793                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
794                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
795                     // if no, somewhat smaller bonus.
796                     ebonus += Value(tr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
797
798                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
799                 // in the pawn's path.
800                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
801                     ebonus += Value(tr);
802             }
803         } // tr != 0
804
805         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
806         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
807         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
808         if (supportingPawns & rank_bb(s))
809             ebonus += Value(r * 20);
810         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
811             ebonus += Value(r * 12);
812
813         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
814         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
815         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
816         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
817         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
818         // value if the other side has a rook or queen.
819         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
820         {
821             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
822                 ebonus += ebonus / 4;
823             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
824                 ebonus -= ebonus / 4;
825         }
826
827         // Add the scores for this pawn to the middle game and endgame eval
828         ei.value += Sign[Us] * apply_weight(make_score(mbonus, ebonus), Weights[PassedPawns]);
829
830     } // while
831   }
832
833
834   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
835   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
836   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
837   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
838   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
839   // material hash table.
840   template<Color Us, bool HasPopCnt>
841   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
842
843     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
844
845     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
846     // SpaceMask[us]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
847     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
848     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
849                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
850                    & ~ei.attacked_by(Them, PAWN)
851                    & (ei.attacked_by(Us) | ~ei.attacked_by(Them));
852
853     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
854     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
855     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
856     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
857
858     return count_1s_max_15<HasPopCnt>(safe) + count_1s_max_15<HasPopCnt>(behind & safe);
859   }
860
861
862   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
863
864   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
865       return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100, (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
866   }
867
868
869   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
870   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
871
872   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, const ScaleFactor sf[]) {
873
874     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
875     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
876     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
877
878     Value eg = eg_value(v);
879     ScaleFactor f = sf[eg > VALUE_ZERO ? WHITE : BLACK];
880     Value ev = Value((eg * int(f)) / SCALE_FACTOR_NORMAL);
881
882     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
883     return Value(result & ~(GrainSize - 1));
884   }
885
886
887   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
888   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
889
890   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
891
892     // Scale option value from 100 to 256
893     int mg = get_option_value_int(mgOpt) * 256 / 100;
894     int eg = get_option_value_int(egOpt) * 256 / 100;
895
896     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
897   }
898
899   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
900   // parameters. It is called from read_weights().
901
902   void init_safety() {
903
904     const Value MaxSlope = Value(30);
905     const Value Peak = Value(1280);
906     Value t[100];
907
908     // First setup the base table
909     for (int i = 0; i < 100; i++)
910     {
911         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
912
913         if (i > 0)
914             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
915
916         t[i] = Min(t[i], Peak);
917     }
918
919     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
920     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
921         for (int i = 0; i < 100; i++)
922             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
923   }
924 }