Bring back just bishop pins
[stockfish] / src / evaluate.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
35   // by the evaluation functions.
36   struct EvalInfo {
37
38     // Pointers to material and pawn hash table entries
39     Material::Entry* mi;
40     Pawns::Entry* pi;
41
42     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
43     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][0] contains
44     // all squares attacked by the given color.
45     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
46
47     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
48     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
49     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
50     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
51     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
61     // weights of the individual piece types are given by the variables
62     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
63     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
64     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
65
66     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
67     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
68     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
69     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
70     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
71     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
72   };
73
74   // Evaluation grain size, must be a power of 2
75   const int GrainSize = 8;
76
77   // Evaluation weights, initialized from UCI options
78   enum { Mobility, PassedPawns, Space };
79   Score Weights[3];
80
81   typedef Value V;
82   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
83
84   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
85   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
86   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
87   // parameters at 100, which looks prettier.
88   //
89   // Values modified by Joona Kiiski
90   const Score WeightsInternal[] = {
91       S(252, 344), S(216, 266), S(46, 0)
92   };
93
94   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains mobility bonuses for middle and
95   // end game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied
96   // by friendly pieces.
97   const Score MobilityBonus[][32] = {
98      {}, {},
99      { S(-38,-33), S(-25,-23), S(-12,-13), S( 0, -3), S(12,  7), S(25, 17), // Knights
100        S( 31, 22), S( 38, 27), S( 38, 27) },
101      { S(-25,-30), S(-11,-16), S(  3, -2), S(17, 12), S(31, 26), S(45, 40), // Bishops
102        S( 57, 52), S( 65, 60), S( 71, 65), S(74, 69), S(76, 71), S(78, 73),
103        S( 79, 74), S( 80, 75), S( 81, 76), S(81, 76) },
104      { S(-20,-36), S(-14,-19), S( -8, -3), S(-2, 13), S( 4, 29), S(10, 46), // Rooks
105        S( 14, 62), S( 19, 79), S( 23, 95), S(26,106), S(27,111), S(28,114),
106        S( 29,116), S( 30,117), S( 31,118), S(32,118) },
107      { S(-10,-18), S( -8,-13), S( -6, -7), S(-3, -2), S(-1,  3), S( 1,  8), // Queens
108        S(  3, 13), S(  5, 19), S(  8, 23), S(10, 27), S(12, 32), S(15, 34),
109        S( 16, 35), S( 17, 35), S( 18, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
110        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
111        S( 20, 35), S( 20, 35), S( 20, 35), S(20, 35), S(20, 35), S(20, 35),
112        S( 20, 35), S( 20, 35) }
113   };
114
115   // OutpostBonus[PieceType][Square] contains outpost bonuses of knights and
116   // bishops, indexed by piece type and square (from white's point of view).
117   const Value OutpostBonus[][SQUARE_NB] = {
118   {
119   //  A     B     C     D     E     F     G     H
120     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
121     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
122     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
123     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
124     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
125     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
126   {
127     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
128     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
129     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
130     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
131     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
132     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
133   };
134
135   // ThreatBonus[attacking][attacked] contains threat bonuses according to
136   // which piece type attacks which one.
137   const Score ThreatBonus[][PIECE_TYPE_NB] = {
138     {}, {},
139     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
140     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
141     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
142     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
143   };
144
145   // ThreatenedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatenedByPawnPenalty[] = {
148     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
149   };
150
151   #undef S
152
153   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
154   const Score Tempo = make_score(24, 11);
155
156   // Rooks and queens on the 7th rank
157   const Score RookOn7thBonus  = make_score(3, 20);
158   const Score QueenOn7thBonus = make_score(1,  8);
159
160   // Rooks and queens attacking pawns on the same rank
161   const Score RookOnPawnBonus  = make_score(3, 48);
162   const Score QueenOnPawnBonus = make_score(1, 40);
163
164   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
165   const Score RookOpenFileBonus     = make_score(43, 21);
166   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 10);
167
168   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
169   // right to castle.
170   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
171
172   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
173   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
174   // happen in Chess960 games.
175   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
176
177   // Penalty for an undefended bishop or knight
178   const Score UndefendedMinorPenalty = make_score(25, 10);
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   // King safety evaluation is asymmetrical and different for us (root color)
199   // and for our opponent. These values are used to init KingDangerTable.
200   const int KingDangerWeights[] = { 259, 247 };
201
202   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
203   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
204
205   // Bonuses for enemy's safe checks
206   const int QueenContactCheckBonus = 6;
207   const int RookContactCheckBonus  = 4;
208   const int QueenCheckBonus        = 3;
209   const int RookCheckBonus         = 2;
210   const int BishopCheckBonus       = 1;
211   const int KnightCheckBonus       = 1;
212
213   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
214   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
215   const int InitKingDanger[] = {
216      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
217      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
218      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
220     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
222     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
223     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
224   };
225
226   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
227   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
228   Score KingDangerTable[COLOR_NB][128];
229
230   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
231   // evaluation terms, used when tracing.
232   Score TracedScores[COLOR_NB][16];
233   std::stringstream TraceStream;
234
235   enum TracedType {
236     PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
237     PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
238   };
239
240   // Function prototypes
241   template<bool Trace>
242   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
243
244   template<Color Us>
245   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
246
247   template<Color Us, bool Trace>
248   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
249
250   template<Color Us, 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>
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   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
263
264   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
265   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
266   double to_cp(Value v);
267   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
268   void trace_row(const char* name, int idx);
269 }
270
271
272 namespace Eval {
273
274   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
275   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
276   /// between them based on the remaining material.
277
278   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
279     return do_evaluate<false>(pos, margin);
280   }
281
282
283   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
284   /// and setup king tables.
285
286   void init() {
287
288     Weights[Mobility]    = weight_option("Mobility (Middle Game)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
289     Weights[PassedPawns] = weight_option("Passed Pawns (Middle Game)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
290     Weights[Space]       = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
291
292     int KingDanger[] = { KingDangerWeights[0], KingDangerWeights[1] };
293
294     // If running in analysis mode, make sure we use symmetrical king safety.
295     // We do so by replacing both KingDanger weights by their average.
296     if (Options["UCI_AnalyseMode"])
297         KingDanger[0] = KingDanger[1] = (KingDanger[0] + KingDanger[1]) / 2;
298
299     const int MaxSlope = 30;
300     const int Peak = 1280;
301
302     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
303     {
304         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
305
306         KingDangerTable[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[0], 0));
307         KingDangerTable[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), make_score(KingDanger[1], 0));
308     }
309   }
310
311
312   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
313   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
314   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
315
316   std::string trace(const Position& pos) {
317
318     Value margin;
319     std::string totals;
320
321     Search::RootColor = pos.side_to_move();
322
323     TraceStream.str("");
324     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
325     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
326
327     do_evaluate<true>(pos, margin);
328
329     totals = TraceStream.str();
330     TraceStream.str("");
331
332     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
333                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
334                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
335
336     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
337     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
338     trace_row("Pawns", PAWN);
339     trace_row("Knights", KNIGHT);
340     trace_row("Bishops", BISHOP);
341     trace_row("Rooks", ROOK);
342     trace_row("Queens", QUEEN);
343     trace_row("Mobility", MOBILITY);
344     trace_row("King safety", KING);
345     trace_row("Threats", THREAT);
346     trace_row("Passed pawns", PASSED);
347     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
348     trace_row("Space", SPACE);
349
350     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
351     trace_row("Total", TOTAL);
352     TraceStream << totals;
353
354     return TraceStream.str();
355   }
356
357 } // namespace Eval
358
359
360 namespace {
361
362 template<bool Trace>
363 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
364
365   assert(!pos.checkers());
366
367   EvalInfo ei;
368   Value margins[COLOR_NB];
369   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
370   Thread* th = pos.this_thread();
371
372   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
373   // that typically is used by the search for pruning decisions.
374   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
375
376   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
377   // in the position object (material + piece square tables) and adding
378   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
379   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
380
381   // Probe the material hash table
382   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
383   score += ei.mi->material_value();
384
385   // If we have a specialized evaluation function for the current material
386   // configuration, call it and return.
387   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
388   {
389       margin = VALUE_ZERO;
390       return ei.mi->evaluate(pos);
391   }
392
393   // Probe the pawn hash table
394   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
395   score += ei.pi->pawns_value();
396
397   // Initialize attack and king safety bitboards
398   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
399   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
400
401   // Evaluate pieces and mobility
402   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
403           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
404
405   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
406
407   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
408   // information when computing the king safety evaluation.
409   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
410           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
411
412   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
413   score +=  evaluate_threats<WHITE>(pos, ei)
414           - evaluate_threats<BLACK>(pos, ei);
415
416   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
417   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei)
418           - evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei);
419
420   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
421   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
422       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
423
424   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
425   if (ei.mi->space_weight())
426   {
427       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
428       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
429   }
430
431   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
432   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
433                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
434
435   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
436   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
437   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
438       && pos.opposite_bishops()
439       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
440   {
441       // Only the two bishops ?
442       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
443           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
444       {
445           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
446           // certainly a draw or at least two pawns.
447           bool one_pawn = (pos.piece_count(WHITE, PAWN) + pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
448           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
449       }
450       else
451           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
452           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
453            sf = ScaleFactor(50);
454   }
455
456   margin = margins[pos.side_to_move()];
457   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
458
459   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
460   if (Trace)
461   {
462       trace_add(PST, pos.psq_score());
463       trace_add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
464       trace_add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
465       trace_add(MOBILITY, apply_weight(mobilityWhite, Weights[Mobility]), apply_weight(mobilityBlack, Weights[Mobility]));
466       trace_add(THREAT, evaluate_threats<WHITE>(pos, ei), evaluate_threats<BLACK>(pos, ei));
467       trace_add(PASSED, evaluate_passed_pawns<WHITE>(pos, ei), evaluate_passed_pawns<BLACK>(pos, ei));
468       trace_add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
469       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
470       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
471       trace_add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
472       trace_add(TOTAL, score);
473       TraceStream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
474                   << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
475                   << "\nScaling: " << std::noshowpos
476                   << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
477                   << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
478                   << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
479                   << "Total evaluation: " << to_cp(v);
480   }
481
482   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
483 }
484
485
486   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
487   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
488
489   template<Color Us>
490   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
491
492     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
493
494     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
495     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
496
497     // Init king safety tables only if we are going to use them
498     if (   pos.piece_count(Us, QUEEN)
499         && pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMg + RookValueMg)
500     {
501         ei.kingRing[Them] = (b | (Us == WHITE ? b >> 8 : b << 8));
502         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
503         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
504         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
505     } else
506         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
507   }
508
509
510   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
511
512   template<PieceType Piece, Color Us>
513   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
514
515     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
516
517     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
518
519     // Initial bonus based on square
520     Value bonus = OutpostBonus[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
521
522     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
523     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
524     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
525     {
526         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
527             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
528             bonus += bonus + bonus / 2;
529         else
530             bonus += bonus / 2;
531     }
532     return make_score(bonus, bonus);
533   }
534
535
536   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
537
538   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
539   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
540
541     Bitboard b;
542     Square s, ksq;
543     int mob;
544     File f;
545     Score score = SCORE_ZERO;
546
547     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
548     const Square* pl = pos.piece_list(Us, Piece);
549
550     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
551
552     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
553     {
554         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
555         if (Piece == KNIGHT || Piece == QUEEN)
556             b = pos.attacks_from<Piece>(s);
557         else if (Piece == BISHOP)
558             b = attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN));
559         else if (Piece == ROOK)
560             b = attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN));
561         else
562             assert(false);
563
564         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
565
566         if (b & ei.kingRing[Them])
567         {
568             ei.kingAttackersCount[Us]++;
569             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
570             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
571             if (bb)
572                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
573         }
574
575         mob = (Piece != QUEEN ? popcount<Max15>(b & mobilityArea)
576                               : popcount<Full >(b & mobilityArea));
577
578         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
579
580         if (Piece == BISHOP && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)) {
581              const Bitboard between = BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces();
582              if (!more_than_one(between))
583                  score += make_score(25, 25);
584         }
585
586         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
587         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
588         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
589             score -= ThreatenedByPawnPenalty[Piece];
590
591         // Bishop and knight outposts squares
592         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
593             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & attack_span_mask(Us, s)))
594             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
595
596         if ((Piece == ROOK || Piece == QUEEN) && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
597         {
598             // Major piece on 7th rank
599             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
600                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
601                 score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
602
603             // Major piece attacking pawns on the same rank
604             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & rank_bb(s);
605             if (pawns)
606                 score += (Piece == ROOK ? RookOnPawnBonus
607                                         : QueenOnPawnBonus) * popcount<Max15>(pawns);
608         }
609
610         // Special extra evaluation for bishops
611         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
612         {
613             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
614             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
615             // problem, especially when that pawn is also blocked.
616             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
617             {
618                 Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
619                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
620                 {
621                     if (!pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
622                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
623                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
624                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
625                     else
626                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
627                 }
628             }
629         }
630
631         // Special extra evaluation for rooks
632         if (Piece == ROOK)
633         {
634             // Open and half-open files
635             f = file_of(s);
636             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
637             {
638                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
639                     score += RookOpenFileBonus;
640                 else
641                     score += RookHalfOpenFileBonus;
642             }
643
644             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
645             // king has lost right to castle.
646             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
647                 continue;
648
649             ksq = pos.king_square(Us);
650
651             if (    file_of(ksq) >= FILE_E
652                 &&  file_of(s) > file_of(ksq)
653                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
654             {
655                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
656                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, file_of(ksq)))
657                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
658                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
659             }
660             else if (    file_of(ksq) <= FILE_D
661                      &&  file_of(s) < file_of(ksq)
662                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || rank_of(ksq) == rank_of(s)))
663             {
664                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
665                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, file_of(ksq)))
666                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
667                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
668             }
669         }
670     }
671
672     if (Trace)
673         TracedScores[Us][Piece] = score;
674
675     return score;
676   }
677
678
679   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
680   // and the type of attacked one.
681
682   template<Color Us>
683   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
684
685     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
686
687     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
688     Score score = SCORE_ZERO;
689
690     // Undefended minors get penalized even if not under attack
691     undefendedMinors =  pos.pieces(Them)
692                       & (pos.pieces(BISHOP) | pos.pieces(KNIGHT))
693                       & ~ei.attackedBy[Them][0];
694
695     if (undefendedMinors)
696         score += UndefendedMinorPenalty;
697
698     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
699     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
700                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
701                  & ei.attackedBy[Us][0];
702
703     if (!weakEnemies)
704         return score;
705
706     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
707     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
708     // considered because are already handled in king evaluation.
709     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
710     {
711         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
712         if (b)
713             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
714                 if (b & pos.pieces(pt2))
715                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
716     }
717     return score;
718   }
719
720
721   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
722   // pieces of a given color.
723
724   template<Color Us, bool Trace>
725   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
726
727     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
728
729     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
730
731     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
732     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us));
733
734     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
735     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
736     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
737     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
738
739     // Sum up all attacked squares
740     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
741                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
742                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
743     return score;
744   }
745
746
747   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
748
749   template<Color Us, bool Trace>
750   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
751
752     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
753
754     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
755     int attackUnits;
756     const Square ksq = pos.king_square(Us);
757
758     // King shelter and enemy pawns storm
759     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
760
761     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
762     // from optimally tuned.
763     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
764         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
765     {
766         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
767         // apart from the king itself
768         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
769         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
770                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
771                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
772
773         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
774         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
775         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
776         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
777         // king, and the quality of the pawn shelter.
778         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
779                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
780                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
781                      - mg_value(score) / 32;
782
783         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
784         // squares around the king attacked by enemy queen...
785         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
786         if (b)
787         {
788             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
789             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
790                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
791             if (b)
792                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
793                               * popcount<Max15>(b)
794                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
795         }
796
797         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
798         // squares around the king attacked by enemy rooks...
799         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
800
801         // Consider only squares where the enemy rook gives check
802         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
803
804         if (b)
805         {
806             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
807             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
808                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
809             if (b)
810                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
811                               * popcount<Max15>(b)
812                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
813         }
814
815         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
816         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
817
818         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
819         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
820
821         // Enemy queen safe checks
822         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
823         if (b)
824             attackUnits += QueenCheckBonus * popcount<Max15>(b);
825
826         // Enemy rooks safe checks
827         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
828         if (b)
829             attackUnits += RookCheckBonus * popcount<Max15>(b);
830
831         // Enemy bishops safe checks
832         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
833         if (b)
834             attackUnits += BishopCheckBonus * popcount<Max15>(b);
835
836         // Enemy knights safe checks
837         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
838         if (b)
839             attackUnits += KnightCheckBonus * popcount<Max15>(b);
840
841         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
842         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
843
844         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
845         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
846         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
847         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
848         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
849         score -= KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits];
850         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
851     }
852
853     if (Trace)
854         TracedScores[Us][KING] = score;
855
856     return score;
857   }
858
859
860   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
861
862   template<Color Us>
863   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
864
865     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
866
867     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
868     Score score = SCORE_ZERO;
869
870     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
871
872     if (!b)
873         return SCORE_ZERO;
874
875     do {
876         Square s = pop_lsb(&b);
877
878         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
879
880         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
881         int rr = r * (r - 1);
882
883         // Base bonus based on rank
884         Value mbonus = Value(20 * rr);
885         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
886
887         if (rr)
888         {
889             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
890
891             // Adjust bonus based on kings proximity
892             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
893             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
894
895             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
896             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
897                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
898
899             // If the pawn is free to advance, increase bonus
900             if (pos.is_empty(blockSq))
901             {
902                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
903                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
904
905                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
906                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
907                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
908                 if (   (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
909                     && (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
910                     unsafeSquares = squaresToQueen;
911                 else
912                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces(Them));
913
914                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
915                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
916                 if (!unsafeSquares)
917                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
918                 else
919                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
920                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
921                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
922                     // if no, somewhat smaller bonus.
923                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
924             }
925         } // rr != 0
926
927         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
928         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
929         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
930         if (supportingPawns & rank_bb(s))
931             ebonus += Value(r * 20);
932
933         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
934             ebonus += Value(r * 12);
935
936         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
937         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
938         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
939         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
940         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
941         // value if the other side has a rook or queen.
942         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
943         {
944             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
945                 ebonus += ebonus / 4;
946             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
947                 ebonus -= ebonus / 4;
948         }
949         score += make_score(mbonus, ebonus);
950
951     } while (b);
952
953     // Add the scores to the middle game and endgame eval
954     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
955   }
956
957
958   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
959   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
960
961   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
962
963     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
964     Square s, blockSq, queeningSquare;
965     Color c, winnerSide, loserSide;
966     bool pathDefended, opposed;
967     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
968     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
969
970     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
971     // record how many plies are required for promotion.
972     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
973     {
974         // Skip if other side has non-pawn pieces
975         if (pos.non_pawn_material(~c))
976             continue;
977
978         b = ei.pi->passed_pawns(c);
979
980         while (b)
981         {
982             s = pop_lsb(&b);
983             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
984             queeningPath = forward_bb(c, s);
985
986             // Compute plies to queening and check direct advancement
987             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
988             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
989             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
990
991             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
992                 continue;
993
994             // Opponent king cannot block because path is defended and position
995             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
996             assert(!pos.checkers());
997             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
998
999             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
1000             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
1001
1002             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
1003                 continue;
1004
1005             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
1006             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
1007         }
1008     }
1009
1010     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
1011     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
1012     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
1013         return SCORE_ZERO;
1014
1015     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
1016     loserSide = ~winnerSide;
1017
1018     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
1019     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
1020
1021     while (b)
1022     {
1023         s = pop_lsb(&b);
1024
1025         // Compute plies from queening
1026         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1027         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1028         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1029
1030         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
1031         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
1032             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
1033             candidates ^= s;
1034     }
1035
1036     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
1037     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
1038         return SCORE_ZERO;
1039
1040     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
1041     b = candidates;
1042
1043     while (b)
1044     {
1045         s = pop_lsb(&b);
1046         sacptg = blockersCount = 0;
1047         minKingDist = kingptg = 256;
1048
1049         // Compute plies from queening
1050         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
1051         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
1052         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
1053
1054         // Generate list of blocking pawns and supporters
1055         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
1056         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1057         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
1058
1059         assert(blockers);
1060
1061         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
1062         while (blockers)
1063         {
1064             blockSq = pop_lsb(&blockers);
1065             movesToGo = 256;
1066
1067             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
1068             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
1069             if (!opposed)
1070             {
1071                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
1072
1073                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1074                 {
1075                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1076                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1077                 }
1078             }
1079
1080             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1081             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1082
1083             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1084             {
1085                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1086                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1087             }
1088
1089             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1090             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1091             if (movesToGo <= 0)
1092                 continue;
1093
1094             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1095             sacptg += movesToGo * 2;
1096             blockersCount++;
1097
1098             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1099             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1100             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1101             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1102         }
1103
1104         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1105         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1106             return SCORE_ZERO;
1107
1108         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1109         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1110             return SCORE_ZERO;
1111     }
1112
1113     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1114     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1115     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1116   }
1117
1118
1119   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1120   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1121   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1122   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1123   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1124   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1125   template<Color Us>
1126   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1127
1128     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1129
1130     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1131     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1132     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1133     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1134                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1135                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1136                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1137
1138     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1139     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1140     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1141     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1142
1143     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1144     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1145
1146     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1147     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1148   }
1149
1150
1151   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1152   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1153
1154   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1155
1156     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1157     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1158     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1159
1160     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1161     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1162     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1163   }
1164
1165
1166   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1167   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1168
1169   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1170
1171     // Scale option value from 100 to 256
1172     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1173     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1174
1175     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1176   }
1177
1178
1179   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1180   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1181
1182   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1183
1184   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1185
1186     TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1187     TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1188   }
1189
1190
1191   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1192   // values of a single evaluation term.
1193
1194   void trace_row(const char* name, int idx) {
1195
1196     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1197     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1198
1199     switch (idx) {
1200     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1201         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1202                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1203                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1204         break;
1205     default:
1206         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1207                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1208                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1209                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1210                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1211                     << std::showpos
1212                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1213                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1214     }
1215   }
1216 }