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