Retire "Pawn Structure" UCI option
[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
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     MaterialInfo* mi;
40     PawnInfo* 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[2][8];
46
47     // kingZone[color] is the zone around the enemy 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, kingZone[WHITE] is a bitboard containing the squares f8, h8,
52     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
53     Bitboard kingZone[2];
54
55     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
56     // which attack a square in the kingZone of the enemy king.
57     int kingAttackersCount[2];
58
59     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
60     // given color which attack a square in the kingZone 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[2];
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[2];
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, KingDangerUs, KingDangerThem };
79   Score Weights[6];
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(248, 271), S(252, 259), S(46, 0), S(247, 0), S(259, 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[][64] = {
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[][8] = {
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(-1, 29), 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   // ThreatedByPawnPenalty[PieceType] contains a penalty according to which
146   // piece type is attacked by an enemy pawn.
147   const Score ThreatedByPawnPenalty[] = {
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   // Rooks and queens on the 7th rank (modified by Joona Kiiski)
154   const Score RookOn7thBonus  = make_score(47, 98);
155   const Score QueenOn7thBonus = make_score(27, 54);
156
157   // Rooks on open files (modified by Joona Kiiski)
158   const Score RookOpenFileBonus = make_score(43, 43);
159   const Score RookHalfOpenFileBonus = make_score(19, 19);
160
161   // Penalty for rooks trapped inside a friendly king which has lost the
162   // right to castle.
163   const Value TrappedRookPenalty = Value(180);
164
165   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
166   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
167   // happen in Chess960 games.
168   const Score TrappedBishopA1H1Penalty = make_score(100, 100);
169
170   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
171   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
172   // based on how many squares inside this area are safe and available for
173   // friendly minor pieces.
174   const Bitboard SpaceMask[] = {
175     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
176     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
177     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
178     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
179     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
180     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
181   };
182
183   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
184   // from the KingDangerTable[]. Various little "meta-bonuses" measuring
185   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
186   // is used as an index to KingDangerTable[].
187   //
188   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
189   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
190
191   // Bonuses for enemy's safe checks
192   const int QueenContactCheckBonus = 6;
193   const int RookContactCheckBonus  = 4;
194   const int QueenCheckBonus        = 3;
195   const int RookCheckBonus         = 2;
196   const int BishopCheckBonus       = 1;
197   const int KnightCheckBonus       = 1;
198
199   // InitKingDanger[Square] contains penalties based on the position of the
200   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
201   const int InitKingDanger[] = {
202      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
203      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
204      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
205     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
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   };
211
212   // KingDangerTable[Color][attackUnits] contains the actual king danger
213   // weighted scores, indexed by color and by a calculated integer number.
214   Score KingDangerTable[2][128];
215
216   // TracedTerms[Color][PieceType || TracedType] contains a breakdown of the
217   // evaluation terms, used when tracing.
218   Score TracedScores[2][16];
219   std::stringstream TraceStream;
220
221   enum TracedType {
222       PST = 8, IMBALANCE = 9, MOBILITY = 10, THREAT = 11,
223       PASSED = 12, UNSTOPPABLE = 13, SPACE = 14, TOTAL = 15
224   };
225
226   // Function prototypes
227   template<bool HasPopCnt, bool Trace>
228   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
229
230   template<Color Us, bool HasPopCnt>
231   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
232
233   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
234   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
235
236   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
237   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
238
239   template<Color Us>
240   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
241
242   template<Color Us, bool HasPopCnt>
243   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
244
245   template<Color Us>
246   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
247
248   template<bool HasPopCnt>
249   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
250
251   inline Score apply_weight(Score v, Score weight);
252   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
253   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
254   void init_safety();
255   double to_cp(Value v);
256   void trace_add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
257 }
258
259
260 /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
261 /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
262 /// between them based on the remaining material.
263 Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
264
265   return CpuHasPOPCNT ? do_evaluate<true, false>(pos, margin)
266                       : do_evaluate<false, false>(pos, margin);
267 }
268
269 namespace {
270
271 template<bool HasPopCnt, bool Trace>
272 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
273
274   EvalInfo ei;
275   Value margins[2];
276   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
277
278   assert(pos.is_ok());
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.kingZone[Us] = (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.kingZone[Us] = 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[square_color(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* ptr = pos.piece_list_begin(Us, Piece);
490
491     ei.attackedBy[Us][Piece] = EmptyBoardBB;
492
493     while ((s = *ptr++) != 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.kingZone[Us])
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 -= ThreatedByPawnPenalty[Piece];
528
529         // Bishop and knight outposts squares
530         if ((Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT) && pos.square_is_weak(s, Us))
531             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
532
533         // Queen or rook on 7th rank
534         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
535             && relative_rank(Us, s) == RANK_7
536             && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
537         {
538             score += (Piece == ROOK ? RookOn7thBonus : QueenOn7thBonus);
539         }
540
541         // Special extra evaluation for bishops
542         if (Piece == BISHOP && pos.is_chess960())
543         {
544             // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by
545             // a friendly pawn diagonally in front of it is a very serious
546             // problem, especially when that pawn is also blocked.
547             if (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1))
548             {
549                 Square d = pawn_push(Us) + (square_file(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
550                 if (pos.piece_on(s + d) == make_piece(Us, PAWN))
551                 {
552                     if (!pos.square_is_empty(s + d + pawn_push(Us)))
553                         score -= 2*TrappedBishopA1H1Penalty;
554                     else if (pos.piece_on(s + 2*d) == make_piece(Us, PAWN))
555                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty;
556                     else
557                         score -= TrappedBishopA1H1Penalty / 2;
558                 }
559             }
560         }
561
562         // Special extra evaluation for rooks
563         if (Piece == ROOK)
564         {
565             // Open and half-open files
566             f = square_file(s);
567             if (ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
568             {
569                 if (ei.pi->file_is_half_open(Them, f))
570                     score += RookOpenFileBonus;
571                 else
572                     score += RookHalfOpenFileBonus;
573             }
574
575             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
576             // king has lost right to castle.
577             if (mob > 6 || ei.pi->file_is_half_open(Us, f))
578                 continue;
579
580             ksq = pos.king_square(Us);
581
582             if (    square_file(ksq) >= FILE_E
583                 &&  square_file(s) > square_file(ksq)
584                 && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
585             {
586                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
587                 if (!ei.pi->has_open_file_to_right(Us, square_file(ksq)))
588                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
589                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
590             }
591             else if (    square_file(ksq) <= FILE_D
592                      &&  square_file(s) < square_file(ksq)
593                      && (relative_rank(Us, ksq) == RANK_1 || square_rank(ksq) == square_rank(s)))
594             {
595                 // Is there a half-open file between the king and the edge of the board?
596                 if (!ei.pi->has_open_file_to_left(Us, square_file(ksq)))
597                     score -= make_score(pos.can_castle(Us) ? (TrappedRookPenalty - mob * 16) / 2
598                                                            : (TrappedRookPenalty - mob * 16), 0);
599             }
600         }
601     }
602
603     if (Trace)
604         TracedScores[Us][Piece] = score;
605
606     return score;
607   }
608
609
610   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
611   // and the type of attacked one.
612
613   template<Color Us>
614   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
615
616     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
617
618     Bitboard b;
619     Score score = SCORE_ZERO;
620
621     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
622     Bitboard weakEnemies =  pos.pieces_of_color(Them)
623                           & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
624                           & ei.attackedBy[Us][0];
625     if (!weakEnemies)
626         return SCORE_ZERO;
627
628     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
629     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
630     // considered because are already handled in king evaluation.
631     for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
632     {
633         b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
634         if (b)
635             for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
636                 if (b & pos.pieces(pt2))
637                     score += ThreatBonus[pt1][pt2];
638     }
639     return score;
640   }
641
642
643   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
644   // pieces of a given color.
645
646   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
647   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
648
649     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
650
651     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
652
653     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
654     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces_of_color(Us));
655
656     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
657     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
658     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
659     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, HasPopCnt, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
660
661     // Sum up all attacked squares
662     ei.attackedBy[Us][0] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
663                            | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
664                            | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
665     return score;
666   }
667
668
669   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
670
671   template<Color Us, bool HasPopCnt, bool Trace>
672   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
673
674     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
675     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
676
677     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
678     int attackUnits;
679     const Square ksq = pos.king_square(Us);
680
681     // King shelter
682     Score score = ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq);
683
684     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
685     // from optimally tuned.
686     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
687         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
688     {
689         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
690         // apart from the king itself
691         undefended = ei.attackedBy[Them][0] & ei.attackedBy[Us][KING];
692         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
693                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
694                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
695
696         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
697         // index to the KingDangerTable[] array. The initial value is based on
698         // the number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
699         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
700         // king, and the quality of the pawn shelter.
701         attackUnits =  Min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
702                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + count_1s<Max15>(undefended))
703                      + InitKingDanger[relative_square(Us, ksq)]
704                      - mg_value(ei.pi->king_shelter<Us>(pos, ksq)) / 32;
705
706         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
707         // squares around the king attacked by enemy queen...
708         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces_of_color(Them);
709         if (b)
710         {
711             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
712             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
713                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
714             if (b)
715                 attackUnits +=  QueenContactCheckBonus
716                               * count_1s<Max15>(b)
717                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
718         }
719
720         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
721         // squares around the king attacked by enemy rooks...
722         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces_of_color(Them);
723
724         // Consider only squares where the enemy rook gives check
725         b &= RookPseudoAttacks[ksq];
726
727         if (b)
728         {
729             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
730             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
731                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
732             if (b)
733                 attackUnits +=  RookContactCheckBonus
734                               * count_1s<Max15>(b)
735                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
736         }
737
738         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
739         safe = ~(pos.pieces_of_color(Them) | ei.attackedBy[Us][0]);
740
741         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
742         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
743
744         // Enemy queen safe checks
745         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
746         if (b)
747             attackUnits += QueenCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
748
749         // Enemy rooks safe checks
750         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
751         if (b)
752             attackUnits += RookCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
753
754         // Enemy bishops safe checks
755         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
756         if (b)
757             attackUnits += BishopCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
758
759         // Enemy knights safe checks
760         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
761         if (b)
762             attackUnits += KnightCheckBonus * count_1s<Max15>(b);
763
764         // To index KingDangerTable[] attackUnits must be in [0, 99] range
765         attackUnits = Min(99, Max(0, attackUnits));
766
767         // Finally, extract the king danger score from the KingDangerTable[]
768         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
769         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
770         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
771         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
772         score -= KingDangerTable[Us][attackUnits];
773         margins[Us] += mg_value(KingDangerTable[Us][attackUnits]);
774     }
775
776     if (Trace)
777         TracedScores[Us][KING] = score;
778
779     return score;
780   }
781
782
783   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
784
785   template<Color Us>
786   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
787
788     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
789
790     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
791     Score score = SCORE_ZERO;
792
793     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
794
795     if (!b)
796         return SCORE_ZERO;
797
798     do {
799         Square s = pop_1st_bit(&b);
800
801         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
802
803         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
804         int rr = r * (r - 1);
805
806         // Base bonus based on rank
807         Value mbonus = Value(20 * rr);
808         Value ebonus = Value(10 * (rr + r + 1));
809
810         if (rr)
811         {
812             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
813
814             // Adjust bonus based on kings proximity
815             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 3 * rr);
816             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
817             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 6 * rr);
818
819             // If the pawn is free to advance, increase bonus
820             if (pos.square_is_empty(blockSq))
821             {
822                 squaresToQueen = squares_in_front_of(Us, s);
823                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][0];
824
825                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
826                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
827                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
828                 if (   (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
829                     && (squares_in_front_of(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them) & pos.attacks_from<ROOK>(s)))
830                     unsafeSquares = squaresToQueen;
831                 else
832                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][0] | pos.pieces_of_color(Them));
833
834                 // If there aren't enemy attacks or pieces along the path to queen give
835                 // huge bonus. Even bigger if we protect the pawn's path.
836                 if (!unsafeSquares)
837                     ebonus += Value(rr * (squaresToQueen == defendedSquares ? 17 : 15));
838                 else
839                     // OK, there are enemy attacks or pieces (but not pawns). Are those
840                     // squares which are attacked by the enemy also attacked by us ?
841                     // If yes, big bonus (but smaller than when there are no enemy attacks),
842                     // if no, somewhat smaller bonus.
843                     ebonus += Value(rr * ((unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 13 : 8));
844
845                 // At last, add a small bonus when there are no *friendly* pieces
846                 // in the pawn's path.
847                 if (!(squaresToQueen & pos.pieces_of_color(Us)))
848                     ebonus += Value(rr);
849             }
850         } // rr != 0
851
852         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
853         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
854         supportingPawns = pos.pieces(PAWN, Us) & neighboring_files_bb(s);
855         if (supportingPawns & rank_bb(s))
856             ebonus += Value(r * 20);
857         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
858             ebonus += Value(r * 12);
859
860         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
861         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
862         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
863         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
864         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
865         // value if the other side has a rook or queen.
866         if (square_file(s) == FILE_A || square_file(s) == FILE_H)
867         {
868             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMidgame)
869                 ebonus += ebonus / 4;
870             else if (pos.pieces(ROOK, QUEEN, Them))
871                 ebonus -= ebonus / 4;
872         }
873         score += make_score(mbonus, ebonus);
874
875     } while (b);
876
877     // Add the scores to the middle game and endgame eval
878     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
879   }
880
881
882   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
883   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
884
885   template<bool HasPopCnt>
886   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
887
888     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
889
890     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
891     Square s, blockSq, queeningSquare;
892     Color c, winnerSide, loserSide;
893     bool pathDefended, opposed;
894     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
895     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
896
897     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
898     // record how many plies are required for promotion.
899     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
900     {
901         // Skip if other side has non-pawn pieces
902         if (pos.non_pawn_material(opposite_color(c)))
903             continue;
904
905         b = ei.pi->passed_pawns(c);
906
907         while (b)
908         {
909             s = pop_1st_bit(&b);
910             queeningSquare = relative_square(c, make_square(square_file(s), RANK_8));
911             queeningPath = squares_in_front_of(c, s);
912
913             // Compute plies to queening and check direct advancement
914             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
915             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(opposite_color(c)), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
916             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][0] & queeningPath) == queeningPath);
917
918             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
919                 continue;
920
921             // Opponent king cannot block because path is defended and position
922             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
923             assert(!pos.in_check());
924             assert(queeningPath & pos.occupied_squares() == queeningPath & pos.pieces_of_color(c));
925
926             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
927             movesToGo += count_1s<Max15>(queeningPath & pos.pieces_of_color(c));
928
929             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
930                 continue;
931
932             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
933             pliesToQueen[c] = Min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
934         }
935     }
936
937     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
938     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
939     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
940         return SCORE_ZERO;
941
942     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
943     loserSide = opposite_color(winnerSide);
944
945     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
946     b = candidates = pos.pieces(PAWN, loserSide);
947
948     while (b)
949     {
950         s = pop_1st_bit(&b);
951
952         // Compute plies from queening
953         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(square_file(s), RANK_8));
954         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
955         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
956
957         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
958         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
959             || (squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, loserSide)))
960             clear_bit(&candidates, s);
961     }
962
963     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
964     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
965         return SCORE_ZERO;
966
967     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
968     b = candidates;
969
970     while (b)
971     {
972         s = pop_1st_bit(&b);
973         sacptg = blockersCount = 0;
974         minKingDist = kingptg = 256;
975
976         // Compute plies from queening
977         queeningSquare = relative_square(loserSide, make_square(square_file(s), RANK_8));
978         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
979         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
980
981         // Generate list of blocking pawns and supporters
982         supporters = neighboring_files_bb(s) & candidates;
983         opposed = squares_in_front_of(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
984         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(PAWN, winnerSide);
985
986         assert(blockers);
987
988         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
989         while (blockers)
990         {
991             blockSq = pop_1st_bit(&blockers);
992             movesToGo = 256;
993
994             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
995             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
996             if (!opposed)
997             {
998                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, blockSq + pawn_push(winnerSide));
999
1000                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1001                 {
1002                     d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1003                     movesToGo = Min(movesToGo, d);
1004                 }
1005             }
1006
1007             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1008             b2 = attack_span_mask(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1009
1010             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1011             {
1012                 d = square_distance(blockSq, pop_1st_bit(&b2)) - 2;
1013                 movesToGo = Min(movesToGo, d);
1014             }
1015
1016             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1017             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1018             if (movesToGo <= 0)
1019                 continue;
1020
1021             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1022             sacptg += movesToGo * 2;
1023             blockersCount++;
1024
1025             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1026             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1027             minKingDist = Min(minKingDist, d);
1028             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1029         }
1030
1031         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1032         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1033             return SCORE_ZERO;
1034
1035         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1036         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1037             return SCORE_ZERO;
1038     }
1039
1040     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1041     Score score = make_score(0, (Value) 0x500 - 0x20 * pliesToQueen[winnerSide]);
1042     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1043   }
1044
1045
1046   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1047   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1048   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1049   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1050   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1051   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1052   template<Color Us, bool HasPopCnt>
1053   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1054
1055     const BitCountType Max15 = HasPopCnt ? CNT_POPCNT : CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
1056     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1057
1058     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1059     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1060     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1061     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1062                    & ~pos.pieces(PAWN, Us)
1063                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1064                    & (ei.attackedBy[Us][0] | ~ei.attackedBy[Them][0]);
1065
1066     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1067     Bitboard behind = pos.pieces(PAWN, Us);
1068     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1069     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1070
1071     return count_1s<Max15>(safe) + count_1s<Max15>(behind & safe);
1072   }
1073
1074
1075   // apply_weight() applies an evaluation weight to a value trying to prevent overflow
1076
1077   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
1078     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1079                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1080   }
1081
1082
1083   // scale_by_game_phase() interpolates between a middle game and an endgame score,
1084   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1085
1086   Value scale_by_game_phase(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1087
1088     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1089     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1090     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1091
1092     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1093     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1094     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1095   }
1096
1097
1098   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1099   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1100
1101   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1102
1103     // Scale option value from 100 to 256
1104     int mg = Options[mgOpt].value<int>() * 256 / 100;
1105     int eg = Options[egOpt].value<int>() * 256 / 100;
1106
1107     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1108   }
1109
1110
1111   // init_safety() initizes the king safety evaluation, based on UCI
1112   // parameters. It is called from read_weights().
1113
1114   void init_safety() {
1115
1116     const Value MaxSlope = Value(30);
1117     const Value Peak = Value(1280);
1118     Value t[100];
1119
1120     // First setup the base table
1121     for (int i = 0; i < 100; i++)
1122     {
1123         t[i] = Value(int(0.4 * i * i));
1124
1125         if (i > 0)
1126             t[i] = Min(t[i], t[i - 1] + MaxSlope);
1127
1128         t[i] = Min(t[i], Peak);
1129     }
1130
1131     // Then apply the weights and get the final KingDangerTable[] array
1132     for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1133         for (int i = 0; i < 100; i++)
1134             KingDangerTable[c][i] = apply_weight(make_score(t[i], 0), Weights[KingDangerUs + c]);
1135   }
1136
1137
1138   // A couple of little helpers used by tracing code, to_cp() converts a value to
1139   // a double in centipawns scale, trace_add() stores white and black scores.
1140
1141   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMidgame); }
1142
1143   void trace_add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1144
1145       TracedScores[WHITE][idx] = wScore;
1146       TracedScores[BLACK][idx] = bScore;
1147   }
1148
1149   // trace_row() is an helper function used by tracing code to register the
1150   // values of a single evaluation term.
1151
1152   void trace_row(const char *name, int idx) {
1153
1154     Score wScore = TracedScores[WHITE][idx];
1155     Score bScore = TracedScores[BLACK][idx];
1156
1157     switch (idx) {
1158     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1159         TraceStream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1160                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1161                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1162         break;
1163     default:
1164         TraceStream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1165                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1166                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1167                     << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1168                     << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1169                     << std::showpos
1170                     << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1171                     << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1172     }
1173   }
1174 }
1175
1176
1177 /// trace_evaluate() is like evaluate() but instead of a value returns a string
1178 /// suitable to be print on stdout with the detailed descriptions and values of
1179 /// each evaluation term. Used mainly for debugging.
1180
1181 std::string trace_evaluate(const Position& pos) {
1182
1183     Value margin;
1184     std::string totals;
1185
1186     TraceStream.str("");
1187     TraceStream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1188     memset(TracedScores, 0, 2 * 16 * sizeof(Score));
1189
1190     do_evaluate<false, true>(pos, margin);
1191
1192     totals = TraceStream.str();
1193     TraceStream.str("");
1194
1195     TraceStream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1196                 <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1197                 <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1198
1199     trace_row("Material, PST, Tempo", PST);
1200     trace_row("Material imbalance", IMBALANCE);
1201     trace_row("Pawns", PAWN);
1202     trace_row("Knights", KNIGHT);
1203     trace_row("Bishops", BISHOP);
1204     trace_row("Rooks", ROOK);
1205     trace_row("Queens", QUEEN);
1206     trace_row("Mobility", MOBILITY);
1207     trace_row("King safety", KING);
1208     trace_row("Threats", THREAT);
1209     trace_row("Passed pawns", PASSED);
1210     trace_row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1211     trace_row("Space", SPACE);
1212
1213     TraceStream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1214     trace_row("Total", TOTAL);
1215     TraceStream << totals;
1216
1217     return TraceStream.str();
1218 }