Retire in_front_bb(Color c, Square s) overload
[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) 2008-2013 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iomanip>
22 #include <sstream>
23 #include <algorithm>
24
25 #include "bitcount.h"
26 #include "evaluate.h"
27 #include "material.h"
28 #include "pawns.h"
29 #include "thread.h"
30 #include "ucioption.h"
31
32 namespace {
33
34   enum ExtendedPieceType { // Used for tracing
35     PST = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, UNSTOPPABLE, SPACE, TOTAL
36   };
37
38   namespace Tracing {
39
40     Score scores[COLOR_NB][TOTAL + 1];
41     std::stringstream stream;
42
43     void add(int idx, Score term_w, Score term_b = SCORE_ZERO);
44     void row(const char* name, int idx);
45     std::string do_trace(const Position& pos);
46   }
47
48   // Struct EvalInfo contains various information computed and collected
49   // by the evaluation functions.
50   struct EvalInfo {
51
52     // Pointers to material and pawn hash table entries
53     Material::Entry* mi;
54     Pawns::Entry* pi;
55
56     // attackedBy[color][piece type] is a bitboard representing all squares
57     // attacked by a given color and piece type, attackedBy[color][ALL_PIECES]
58     // contains all squares attacked by the given color.
59     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
60
61     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
62     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
63     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
64     // squares two ranks in front of the king. For instance, if black's king
65     // is on g8, kingRing[BLACK] is a bitboard containing the squares f8, h8,
66     // f7, g7, h7, f6, g6 and h6.
67     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
68
69     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
70     // which attack a square in the kingRing of the enemy king.
71     int kingAttackersCount[COLOR_NB];
72
73     // kingAttackersWeight[color] is the sum of the "weight" of the pieces of the
74     // given color which attack a square in the kingRing of the enemy king. The
75     // weights of the individual piece types are given by the variables
76     // QueenAttackWeight, RookAttackWeight, BishopAttackWeight and
77     // KnightAttackWeight in evaluate.cpp
78     int kingAttackersWeight[COLOR_NB];
79
80     // kingAdjacentZoneAttacksCount[color] is the number of attacks to squares
81     // directly adjacent to the king of the given color. Pieces which attack
82     // more than one square are counted multiple times. For instance, if black's
83     // king is on g8 and there's a white knight on g5, this knight adds
84     // 2 to kingAdjacentZoneAttacksCount[BLACK].
85     int kingAdjacentZoneAttacksCount[COLOR_NB];
86   };
87
88   // Evaluation grain size, must be a power of 2
89   const int GrainSize = 4;
90
91   // Evaluation weights, initialized from UCI options
92   enum { Mobility, PawnStructure, PassedPawns, Space, KingDangerUs, KingDangerThem };
93   Score Weights[6];
94
95   typedef Value V;
96   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
97
98   // Internal evaluation weights. These are applied on top of the evaluation
99   // weights read from UCI parameters. The purpose is to be able to change
100   // the evaluation weights while keeping the default values of the UCI
101   // parameters at 100, which looks prettier.
102   //
103   // Values modified by Joona Kiiski
104   const Score WeightsInternal[] = {
105       S(289, 344), S(233, 201), S(221, 273), S(46, 0), S(271, 0), S(307, 0)
106   };
107
108   // MobilityBonus[PieceType][attacked] contains bonuses for middle and end
109   // game, indexed by piece type and number of attacked squares not occupied by
110   // friendly pieces.
111   const Score MobilityBonus[][32] = {
112      {}, {},
113      { S(-35,-30), S(-22,-20), S(-9,-10), S( 3,  0), S(15, 10), S(27, 20), // Knights
114        S( 37, 28), S( 42, 31), S(44, 33) },
115      { S(-22,-27), S( -8,-13), S( 6,  1), S(20, 15), S(34, 29), S(48, 43), // Bishops
116        S( 60, 55), S( 68, 63), S(74, 68), S(77, 72), S(80, 75), S(82, 77),
117        S( 84, 79), S( 86, 81), S(87, 82), S(87, 82) },
118      { S(-17,-33), S(-11,-16), S(-5,  0), S( 1, 16), S( 7, 32), S(13, 48), // Rooks
119        S( 18, 64), S( 22, 80), S(26, 96), S(29,109), S(31,115), S(33,119),
120        S( 35,122), S( 36,123), S(37,124), S(38,124) },
121      { S(-12,-20), S( -8,-13), S(-5, -7), S(-2, -1), S( 1,  5), S( 4, 11), // Queens
122        S(  7, 17), S( 10, 23), S(13, 29), S(16, 34), S(18, 38), S(20, 40),
123        S( 22, 41), S( 23, 41), S(24, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
124        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
125        S( 25, 41), S( 25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41), S(25, 41),
126        S( 25, 41), S( 25, 41) }
127   };
128
129   // Outpost[PieceType][Square] contains bonuses of knights and bishops, indexed
130   // by piece type and square (from white's point of view).
131   const Value Outpost[][SQUARE_NB] = {
132   {
133   //  A     B     C     D     E     F     G     H
134     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Knights
135     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
136     V(0), V(0), V(4), V(8), V(8), V(4), V(0), V(0),
137     V(0), V(4),V(17),V(26),V(26),V(17), V(4), V(0),
138     V(0), V(8),V(26),V(35),V(35),V(26), V(8), V(0),
139     V(0), V(4),V(17),V(17),V(17),V(17), V(4), V(0) },
140   {
141     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), // Bishops
142     V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0), V(0),
143     V(0), V(0), V(5), V(5), V(5), V(5), V(0), V(0),
144     V(0), V(5),V(10),V(10),V(10),V(10), V(5), V(0),
145     V(0),V(10),V(21),V(21),V(21),V(21),V(10), V(0),
146     V(0), V(5), V(8), V(8), V(8), V(8), V(5), V(0) }
147   };
148
149   // Threat[attacking][attacked] contains bonuses according to which piece
150   // type attacks which one.
151   const Score Threat[][PIECE_TYPE_NB] = {
152     {}, {},
153     { S(0, 0), S( 7, 39), S( 0,  0), S(24, 49), S(41,100), S(41,100) }, // KNIGHT
154     { S(0, 0), S( 7, 39), S(24, 49), S( 0,  0), S(41,100), S(41,100) }, // BISHOP
155     { S(0, 0), S( 0, 22), S(15, 49), S(15, 49), S( 0,  0), S(24, 49) }, // ROOK
156     { S(0, 0), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S(15, 39), S( 0,  0) }  // QUEEN
157   };
158
159   // ThreatenedByPawn[PieceType] contains a penalty according to which piece
160   // type is attacked by an enemy pawn.
161   const Score ThreatenedByPawn[] = {
162     S(0, 0), S(0, 0), S(56, 70), S(56, 70), S(76, 99), S(86, 118)
163   };
164
165   #undef S
166
167   const Score Tempo            = make_score(24, 11);
168   const Score BishopPin        = make_score(66, 11);
169   const Score RookOn7th        = make_score(11, 20);
170   const Score QueenOn7th       = make_score( 3,  8);
171   const Score RookOnPawn       = make_score(10, 28);
172   const Score QueenOnPawn      = make_score( 4, 20);
173   const Score RookOpenFile     = make_score(43, 21);
174   const Score RookSemiopenFile = make_score(19, 10);
175   const Score BishopPawns      = make_score( 8, 12);
176   const Score UndefendedMinor  = make_score(25, 10);
177   const Score TrappedRook      = make_score(90,  0);
178
179   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
180   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
181   // happen in Chess960 games.
182   const Score TrappedBishopA1H1 = make_score(50, 50);
183
184   // The SpaceMask[Color] contains the area of the board which is considered
185   // by the space evaluation. In the middle game, each side is given a bonus
186   // based on how many squares inside this area are safe and available for
187   // friendly minor pieces.
188   const Bitboard SpaceMask[] = {
189     (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
190     (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
191     (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
192     (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
193     (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
194     (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
195   };
196
197   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
198   // from the KingDanger[]. Various little "meta-bonuses" measuring
199   // the strength of the enemy attack are added up into an integer, which
200   // is used as an index to KingDanger[].
201   //
202   // KingAttackWeights[PieceType] contains king attack weights by piece type
203   const int KingAttackWeights[] = { 0, 0, 2, 2, 3, 5 };
204
205   // Bonuses for enemy's safe checks
206   const int QueenContactCheck = 6;
207   const int RookContactCheck  = 4;
208   const int QueenCheck        = 3;
209   const int RookCheck         = 2;
210   const int BishopCheck       = 1;
211   const int KnightCheck       = 1;
212
213   // KingExposed[Square] contains penalties based on the position of the
214   // defending king, indexed by king's square (from white's point of view).
215   const int KingExposed[] = {
216      2,  0,  2,  5,  5,  2,  0,  2,
217      2,  2,  4,  8,  8,  4,  2,  2,
218      7, 10, 12, 12, 12, 12, 10,  7,
219     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
220     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
221     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
222     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15,
223     15, 15, 15, 15, 15, 15, 15, 15
224   };
225
226   // KingDanger[Color][attackUnits] contains the actual king danger weighted
227   // scores, indexed by color and by a calculated integer number.
228   Score KingDanger[COLOR_NB][128];
229
230   // Function prototypes
231   template<bool Trace>
232   Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin);
233
234   template<Color Us>
235   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei);
236
237   template<Color Us, bool Trace>
238   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility);
239
240   template<Color Us, bool Trace>
241   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]);
242
243   template<Color Us, bool Trace>
244   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei);
245
246   template<Color Us, bool Trace>
247   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
248
249   template<Color Us>
250   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei);
251
252   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei);
253
254   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
255   Score apply_weight(Score v, Score w);
256   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight);
257   double to_cp(Value v);
258 }
259
260
261 namespace Eval {
262
263   /// evaluate() is the main evaluation function. It always computes two
264   /// values, an endgame score and a middle game score, and interpolates
265   /// between them based on the remaining material.
266
267   Value evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
268     return do_evaluate<false>(pos, margin);
269   }
270
271
272   /// trace() is like evaluate() but instead of a value returns a string suitable
273   /// to be print on stdout with the detailed descriptions and values of each
274   /// evaluation term. Used mainly for debugging.
275   std::string trace(const Position& pos) {
276     return Tracing::do_trace(pos);
277   }
278
279
280   /// init() computes evaluation weights from the corresponding UCI parameters
281   /// and setup king tables.
282
283   void init() {
284
285     Weights[Mobility]       = weight_option("Mobility (Midgame)", "Mobility (Endgame)", WeightsInternal[Mobility]);
286     Weights[PawnStructure]  = weight_option("Pawn Structure (Midgame)", "Pawn Structure (Endgame)", WeightsInternal[PawnStructure]);
287     Weights[PassedPawns]    = weight_option("Passed Pawns (Midgame)", "Passed Pawns (Endgame)", WeightsInternal[PassedPawns]);
288     Weights[Space]          = weight_option("Space", "Space", WeightsInternal[Space]);
289     Weights[KingDangerUs]   = weight_option("Cowardice", "Cowardice", WeightsInternal[KingDangerUs]);
290     Weights[KingDangerThem] = weight_option("Aggressiveness", "Aggressiveness", WeightsInternal[KingDangerThem]);
291
292     const int MaxSlope = 30;
293     const int Peak = 1280;
294
295     for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
296     {
297         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
298
299         KingDanger[1][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerUs]);
300         KingDanger[0][i] = apply_weight(make_score(t, 0), Weights[KingDangerThem]);
301     }
302   }
303
304 } // namespace Eval
305
306
307 namespace {
308
309 template<bool Trace>
310 Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
311
312   assert(!pos.checkers());
313
314   EvalInfo ei;
315   Value margins[COLOR_NB];
316   Score score, mobilityWhite, mobilityBlack;
317   Thread* th = pos.this_thread();
318
319   // margins[] store the uncertainty estimation of position's evaluation
320   // that typically is used by the search for pruning decisions.
321   margins[WHITE] = margins[BLACK] = VALUE_ZERO;
322
323   // Initialize score by reading the incrementally updated scores included
324   // in the position object (material + piece square tables) and adding
325   // Tempo bonus. Score is computed from the point of view of white.
326   score = pos.psq_score() + (pos.side_to_move() == WHITE ? Tempo : -Tempo);
327
328   // Probe the material hash table
329   ei.mi = Material::probe(pos, th->materialTable, th->endgames);
330   score += ei.mi->material_value();
331
332   // If we have a specialized evaluation function for the current material
333   // configuration, call it and return.
334   if (ei.mi->specialized_eval_exists())
335   {
336       margin = VALUE_ZERO;
337       return ei.mi->evaluate(pos);
338   }
339
340   // Probe the pawn hash table
341   ei.pi = Pawns::probe(pos, th->pawnsTable);
342   score += apply_weight(ei.pi->pawns_value(), Weights[PawnStructure]);
343
344   // Initialize attack and king safety bitboards
345   init_eval_info<WHITE>(pos, ei);
346   init_eval_info<BLACK>(pos, ei);
347
348   // Evaluate pieces and mobility
349   score +=  evaluate_pieces_of_color<WHITE, Trace>(pos, ei, mobilityWhite)
350           - evaluate_pieces_of_color<BLACK, Trace>(pos, ei, mobilityBlack);
351
352   score += apply_weight(mobilityWhite - mobilityBlack, Weights[Mobility]);
353
354   // Evaluate kings after all other pieces because we need complete attack
355   // information when computing the king safety evaluation.
356   score +=  evaluate_king<WHITE, Trace>(pos, ei, margins)
357           - evaluate_king<BLACK, Trace>(pos, ei, margins);
358
359   // Evaluate tactical threats, we need full attack information including king
360   score +=  evaluate_threats<WHITE, Trace>(pos, ei)
361           - evaluate_threats<BLACK, Trace>(pos, ei);
362
363   // Evaluate passed pawns, we need full attack information including king
364   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE, Trace>(pos, ei)
365           - evaluate_passed_pawns<BLACK, Trace>(pos, ei);
366
367   // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
368   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
369       score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
370
371   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
372   if (ei.mi->space_weight())
373   {
374       int s = evaluate_space<WHITE>(pos, ei) - evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
375       score += apply_weight(make_score(s * ei.mi->space_weight(), 0), Weights[Space]);
376   }
377
378   // Scale winning side if position is more drawish that what it appears
379   ScaleFactor sf = eg_value(score) > VALUE_DRAW ? ei.mi->scale_factor(pos, WHITE)
380                                                 : ei.mi->scale_factor(pos, BLACK);
381
382   // If we don't already have an unusual scale factor, check for opposite
383   // colored bishop endgames, and use a lower scale for those.
384   if (   ei.mi->game_phase() < PHASE_MIDGAME
385       && pos.opposite_bishops()
386       && sf == SCALE_FACTOR_NORMAL)
387   {
388       // Only the two bishops ?
389       if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == BishopValueMg
390           && pos.non_pawn_material(BLACK) == BishopValueMg)
391       {
392           // Check for KBP vs KB with only a single pawn that is almost
393           // certainly a draw or at least two pawns.
394           bool one_pawn = (pos.count<PAWN>(WHITE) + pos.count<PAWN>(BLACK) == 1);
395           sf = one_pawn ? ScaleFactor(8) : ScaleFactor(32);
396       }
397       else
398           // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
399           // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
400            sf = ScaleFactor(50);
401   }
402
403   margin = margins[pos.side_to_move()];
404   Value v = interpolate(score, ei.mi->game_phase(), sf);
405
406   // In case of tracing add all single evaluation contributions for both white and black
407   if (Trace)
408   {
409       Tracing::add(PST, pos.psq_score());
410       Tracing::add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
411       Tracing::add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
412       Tracing::add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
413       Score w = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei), 0);
414       Score b = make_score(ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei), 0);
415       Tracing::add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
416       Tracing::add(TOTAL, score);
417       Tracing::stream << "\nUncertainty margin: White: " << to_cp(margins[WHITE])
418                       << ", Black: " << to_cp(margins[BLACK])
419                       << "\nScaling: " << std::noshowpos
420                       << std::setw(6) << 100.0 * ei.mi->game_phase() / 128.0 << "% MG, "
421                       << std::setw(6) << 100.0 * (1.0 - ei.mi->game_phase() / 128.0) << "% * "
422                       << std::setw(6) << (100.0 * sf) / SCALE_FACTOR_NORMAL << "% EG.\n"
423                       << "Total evaluation: " << to_cp(v);
424   }
425
426   return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
427 }
428
429
430   // init_eval_info() initializes king bitboards for given color adding
431   // pawn attacks. To be done at the beginning of the evaluation.
432
433   template<Color Us>
434   void init_eval_info(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
435
436     const Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
437     const Square Down = (Us == WHITE ? DELTA_S : DELTA_N);
438
439     Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.king_square(Them));
440     ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
441
442     // Init king safety tables only if we are going to use them
443     if (pos.count<QUEEN>(Us) && pos.non_pawn_material(Us) > QueenValueMg + PawnValueMg)
444     {
445         ei.kingRing[Them] = b | shift_bb<Down>(b);
446         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
447         ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) / 2 : 0;
448         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
449     } else
450         ei.kingRing[Them] = ei.kingAttackersCount[Us] = 0;
451   }
452
453
454   // evaluate_outposts() evaluates bishop and knight outposts squares
455
456   template<PieceType Piece, Color Us>
457   Score evaluate_outposts(const Position& pos, EvalInfo& ei, Square s) {
458
459     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
460
461     assert (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT);
462
463     // Initial bonus based on square
464     Value bonus = Outpost[Piece == BISHOP][relative_square(Us, s)];
465
466     // Increase bonus if supported by pawn, especially if the opponent has
467     // no minor piece which can exchange the outpost piece.
468     if (bonus && (ei.attackedBy[Us][PAWN] & s))
469     {
470         if (   !pos.pieces(Them, KNIGHT)
471             && !(same_color_squares(s) & pos.pieces(Them, BISHOP)))
472             bonus += bonus + bonus / 2;
473         else
474             bonus += bonus / 2;
475     }
476     return make_score(bonus, bonus);
477   }
478
479
480   // evaluate_pieces<>() assigns bonuses and penalties to the pieces of a given color
481
482   template<PieceType Piece, Color Us, bool Trace>
483   Score evaluate_pieces(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility, Bitboard mobilityArea) {
484
485     Bitboard b;
486     Square s;
487     Score score = SCORE_ZERO;
488
489     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
490     const Square* pl = pos.list<Piece>(Us);
491
492     ei.attackedBy[Us][Piece] = 0;
493
494     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
495     {
496         // Find attacked squares, including x-ray attacks for bishops and rooks
497         b = Piece == BISHOP ? attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, QUEEN))
498           : Piece ==   ROOK ? attacks_bb<  ROOK>(s, pos.pieces() ^ pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
499                             : pos.attacks_from<Piece>(s);
500
501         ei.attackedBy[Us][Piece] |= b;
502
503         if (b & ei.kingRing[Them])
504         {
505             ei.kingAttackersCount[Us]++;
506             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Piece];
507             Bitboard bb = (b & ei.attackedBy[Them][KING]);
508             if (bb)
509                 ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
510         }
511
512         int mob = popcount<Piece == QUEEN ? Full : Max15>(b & mobilityArea);
513         mobility += MobilityBonus[Piece][mob];
514
515         // Decrease score if we are attacked by an enemy pawn. Remaining part
516         // of threat evaluation must be done later when we have full attack info.
517         if (ei.attackedBy[Them][PAWN] & s)
518             score -= ThreatenedByPawn[Piece];
519
520         // Otherwise give a bonus if we are a bishop and can pin a piece or can
521         // give a discovered check through an x-ray attack.
522         else if (    Piece == BISHOP
523                  && (PseudoAttacks[Piece][pos.king_square(Them)] & s)
524                  && !more_than_one(BetweenBB[s][pos.king_square(Them)] & pos.pieces()))
525                  score += BishopPin;
526
527         // Penalty for bishop with same coloured pawns
528         if (Piece == BISHOP)
529             score -= BishopPawns * ei.pi->pawns_on_same_color_squares(Us, s);
530
531         // Bishop and knight outposts squares
532         if (    (Piece == BISHOP || Piece == KNIGHT)
533             && !(pos.pieces(Them, PAWN) & pawn_attack_span(Us, s)))
534             score += evaluate_outposts<Piece, Us>(pos, ei, s);
535
536         if (  (Piece == ROOK || Piece == QUEEN)
537             && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
538         {
539             // Major piece on 7th rank and enemy king trapped on 8th
540             if (   relative_rank(Us, s) == RANK_7
541                 && relative_rank(Us, pos.king_square(Them)) == RANK_8)
542                 score += Piece == ROOK ? RookOn7th : QueenOn7th;
543
544             // Major piece attacking enemy pawns on the same rank/file
545             Bitboard pawns = pos.pieces(Them, PAWN) & PseudoAttacks[ROOK][s];
546             if (pawns)
547                 score += popcount<Max15>(pawns) * (Piece == ROOK ? RookOnPawn : QueenOnPawn);
548         }
549
550         // Special extra evaluation for rooks
551         if (Piece == ROOK)
552         {
553             // Give a bonus for a rook on a open or semi-open file
554             if (ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
555                 score += ei.pi->semiopen(Them, file_of(s)) ? RookOpenFile : RookSemiopenFile;
556
557             if (mob > 6 || ei.pi->semiopen(Us, file_of(s)))
558                 continue;
559
560             Square ksq = pos.king_square(Us);
561
562             // Penalize rooks which are trapped inside a king. Penalize more if
563             // king has lost right to castle.
564             if (   ((file_of(ksq) < FILE_E) == (file_of(s) < file_of(ksq)))
565                 && (rank_of(ksq) == rank_of(s) || relative_rank(Us, ksq) == RANK_1)
566                 && !ei.pi->semiopen_on_side(Us, file_of(ksq), file_of(ksq) < FILE_E))
567                 score -= (TrappedRook - make_score(mob * 8, 0)) * (pos.can_castle(Us) ? 1 : 2);
568         }
569
570         // An important Chess960 pattern: A cornered bishop blocked by a friendly
571         // pawn diagonally in front of it is a very serious problem, especially
572         // when that pawn is also blocked.
573         if (   Piece == BISHOP
574             && pos.is_chess960()
575             && (s == relative_square(Us, SQ_A1) || s == relative_square(Us, SQ_H1)))
576         {
577             const enum Piece P = make_piece(Us, PAWN);
578             Square d = pawn_push(Us) + (file_of(s) == FILE_A ? DELTA_E : DELTA_W);
579             if (pos.piece_on(s + d) == P)
580                 score -= !pos.is_empty(s + d + pawn_push(Us)) ? TrappedBishopA1H1 * 4
581                         : pos.piece_on(s + d + d) == P        ? TrappedBishopA1H1 * 2
582                                                               : TrappedBishopA1H1;
583         }
584     }
585
586     if (Trace)
587         Tracing::scores[Us][Piece] = score;
588
589     return score;
590   }
591
592
593   // evaluate_threats<>() assigns bonuses according to the type of attacking piece
594   // and the type of attacked one.
595
596   template<Color Us, bool Trace>
597   Score evaluate_threats(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
598
599     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
600
601     Bitboard b, undefendedMinors, weakEnemies;
602     Score score = SCORE_ZERO;
603
604     // Undefended minors get penalized even if not under attack
605     undefendedMinors =  pos.pieces(Them, BISHOP, KNIGHT)
606                       & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
607
608     if (undefendedMinors)
609         score += UndefendedMinor;
610
611     // Enemy pieces not defended by a pawn and under our attack
612     weakEnemies =  pos.pieces(Them)
613                  & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
614                  & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
615
616     // Add bonus according to type of attacked enemy piece and to the
617     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
618     // considered because are already handled in king evaluation.
619     if (weakEnemies)
620         for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
621         {
622             b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
623             if (b)
624                 for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
625                     if (b & pos.pieces(pt2))
626                         score += Threat[pt1][pt2];
627         }
628
629     if (Trace)
630         Tracing::scores[Us][THREAT] = score;
631
632     return score;
633   }
634
635
636   // evaluate_pieces_of_color<>() assigns bonuses and penalties to all the
637   // pieces of a given color.
638
639   template<Color Us, bool Trace>
640   Score evaluate_pieces_of_color(const Position& pos, EvalInfo& ei, Score& mobility) {
641
642     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
643
644     Score score = mobility = SCORE_ZERO;
645
646     // Do not include in mobility squares protected by enemy pawns or occupied by our pieces
647     const Bitboard mobilityArea = ~(ei.attackedBy[Them][PAWN] | pos.pieces(Us, PAWN, KING));
648
649     score += evaluate_pieces<KNIGHT, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
650     score += evaluate_pieces<BISHOP, Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
651     score += evaluate_pieces<ROOK,   Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
652     score += evaluate_pieces<QUEEN,  Us, Trace>(pos, ei, mobility, mobilityArea);
653
654     // Sum up all attacked squares
655     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] =   ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
656                                     | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
657                                     | ei.attackedBy[Us][QUEEN]  | ei.attackedBy[Us][KING];
658     if (Trace)
659         Tracing::scores[Us][MOBILITY] = apply_weight(mobility, Weights[Mobility]);
660
661     return score;
662   }
663
664
665   // evaluate_king<>() assigns bonuses and penalties to a king of a given color
666
667   template<Color Us, bool Trace>
668   Score evaluate_king(const Position& pos, EvalInfo& ei, Value margins[]) {
669
670     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
671
672     Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
673     int attackUnits;
674     const Square ksq = pos.king_square(Us);
675
676     // King shelter and enemy pawns storm
677     Score score = ei.pi->king_safety<Us>(pos, ksq);
678
679     // King safety. This is quite complicated, and is almost certainly far
680     // from optimally tuned.
681     if (   ei.kingAttackersCount[Them] >= 2
682         && ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them])
683     {
684         // Find the attacked squares around the king which has no defenders
685         // apart from the king itself
686         undefended = ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ei.attackedBy[Us][KING];
687         undefended &= ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
688                         | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
689                         | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
690
691         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
692         // index to the KingDanger[] array. The initial value is based on the
693         // number and types of the enemy's attacking pieces, the number of
694         // attacked and undefended squares around our king, the square of the
695         // king, and the quality of the pawn shelter.
696         attackUnits =  std::min(25, (ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them]) / 2)
697                      + 3 * (ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them] + popcount<Max15>(undefended))
698                      + KingExposed[relative_square(Us, ksq)]
699                      - mg_value(score) / 32;
700
701         // Analyse enemy's safe queen contact checks. First find undefended
702         // squares around the king attacked by enemy queen...
703         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
704         if (b)
705         {
706             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
707             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
708                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
709             if (b)
710                 attackUnits +=  QueenContactCheck
711                               * popcount<Max15>(b)
712                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
713         }
714
715         // Analyse enemy's safe rook contact checks. First find undefended
716         // squares around the king attacked by enemy rooks...
717         b = undefended & ei.attackedBy[Them][ROOK] & ~pos.pieces(Them);
718
719         // Consider only squares where the enemy rook gives check
720         b &= PseudoAttacks[ROOK][ksq];
721
722         if (b)
723         {
724             // ...then remove squares not supported by another enemy piece
725             b &= (  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
726                   | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][QUEEN]);
727             if (b)
728                 attackUnits +=  RookContactCheck
729                               * popcount<Max15>(b)
730                               * (Them == pos.side_to_move() ? 2 : 1);
731         }
732
733         // Analyse enemy's safe distance checks for sliders and knights
734         safe = ~(pos.pieces(Them) | ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]);
735
736         b1 = pos.attacks_from<ROOK>(ksq) & safe;
737         b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
738
739         // Enemy queen safe checks
740         b = (b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN];
741         if (b)
742             attackUnits += QueenCheck * popcount<Max15>(b);
743
744         // Enemy rooks safe checks
745         b = b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK];
746         if (b)
747             attackUnits += RookCheck * popcount<Max15>(b);
748
749         // Enemy bishops safe checks
750         b = b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP];
751         if (b)
752             attackUnits += BishopCheck * popcount<Max15>(b);
753
754         // Enemy knights safe checks
755         b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe;
756         if (b)
757             attackUnits += KnightCheck * popcount<Max15>(b);
758
759         // To index KingDanger[] attackUnits must be in [0, 99] range
760         attackUnits = std::min(99, std::max(0, attackUnits));
761
762         // Finally, extract the king danger score from the KingDanger[]
763         // array and subtract the score from evaluation. Set also margins[]
764         // value that will be used for pruning because this value can sometimes
765         // be very big, and so capturing a single attacking piece can therefore
766         // result in a score change far bigger than the value of the captured piece.
767         score -= KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits];
768         margins[Us] += mg_value(KingDanger[Us == Search::RootColor][attackUnits]);
769     }
770
771     if (Trace)
772         Tracing::scores[Us][KING] = score;
773
774     return score;
775   }
776
777
778   // evaluate_passed_pawns<>() evaluates the passed pawns of the given color
779
780   template<Color Us, bool Trace>
781   Score evaluate_passed_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
782
783     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
784
785     Bitboard b, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares, supportingPawns;
786     Score score = SCORE_ZERO;
787
788     b = ei.pi->passed_pawns(Us);
789
790     while (b)
791     {
792         Square s = pop_lsb(&b);
793
794         assert(pos.pawn_is_passed(Us, s));
795
796         int r = int(relative_rank(Us, s) - RANK_2);
797         int rr = r * (r - 1);
798
799         // Base bonus based on rank
800         Value mbonus = Value(17 * rr);
801         Value ebonus = Value(7 * (rr + r + 1));
802
803         if (rr)
804         {
805             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
806
807             // Adjust bonus based on kings proximity
808             ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
809             ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
810
811             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
812             if (rank_of(blockSq) != (Us == WHITE ? RANK_8 : RANK_1))
813                 ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq + pawn_push(Us)) * rr);
814
815             // If the pawn is free to advance, increase bonus
816             if (pos.is_empty(blockSq))
817             {
818                 squaresToQueen = forward_bb(Us, s);
819                 defendedSquares = squaresToQueen & ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES];
820
821                 // If there is an enemy rook or queen attacking the pawn from behind,
822                 // add all X-ray attacks by the rook or queen. Otherwise consider only
823                 // the squares in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
824                 if (forward_bb(Them, s) & pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN) & pos.attacks_from<ROOK>(s))
825                     unsafeSquares = squaresToQueen;
826                 else
827                     unsafeSquares = squaresToQueen & (ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
828
829                 // If there aren't enemy attacks huge bonus, a bit smaller if at
830                 // least block square is not attacked, otherwise smallest bonus.
831                 int k = !unsafeSquares ? 15 : !(unsafeSquares & blockSq) ? 9 : 3;
832
833                 // Big bonus if the path to queen is fully defended, a bit less
834                 // if at least block square is defended.
835                 if (defendedSquares == squaresToQueen)
836                     k += 6;
837
838                 else if (defendedSquares & blockSq)
839                     k += (unsafeSquares & defendedSquares) == unsafeSquares ? 4 : 2;
840
841                 mbonus += Value(k * rr), ebonus += Value(k * rr);
842             }
843         } // rr != 0
844
845         // Increase the bonus if the passed pawn is supported by a friendly pawn
846         // on the same rank and a bit smaller if it's on the previous rank.
847         supportingPawns = pos.pieces(Us, PAWN) & adjacent_files_bb(file_of(s));
848         if (supportingPawns & rank_bb(s))
849             ebonus += Value(r * 20);
850
851         else if (supportingPawns & rank_bb(s - pawn_push(Us)))
852             ebonus += Value(r * 12);
853
854         // Rook pawns are a special case: They are sometimes worse, and
855         // sometimes better than other passed pawns. It is difficult to find
856         // good rules for determining whether they are good or bad. For now,
857         // we try the following: Increase the value for rook pawns if the
858         // other side has no pieces apart from a knight, and decrease the
859         // value if the other side has a rook or queen.
860         if (file_of(s) == FILE_A || file_of(s) == FILE_H)
861         {
862             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
863                 ebonus += ebonus / 4;
864             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
865                 ebonus -= ebonus / 4;
866         }
867         score += make_score(mbonus, ebonus);
868
869     }
870
871     if (Trace)
872         Tracing::scores[Us][PASSED] = apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
873
874     // Add the scores to the middle game and endgame eval
875     return apply_weight(score, Weights[PassedPawns]);
876   }
877
878
879   // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
880   // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
881
882   Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
883
884     Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
885     Square s, blockSq, queeningSquare;
886     Color c, winnerSide, loserSide;
887     bool pathDefended, opposed;
888     int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
889     int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
890
891     // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
892     // record how many plies are required for promotion.
893     for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
894     {
895         // Skip if other side has non-pawn pieces
896         if (pos.non_pawn_material(~c))
897             continue;
898
899         b = ei.pi->passed_pawns(c);
900
901         while (b)
902         {
903             s = pop_lsb(&b);
904             queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
905             queeningPath = forward_bb(c, s);
906
907             // Compute plies to queening and check direct advancement
908             movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
909             oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
910             pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
911
912             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
913                 continue;
914
915             // Opponent king cannot block because path is defended and position
916             // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
917             assert(!pos.checkers());
918             assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
919
920             // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
921             movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
922
923             if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
924                 continue;
925
926             pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
927             pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
928         }
929     }
930
931     // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
932     // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
933     if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
934         return SCORE_ZERO;
935
936     winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
937     loserSide = ~winnerSide;
938
939     // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
940     b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
941
942     while (b)
943     {
944         s = pop_lsb(&b);
945
946         // Compute plies from queening
947         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
948         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
949         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
950
951         // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
952         if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
953             || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
954             candidates ^= s;
955     }
956
957     // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
958     if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
959         return SCORE_ZERO;
960
961     // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
962     b = candidates;
963
964     while (b)
965     {
966         s = pop_lsb(&b);
967         sacptg = blockersCount = 0;
968         minKingDist = kingptg = 256;
969
970         // Compute plies from queening
971         queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
972         movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
973         pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
974
975         // Generate list of blocking pawns and supporters
976         supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
977         opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
978         blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
979
980         assert(blockers);
981
982         // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
983         while (blockers)
984         {
985             blockSq = pop_lsb(&blockers);
986             movesToGo = 256;
987
988             // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
989             // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
990             if (!opposed)
991             {
992                 b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, rank_of(blockSq + pawn_push(winnerSide)));
993
994                 while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
995                 {
996                     d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
997                     movesToGo = std::min(movesToGo, d);
998                 }
999             }
1000
1001             // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
1002             b2 = pawn_attack_span(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
1003
1004             while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
1005             {
1006                 d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
1007                 movesToGo = std::min(movesToGo, d);
1008             }
1009
1010             // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
1011             // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
1012             if (movesToGo <= 0)
1013                 continue;
1014
1015             // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
1016             sacptg += movesToGo * 2;
1017             blockersCount++;
1018
1019             // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
1020             d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
1021             minKingDist = std::min(minKingDist, d);
1022             kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
1023         }
1024
1025         // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
1026         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
1027             return SCORE_ZERO;
1028
1029         // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
1030         if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
1031             return SCORE_ZERO;
1032     }
1033
1034     // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
1035     Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
1036     return winnerSide == WHITE ? score : -score;
1037   }
1038
1039
1040   // evaluate_space() computes the space evaluation for a given side. The
1041   // space evaluation is a simple bonus based on the number of safe squares
1042   // available for minor pieces on the central four files on ranks 2--4. Safe
1043   // squares one, two or three squares behind a friendly pawn are counted
1044   // twice. Finally, the space bonus is scaled by a weight taken from the
1045   // material hash table. The aim is to improve play on game opening.
1046   template<Color Us>
1047   int evaluate_space(const Position& pos, EvalInfo& ei) {
1048
1049     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
1050
1051     // Find the safe squares for our pieces inside the area defined by
1052     // SpaceMask[]. A square is unsafe if it is attacked by an enemy
1053     // pawn, or if it is undefended and attacked by an enemy piece.
1054     Bitboard safe =   SpaceMask[Us]
1055                    & ~pos.pieces(Us, PAWN)
1056                    & ~ei.attackedBy[Them][PAWN]
1057                    & (ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
1058
1059     // Find all squares which are at most three squares behind some friendly pawn
1060     Bitboard behind = pos.pieces(Us, PAWN);
1061     behind |= (Us == WHITE ? behind >>  8 : behind <<  8);
1062     behind |= (Us == WHITE ? behind >> 16 : behind << 16);
1063
1064     // Since SpaceMask[Us] is fully on our half of the board
1065     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
1066
1067     // Count safe + (behind & safe) with a single popcount
1068     return popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
1069   }
1070
1071
1072   // interpolate() interpolates between a middle game and an endgame score,
1073   // based on game phase. It also scales the return value by a ScaleFactor array.
1074
1075   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf) {
1076
1077     assert(mg_value(v) > -VALUE_INFINITE && mg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1078     assert(eg_value(v) > -VALUE_INFINITE && eg_value(v) < VALUE_INFINITE);
1079     assert(ph >= PHASE_ENDGAME && ph <= PHASE_MIDGAME);
1080
1081     int ev = (eg_value(v) * int(sf)) / SCALE_FACTOR_NORMAL;
1082     int result = (mg_value(v) * int(ph) + ev * int(128 - ph)) / 128;
1083     return Value((result + GrainSize / 2) & ~(GrainSize - 1));
1084   }
1085
1086   // apply_weight() weights score v by score w trying to prevent overflow
1087   Score apply_weight(Score v, Score w) {
1088     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
1089                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
1090   }
1091
1092   // weight_option() computes the value of an evaluation weight, by combining
1093   // two UCI-configurable weights (midgame and endgame) with an internal weight.
1094
1095   Score weight_option(const std::string& mgOpt, const std::string& egOpt, Score internalWeight) {
1096
1097     // Scale option value from 100 to 256
1098     int mg = Options[mgOpt] * 256 / 100;
1099     int eg = Options[egOpt] * 256 / 100;
1100
1101     return apply_weight(make_score(mg, eg), internalWeight);
1102   }
1103
1104
1105   // Tracing functions definitions
1106
1107   double to_cp(Value v) { return double(v) / double(PawnValueMg); }
1108
1109   void Tracing::add(int idx, Score wScore, Score bScore) {
1110
1111     scores[WHITE][idx] = wScore;
1112     scores[BLACK][idx] = bScore;
1113   }
1114
1115   void Tracing::row(const char* name, int idx) {
1116
1117     Score wScore = scores[WHITE][idx];
1118     Score bScore = scores[BLACK][idx];
1119
1120     switch (idx) {
1121     case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
1122         stream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
1123                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1124                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
1125         break;
1126     default:
1127         stream << std::setw(20) << name << " | " << std::noshowpos
1128                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
1129                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " | "
1130                << std::setw(5)  << to_cp(mg_value(bScore)) << " "
1131                << std::setw(5)  << to_cp(eg_value(bScore)) << " | "
1132                << std::showpos
1133                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore - bScore)) << " "
1134                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore - bScore)) << " \n";
1135     }
1136   }
1137
1138   std::string Tracing::do_trace(const Position& pos) {
1139
1140     Search::RootColor = pos.side_to_move();
1141
1142     stream.str("");
1143     stream << std::showpoint << std::showpos << std::fixed << std::setprecision(2);
1144     memset(scores, 0, 2 * (TOTAL + 1) * sizeof(Score));
1145
1146     Value margin;
1147     do_evaluate<true>(pos, margin);
1148
1149     std::string totals = stream.str();
1150     stream.str("");
1151
1152     stream << std::setw(21) << "Eval term " << "|    White    |    Black    |     Total     \n"
1153                     <<             "                     |   MG    EG  |   MG    EG  |   MG     EG   \n"
1154                     <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1155
1156     row("Material, PST, Tempo", PST);
1157     row("Material imbalance", IMBALANCE);
1158     row("Pawns", PAWN);
1159     row("Knights", KNIGHT);
1160     row("Bishops", BISHOP);
1161     row("Rooks", ROOK);
1162     row("Queens", QUEEN);
1163     row("Mobility", MOBILITY);
1164     row("King safety", KING);
1165     row("Threats", THREAT);
1166     row("Passed pawns", PASSED);
1167     row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
1168     row("Space", SPACE);
1169
1170     stream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";
1171     row("Total", TOTAL);
1172     stream << totals;
1173
1174     return stream.str();
1175   }
1176 }