git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/pawns.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 <algorithm>
  21 #include <cassert>
  22
  23 #include "bitboard.h"
  24 #include "bitcount.h"
  25 #include "pawns.h"
  26 #include "position.h"
  27
  28 namespace {
  29
  30   #define V Value
  31   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
  32
  33   // Doubled pawn penalty by file
  34   const Score Doubled[FILE_NB] = {
  35     S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
  36     S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) };
  37
  38   // Isolated pawn penalty by opposed flag and file
  39   const Score Isolated[2][FILE_NB] = {
  40   { S(37, 45), S(54, 52), S(60, 52), S(60, 52),
  41     S(60, 52), S(60, 52), S(54, 52), S(37, 45) },
  42   { S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
  43     S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30) } };
  44
  45   // Backward pawn penalty by opposed flag and file
  46   const Score Backward[2][FILE_NB] = {
  47   { S(30, 42), S(43, 46), S(49, 46), S(49, 46),
  48     S(49, 46), S(49, 46), S(43, 46), S(30, 42) },
  49   { S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
  50     S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28) } };
  51
  52   // Pawn chain membership bonus by file and rank (initialized by formula)
  53   Score ChainMember[FILE_NB][RANK_NB];
  54
  55   // Candidate passed pawn bonus by rank
  56   const Score CandidatePassed[RANK_NB] = {
  57     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
  58     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0) };
  59
  60   // Weakness of our pawn shelter in front of the king indexed by [rank]
  61   const Value ShelterWeakness[RANK_NB] =
  62   { V(100), V(0), V(27), V(73), V(92), V(101), V(101) };
  63
  64   // Danger of enemy pawns moving toward our king indexed by
  65   // [no friendly pawn | pawn unblocked | pawn blocked][rank of enemy pawn]
  66   const Value StormDanger[3][RANK_NB] = {
  67   { V( 0),  V(64), V(128), V(51), V(26) },
  68   { V(26),  V(32), V( 96), V(38), V(20) },
  69   { V( 0),  V( 0), V( 64), V(25), V(13) } };
  70
  71   // Max bonus for king safety. Corresponds to start position with all the pawns
  72   // in front of the king and no enemy pawn on the horizon.
  73   const Value MaxSafetyBonus = V(263);
  74
  75   #undef S
  76   #undef V
  77
  78   template<Color Us>
  79   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  80
  81     const Color  Them  = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
  82     const Square Up    = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
  83     const Square Right = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
  84     const Square Left  = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
  85
  86     Bitboard b;
  87     Square s;
  88     File f;
  89     bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
  90     Score value = SCORE_ZERO;
  91     const Square* pl = pos.list<PAWN>(Us);
  92
  93     Bitboard ourPawns = pos.pieces(Us, PAWN);
  94     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
  95
  96     e->passedPawns[Us] = e->candidatePawns[Us] = 0;
  97     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
  98     e->semiopenFiles[Us] = 0xFF;
  99     e->pawnAttacks[Us] = shift_bb<Right>(ourPawns) | shift_bb<Left>(ourPawns);
 100     e->pawnsOnSquares[Us][BLACK] = popcount<Max15>(ourPawns & DarkSquares);
 101     e->pawnsOnSquares[Us][WHITE] = pos.count<PAWN>(Us) - e->pawnsOnSquares[Us][BLACK];
 102
 103     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 104     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
 105     {
 106         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
 107
 108         f = file_of(s);
 109
 110         // This file cannot be semi-open
 111         e->semiopenFiles[Us] &= ~(1 << f);
 112
 113         // Our rank plus previous one. Used for chain detection
 114         b = rank_bb(s) | rank_bb(s - pawn_push(Us));
 115
 116         // Flag the pawn as passed, isolated, doubled or member of a pawn
 117         // chain (but not the backward one).
 118         chain    =   ourPawns   & adjacent_files_bb(f) & b;
 119         isolated = !(ourPawns   & adjacent_files_bb(f));
 120         doubled  =   ourPawns   & forward_bb(Us, s);
 121         opposed  =   theirPawns & forward_bb(Us, s);
 122         passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
 123
 124         // Test for backward pawn.
 125         // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain it cannot
 126         // be backward. If there are friendly pawns behind on adjacent files
 127         // or if can capture an enemy pawn it cannot be backward either.
 128         if (   (passed | isolated | chain)
 129             || (ourPawns & pawn_attack_span(Them, s))
 130             || (pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
 131             backward = false;
 132         else
 133         {
 134             // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
 135             // pawn on adjacent files. We now check whether the pawn is
 136             // backward by looking in the forward direction on the adjacent
 137             // files, and picking the closest pawn there.
 138             b = pawn_attack_span(Us, s) & (ourPawns | theirPawns);
 139             b = pawn_attack_span(Us, s) & rank_bb(backmost_sq(Us, b));
 140
 141             // If we have an enemy pawn in the same or next rank, the pawn is
 142             // backward because it cannot advance without being captured.
 143             backward = (b | shift_bb<Up>(b)) & theirPawns;
 144         }
 145
 146         assert(opposed | passed | (pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns));
 147
 148         // A not passed pawn is a candidate to become passed, if it is free to
 149         // advance and if the number of friendly pawns beside or behind this
 150         // pawn on adjacent files is higher or equal than the number of
 151         // enemy pawns in the forward direction on the adjacent files.
 152         candidate =   !(opposed | passed | backward | isolated)
 153                    && (b = pawn_attack_span(Them, s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != 0
 154                    &&  popcount<Max15>(b) >= popcount<Max15>(pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns);
 155
 156         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 157         // full attack info to evaluate passed pawns. Only the frontmost passed
 158         // pawn on each file is considered a true passed pawn.
 159         if (passed && !doubled)
 160             e->passedPawns[Us] |= s;
 161
 162         // Score this pawn
 163         if (isolated)
 164             value -= Isolated[opposed][f];
 165
 166         if (doubled)
 167             value -= Doubled[f];
 168
 169         if (backward)
 170             value -= Backward[opposed][f];
 171
 172         if (chain)
 173             value += ChainMember[f][relative_rank(Us, s)];
 174
 175         if (candidate)
 176         {
 177             value += CandidatePassed[relative_rank(Us, s)];
 178
 179             if (!doubled)
 180                 e->candidatePawns[Us] |= s;
 181         }
 182     }
 183
 184     return value;
 185   }
 186
 187 } // namespace
 188
 189 namespace Pawns {
 190
 191 /// init() initializes some tables by formula instead of hard-coding their values
 192
 193 void init() {
 194
 195   const int chainByFile[8] = { 1, 3, 3, 4, 4, 3, 3, 1 };
 196   int bonus;
 197
 198   for (Rank r = RANK_1; r < RANK_8; ++r)
 199       for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
 200       {
 201           bonus = r * (r-1) * (r-2) + chainByFile[f] * (r/2 + 1);
 202           ChainMember[f][r] = make_score(bonus, bonus);
 203       }
 204 }
 205
 206
 207 /// probe() takes a position object as input, computes a Entry object, and returns
 208 /// a pointer to it. The result is also stored in a hash table, so we don't have
 209 /// to recompute everything when the same pawn structure occurs again.
 210
 211 Entry* probe(const Position& pos, Table& entries) {
 212
 213   Key key = pos.pawn_key();
 214   Entry* e = entries[key];
 215
 216   if (e->key == key)
 217       return e;
 218
 219   e->key = key;
 220   e->value = evaluate<WHITE>(pos, e) - evaluate<BLACK>(pos, e);
 221   return e;
 222 }
 223
 224
 225 /// Entry::shelter_storm() calculates shelter and storm penalties for the file
 226 /// the king is on, as well as the two adjacent files.
 227
 228 template<Color Us>
 229 Value Entry::shelter_storm(const Position& pos, Square ksq) {
 230
 231   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 232
 233   Value safety = MaxSafetyBonus;
 234   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & (in_front_bb(Us, rank_of(ksq)) | rank_bb(ksq));
 235   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 236   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 237   Rank rkUs, rkThem;
 238   File kf = std::max(FILE_B, std::min(FILE_G, file_of(ksq)));
 239
 240   for (File f = kf - File(1); f <= kf + File(1); ++f)
 241   {
 242       b = ourPawns & file_bb(f);
 243       rkUs = b ? relative_rank(Us, backmost_sq(Us, b)) : RANK_1;
 244       safety -= ShelterWeakness[rkUs];
 245
 246       b  = theirPawns & file_bb(f);
 247       rkThem = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 248       safety -= StormDanger[rkUs == RANK_1 ? 0 : rkThem == rkUs + 1 ? 2 : 1][rkThem];
 249   }
 250
 251   return safety;
 252 }
 253
 254
 255 /// Entry::update_safety() calculates and caches a bonus for king safety.
 256 /// It is called only when king square changes, which is about 20% of total
 257 /// king_safety() calls.
 258
 259 template<Color Us>
 260 Score Entry::update_safety(const Position& pos, Square ksq) {
 261
 262   kingSquares[Us] = ksq;
 263   castlingFlags[Us] = pos.can_castle(Us);
 264   minKPdistance[Us] = 0;
 265
 266   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 267   if (pawns)
 268       while (!(DistanceRingsBB[ksq][minKPdistance[Us]++] & pawns)) {}
 269
 270   if (relative_rank(Us, ksq) > RANK_4)
 271       return kingSafety[Us] = make_score(0, -16 * minKPdistance[Us]);
 272
 273   Value bonus = shelter_storm<Us>(pos, ksq);
 274
 275   // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
 276   if (pos.can_castle(make_castling_flag(Us, KING_SIDE)))
 277       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
 278
 279   if (pos.can_castle(make_castling_flag(Us, QUEEN_SIDE)))
 280       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
 281
 282   return kingSafety[Us] = make_score(bonus, -16 * minKPdistance[Us]);
 283 }
 284
 285 // Explicit template instantiation
 286 template Score Entry::update_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
 287 template Score Entry::update_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
 288
 289 } // namespace Pawns