07decab1fd4c52e9c490f5468c5f4c94d9d73b31
[stockfish] / 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) 2008-2010 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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27
28 #include "bitcount.h"
29 #include "pawns.h"
30 #include "position.h"
31
32
33 ////
34 //// Local definitions
35 ////
36
37 namespace {
38
39   /// Constants and variables
40
41   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
42
43   // Doubled pawn penalty by file
44   const Score DoubledPawnPenalty[8] = {
45     S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
46     S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43)
47   };
48
49   // Isolated pawn penalty by file
50   const Score IsolatedPawnPenalty[8] = {
51     S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
52     S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30)
53   };
54
55   // Backward pawn penalty by file
56   const Score BackwardPawnPenalty[8] = {
57     S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
58     S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28)
59   };
60
61   // Pawn chain membership bonus by file
62   const Score ChainBonus[8] = {
63     S(11,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(14,-1),
64     S(14,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(11,-1)
65   };
66
67   // Candidate passed pawn bonus by rank
68   const Score CandidateBonus[8] = {
69     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
70     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
71   };
72
73   #undef S
74 }
75
76
77 ////
78 //// Functions
79 ////
80
81 /// PawnInfoTable c'tor and d'tor instantiated one each thread
82
83 PawnInfoTable::PawnInfoTable() {
84
85   entries = new PawnInfo[PawnTableSize];
86
87   if (!entries)
88   {
89       std::cerr << "Failed to allocate " << (PawnTableSize * sizeof(PawnInfo))
90                 << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
91       Application::exit_with_failure();
92   }
93 }
94
95
96 PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
97
98   delete [] entries;
99 }
100
101
102 /// PawnInfoTable::get_pawn_info() takes a position object as input, computes
103 /// a PawnInfo object, and returns a pointer to it. The result is also stored
104 /// in a hash table, so we don't have to recompute everything when the same
105 /// pawn structure occurs again.
106
107 PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) const {
108
109   assert(pos.is_ok());
110
111   Key key = pos.get_pawn_key();
112   unsigned index = unsigned(key & (PawnTableSize - 1));
113   PawnInfo* pi = entries + index;
114
115   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
116   // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
117   // the information we found the last time instead of recomputing it.
118   if (pi->key == key)
119       return pi;
120
121   // Clear the PawnInfo object, and set the key
122   memset(pi, 0, sizeof(PawnInfo));
123   pi->kingSquares[WHITE] = pi->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
124   pi->key = key;
125
126   // Calculate pawn attacks
127   Bitboard whitePawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
128   Bitboard blackPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
129   pi->pawnAttacks[WHITE] = ((whitePawns << 9) & ~FileABB) | ((whitePawns << 7) & ~FileHBB);
130   pi->pawnAttacks[BLACK] = ((blackPawns >> 7) & ~FileABB) | ((blackPawns >> 9) & ~FileHBB);
131
132   // Evaluate pawns for both colors
133   pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi)
134              - evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
135   return pi;
136 }
137
138
139 /// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
140
141 template<Color Us>
142 Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
143                                     Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) const {
144   Bitboard b;
145   Square s;
146   File f;
147   Rank r;
148   bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
149   Score value = SCORE_ZERO;
150   const BitCountType Max15 = CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
151   const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
152
153   // Initialize halfOpenFiles[]
154   for (f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
155       if (!(ourPawns & file_bb(f)))
156           pi->halfOpenFiles[Us] |= (1 << f);
157
158   // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
159   while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
160   {
161       assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
162
163       f = square_file(s);
164       r = square_rank(s);
165
166       // Our rank plus previous one. Used for chain detection.
167       b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
168
169       // Passed, isolated, doubled or member of a pawn
170       // chain (but not the backward one) ?
171       passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
172       doubled  =   ourPawns   & squares_behind(Us, s);
173       opposed  =   theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
174       isolated = !(ourPawns   & neighboring_files_bb(f));
175       chain    =   ourPawns   & neighboring_files_bb(f) & b;
176
177       // Test for backward pawn
178       //
179       backward = false;
180
181       // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain
182       // it cannot be backward. If can capture an enemy pawn or if
183       // there are friendly pawns behind on neighboring files it cannot
184       // be backward either.
185       if (   !(passed | isolated | chain)
186           && !(ourPawns & attack_span_mask(opposite_color(Us), s))
187           && !(pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
188       {
189           // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
190           // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
191           // backward by looking in the forward direction on the neighboring
192           // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
193           b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
194
195           // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
196           // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
197           while (!(b & (ourPawns | theirPawns)))
198               Us == WHITE ? b <<= 8 : b >>= 8;
199
200           // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the enemy
201           // pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
202           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
203       }
204
205       assert(passed | opposed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
206
207       // Test for candidate passed pawn
208       candidate =   !(opposed | passed)
209                  && (b = attack_span_mask(opposite_color(Us), s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != EmptyBoardBB
210                  &&  count_1s<Max15>(b) >= count_1s<Max15>(attack_span_mask(Us, s) & theirPawns);
211
212       // In order to prevent doubled passed pawns from receiving a too big
213       // bonus, only the frontmost passed pawn on each file is considered as
214       // a true passed pawn.
215       if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(Us, s)))
216           passed = false;
217
218       // Mark the pawn as passed. Pawn will be properly scored in evaluation
219       // because we need full attack info to evaluate passed pawns.
220       if (passed)
221           set_bit(&(pi->passedPawns[Us]), s);
222
223       // Score this pawn
224       if (isolated)
225       {
226           value -= IsolatedPawnPenalty[f];
227           if (!opposed)
228               value -= IsolatedPawnPenalty[f] / 2;
229       }
230       if (doubled)
231           value -= DoubledPawnPenalty[f];
232
233       if (backward)
234       {
235           value -= BackwardPawnPenalty[f];
236           if (!opposed)
237               value -= BackwardPawnPenalty[f] / 2;
238       }
239       if (chain)
240           value += ChainBonus[f];
241
242       if (candidate)
243           value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
244   }
245
246   return value;
247 }
248