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) 2008-2010 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   // Pawn storm tables for positions with opposite castling
  74   const int QStormTable[64] = {
  75     0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0,
  76   -22,-22,-22,-14,-6, 0, 0, 0,
  77    -6,-10,-10,-10,-6, 0, 0, 0,
  78     4, 12, 16, 12, 4, 0, 0, 0,
  79    16, 23, 23, 16, 0, 0, 0, 0,
  80    23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
  81    23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
  82     0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0
  83   };
  84
  85   const int KStormTable[64] = {
  86     0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0,
  87     0, 0, 0,-10,-19,-28,-33,-33,
  88     0, 0, 0,-10,-15,-19,-24,-24,
  89     0, 0, 0,  0,  1,  1,  1,  1,
  90     0, 0, 0,  0,  1, 10, 19, 19,
  91     0, 0, 0,  0,  1, 19, 31, 27,
  92     0, 0, 0,  0,  0, 22, 31, 22,
  93     0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0
  94   };
  95
  96   // Pawn storm open file bonuses by file
  97   const int16_t QStormOpenFileBonus[8] = { 31, 31, 18, 0, 0, 0, 0, 0 };
  98   const int16_t KStormOpenFileBonus[8] = { 0, 0, 0, 0, 0, 26, 42, 26 };
  99
 100   // Pawn storm lever bonuses by file
 101   const int StormLeverBonus[8] = { -8, -8, -13, 0, 0, -13, -8, -8 };
 102
 103   #undef S
 104 }
 105
 106
 107 ////
 108 //// Functions
 109 ////
 110
 111 /// PawnInfoTable c'tor and d'tor instantiated one each thread
 112
 113 PawnInfoTable::PawnInfoTable() {
 114
 115   entries = new PawnInfo[PawnTableSize];
 116
 117   if (!entries)
 118   {
 119       std::cerr << "Failed to allocate " << (PawnTableSize * sizeof(PawnInfo))
 120                 << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
 121       Application::exit_with_failure();
 122   }
 123 }
 124
 125
 126 PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
 127
 128   delete [] entries;
 129 }
 130
 131
 132 /// PawnInfoTable::get_pawn_info() takes a position object as input, computes
 133 /// a PawnInfo object, and returns a pointer to it. The result is also stored
 134 /// in a hash table, so we don't have to recompute everything when the same
 135 /// pawn structure occurs again.
 136
 137 PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) const {
 138
 139   assert(pos.is_ok());
 140
 141   Key key = pos.get_pawn_key();
 142   unsigned index = unsigned(key & (PawnTableSize - 1));
 143   PawnInfo* pi = entries + index;
 144
 145   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
 146   // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
 147   // the information we found the last time instead of recomputing it.
 148   if (pi->key == key)
 149       return pi;
 150
 151   // Clear the PawnInfo object, and set the key
 152   memset(pi, 0, sizeof(PawnInfo));
 153   pi->kingSquares[WHITE] = pi->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
 154   pi->key = key;
 155
 156   // Calculate pawn attacks
 157   Bitboard whitePawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
 158   Bitboard blackPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
 159   pi->pawnAttacks[WHITE] = ((whitePawns << 9) & ~FileABB) | ((whitePawns << 7) & ~FileHBB);
 160   pi->pawnAttacks[BLACK] = ((blackPawns >> 7) & ~FileABB) | ((blackPawns >> 9) & ~FileHBB);
 161
 162   // Evaluate pawns for both colors
 163   pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi)
 164              - evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
 165   return pi;
 166 }
 167
 168
 169 /// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
 170
 171 template<Color Us>
 172 Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
 173                                     Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) const {
 174   Bitboard b;
 175   Square s;
 176   File f;
 177   Rank r;
 178   int bonus;
 179   bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
 180   Score value = SCORE_ZERO;
 181   const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
 182
 183   // Initialize pawn storm scores by giving bonuses for open files
 184   for (f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
 185       if (!(ourPawns & file_bb(f)))
 186       {
 187           pi->ksStormValue[Us] += KStormOpenFileBonus[f];
 188           pi->qsStormValue[Us] += QStormOpenFileBonus[f];
 189           pi->halfOpenFiles[Us] |= (1 << f);
 190       }
 191
 192   // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 193   while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
 194   {
 195       f = square_file(s);
 196       r = square_rank(s);
 197
 198       assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
 199
 200       // Calculate kingside and queenside pawn storm scores for both colors to be
 201       // used when evaluating middle game positions with opposite side castling.
 202       bonus = (f >= FILE_F ? evaluate_pawn_storm<Us, KingSide>(s, r, f, theirPawns) : 0);
 203       pi->ksStormValue[Us] += KStormTable[relative_square(Us, s)] + bonus;
 204
 205       bonus = (f <= FILE_C ? evaluate_pawn_storm<Us, QueenSide>(s, r, f, theirPawns) : 0);
 206       pi->qsStormValue[Us] += QStormTable[relative_square(Us, s)] + bonus;
 207
 208       // Our rank plus previous one. Used for chain detection.
 209       b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
 210
 211       // Passed, isolated, doubled or member of a pawn
 212       // chain (but not the backward one) ?
 213       passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
 214       doubled  =   ourPawns   & squares_behind(Us, s);
 215       opposed  =   theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
 216       isolated = !(ourPawns   & neighboring_files_bb(f));
 217       chain    =   ourPawns   & neighboring_files_bb(f) & b;
 218
 219       // Test for backward pawn
 220       //
 221       backward = false;
 222
 223       // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain
 224       // it cannot be backward. If can capture an enemy pawn or if
 225       // there are friendly pawns behind on neighboring files it cannot
 226       // be backward either.
 227       if (   !(passed | isolated | chain)
 228           && !(ourPawns & attack_span_mask(opposite_color(Us), s))
 229           && !(pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
 230       {
 231           // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
 232           // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
 233           // backward by looking in the forward direction on the neighboring
 234           // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
 235           b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
 236
 237           // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
 238           // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
 239           while (!(b & (ourPawns | theirPawns)))
 240               Us == WHITE ? b <<= 8 : b >>= 8;
 241
 242           // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the enemy
 243           // pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
 244           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
 245       }
 246
 247       assert(passed | opposed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
 248
 249       // Test for candidate passed pawn
 250       candidate =   !(opposed | passed)
 251                  && (b = attack_span_mask(opposite_color(Us), s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != EmptyBoardBB
 252                  &&  count_1s_max_15(b) >= count_1s_max_15(attack_span_mask(Us, s) & theirPawns);
 253
 254       // In order to prevent doubled passed pawns from receiving a too big
 255       // bonus, only the frontmost passed pawn on each file is considered as
 256       // a true passed pawn.
 257       if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(Us, s)))
 258           passed = false;
 259
 260       // Mark the pawn as passed. Pawn will be properly scored in evaluation
 261       // because we need full attack info to evaluate passed pawns.
 262       if (passed)
 263           set_bit(&(pi->passedPawns[Us]), s);
 264
 265       // Score this pawn
 266       if (isolated)
 267       {
 268           value -= IsolatedPawnPenalty[f];
 269           if (!opposed)
 270               value -= IsolatedPawnPenalty[f] / 2;
 271       }
 272       if (doubled)
 273           value -= DoubledPawnPenalty[f];
 274
 275       if (backward)
 276       {
 277           value -= BackwardPawnPenalty[f];
 278           if (!opposed)
 279               value -= BackwardPawnPenalty[f] / 2;
 280       }
 281       if (chain)
 282           value += ChainBonus[f];
 283
 284       if (candidate)
 285           value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
 286   }
 287
 288   return value;
 289 }
 290
 291
 292 /// PawnInfoTable::evaluate_pawn_storm() evaluates each pawn which seems
 293 /// to have good chances of creating an open file by exchanging itself
 294 /// against an enemy pawn on an adjacent file.
 295
 296 template<Color Us, PawnInfoTable::SideType Side>
 297 int PawnInfoTable::evaluate_pawn_storm(Square s, Rank r, File f, Bitboard theirPawns) const {
 298
 299   const Bitboard StormFilesBB = (Side == KingSide ? FileFBB | FileGBB | FileHBB
 300                                                   : FileABB | FileBBB | FileCBB);
 301   const int K = (Side == KingSide ? 2 : 4);
 302   const File RookFile = (Side == KingSide ? FILE_H : FILE_A);
 303
 304   Bitboard b = attack_span_mask(Us, s) & theirPawns & StormFilesBB;
 305   int bonus = 0;
 306
 307   while (b)
 308   {
 309       // Give a bonus according to the distance of the nearest enemy pawn
 310       Square s2 = pop_1st_bit(&b);
 311       Rank r2 = square_rank(s2);
 312       int v = StormLeverBonus[f] - K * rank_distance(r, r2);
 313
 314       // If enemy pawn has no pawn beside itself is particularly vulnerable.
 315       // Big bonus, especially against a weakness on the rook file
 316       if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
 317           v *= (square_file(s2) == RookFile ? 4 : 2);
 318
 319       bonus += v;
 320   }
 321   return bonus;
 322 }
 323
 324
 325 /// PawnInfo::updateShelter calculates and caches king shelter. It is called
 326 /// only when king square changes, about 20% of total king_shelter() calls.
 327 Score PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Color c, Square ksq) {
 328
 329   Bitboard pawns;
 330   unsigned r, k, shelter = 0;
 331
 332   if (relative_rank(c, ksq) <= RANK_4)
 333   {
 334       pawns = pos.pieces(PAWN, c) & this_and_neighboring_files_bb(ksq);
 335       r = ksq & (7 << 3);
 336       k = (c ? -8 : 8);
 337       for (int i = 1; i < 4; i++)
 338       {
 339           r += k;
 340           shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] * (128 >> i);
 341       }
 342   }
 343   kingSquares[c] = ksq;
 344   kingShelters[c] = make_score(shelter, 0);
 345   return kingShelters[c];
 346 }