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 opposed flag and file
  34   const Score Doubled[2][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   { S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
  38     S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) }};
  39
  40   // Isolated pawn penalty by opposed flag and file
  41   const Score Isolated[2][FILE_NB] = {
  42   { S(37, 45), S(54, 52), S(60, 52), S(60, 52),
  43     S(60, 52), S(60, 52), S(54, 52), S(37, 45) },
  44   { S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
  45     S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30) }};
  46
  47   // Backward pawn penalty by opposed flag and file
  48   const Score Backward[2][FILE_NB] = {
  49   { S(30, 42), S(43, 46), S(49, 46), S(49, 46),
  50     S(49, 46), S(49, 46), S(43, 46), S(30, 42) },
  51   { S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
  52     S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28) }};
  53
  54   // Pawn chain membership bonus by file
  55   const Score ChainMember[FILE_NB] = {
  56     S(11,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(14,-1),
  57     S(14,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(11,-1)
  58   };
  59
  60   // Candidate passed pawn bonus by rank
  61   const Score CandidatePassed[RANK_NB] = {
  62     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
  63     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
  64   };
  65
  66   // Weakness of our pawn shelter in front of the king indexed by [rank]
  67   const Value ShelterWeakness[RANK_NB] =
  68   { V(100), V(0), V(27), V(73), V(92), V(101), V(101) };
  69
  70   // Danger of enemy pawns moving toward our king indexed by
  71   // [no friendly pawn | pawn unblocked | pawn blocked][rank of enemy pawn]
  72   const Value StormDanger[3][RANK_NB] = {
  73   { V( 0),  V(64), V(128), V(51), V(26) },
  74   { V(26),  V(32), V( 96), V(38), V(20) },
  75   { V( 0),  V( 0), V( 64), V(25), V(13) }};
  76
  77   // Max bonus for king safety. Corresponds to start position with all the pawns
  78   // in front of the king and no enemy pawn on the horizont.
  79   const Value MaxSafetyBonus = V(263);
  80
  81   #undef S
  82   #undef V
  83
  84   template<Color Us>
  85   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  86
  87     const Color  Them  = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
  88     const Square Up    = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
  89     const Square Right = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
  90     const Square Left  = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
  91
  92     Bitboard b;
  93     Square s;
  94     File f;
  95     bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
  96     Score value = SCORE_ZERO;
  97     const Square* pl = pos.list<PAWN>(Us);
  98
  99     Bitboard ourPawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 100     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
 101
 102     e->passedPawns[Us] = e->candidatePawns[Us] = 0;
 103     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
 104     e->semiopenFiles[Us] = 0xFF;
 105     e->pawnAttacks[Us] = shift_bb<Right>(ourPawns) | shift_bb<Left>(ourPawns);
 106     e->pawnsOnSquares[Us][BLACK] = popcount<Max15>(ourPawns & DarkSquares);
 107     e->pawnsOnSquares[Us][WHITE] = pos.count<PAWN>(Us) - e->pawnsOnSquares[Us][BLACK];
 108
 109     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 110     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
 111     {
 112         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
 113
 114         f = file_of(s);
 115
 116         // This file cannot be semi-open
 117         e->semiopenFiles[Us] &= ~(1 << f);
 118
 119         // Our rank plus previous one. Used for chain detection
 120         b = rank_bb(s) | rank_bb(s - pawn_push(Us));
 121
 122         // Flag the pawn as passed, isolated, doubled or member of a pawn
 123         // chain (but not the backward one).
 124         chain    =   ourPawns   & adjacent_files_bb(f) & b;
 125         isolated = !(ourPawns   & adjacent_files_bb(f));
 126         doubled  =   ourPawns   & forward_bb(Us, s);
 127         opposed  =   theirPawns & forward_bb(Us, s);
 128         passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
 129
 130         // Test for backward pawn.
 131         // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain it cannot
 132         // be backward. If there are friendly pawns behind on adjacent files
 133         // or if can capture an enemy pawn it cannot be backward either.
 134         if (   (passed | isolated | chain)
 135             || (ourPawns & pawn_attack_span(Them, s))
 136             || (pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
 137             backward = false;
 138         else
 139         {
 140             // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
 141             // pawn on adjacent files. We now check whether the pawn is
 142             // backward by looking in the forward direction on the adjacent
 143             // files, and picking the closest pawn there.
 144             b = pawn_attack_span(Us, s) & (ourPawns | theirPawns);
 145             b = pawn_attack_span(Us, s) & rank_bb(backmost_sq(Us, b));
 146
 147             // If we have an enemy pawn in the same or next rank, the pawn is
 148             // backward because it cannot advance without being captured.
 149             backward = (b | shift_bb<Up>(b)) & theirPawns;
 150         }
 151
 152         assert(opposed | passed | (pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns));
 153
 154         // A not passed pawn is a candidate to become passed if it is free to
 155         // advance and if the number of friendly pawns beside or behind this
 156         // pawn on adjacent files is higher or equal than the number of
 157         // enemy pawns in the forward direction on the adjacent files.
 158         candidate =   !(opposed | passed | backward | isolated)
 159                    && (b = pawn_attack_span(Them, s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != 0
 160                    &&  popcount<Max15>(b) >= popcount<Max15>(pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns);
 161
 162         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 163         // full attack info to evaluate passed pawns. Only the frontmost passed
 164         // pawn on each file is considered a true passed pawn.
 165         if (passed && !doubled)
 166             e->passedPawns[Us] |= s;
 167
 168         // Score this pawn
 169         if (isolated)
 170             value -= Isolated[opposed][f];
 171
 172         if (doubled)
 173             value -= Doubled[opposed][f];
 174
 175         if (backward)
 176             value -= Backward[opposed][f];
 177
 178         if (chain)
 179             value += ChainMember[f] + CandidatePassed[relative_rank(Us, s)] / 2;
 180
 181         if (candidate)
 182         {
 183             value += CandidatePassed[relative_rank(Us, s)];
 184
 185             if (!doubled)
 186                 e->candidatePawns[Us] |= s;
 187         }
 188     }
 189
 190     return value;
 191   }
 192
 193 } // namespace
 194
 195 namespace Pawns {
 196
 197 /// probe() takes a position object as input, computes a Entry object, and returns
 198 /// a pointer to it. The result is also stored in a hash table, so we don't have
 199 /// to recompute everything when the same pawn structure occurs again.
 200
 201 Entry* probe(const Position& pos, Table& entries) {
 202
 203   Key key = pos.pawn_key();
 204   Entry* e = entries[key];
 205
 206   if (e->key == key)
 207       return e;
 208
 209   e->key = key;
 210   e->value = evaluate<WHITE>(pos, e) - evaluate<BLACK>(pos, e);
 211   return e;
 212 }
 213
 214
 215 /// Entry::shelter_storm() calculates shelter and storm penalties for the file
 216 /// the king is on, as well as the two adjacent files.
 217
 218 template<Color Us>
 219 Value Entry::shelter_storm(const Position& pos, Square ksq) {
 220
 221   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 222
 223   Value safety = MaxSafetyBonus;
 224   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & (in_front_bb(Us, rank_of(ksq)) | rank_bb(ksq));
 225   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 226   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 227   Rank rkUs, rkThem;
 228   File kf = std::max(FILE_B, std::min(FILE_G, file_of(ksq)));
 229
 230   for (int f = kf - 1; f <= kf + 1; ++f)
 231   {
 232       b = ourPawns & FileBB[f];
 233       rkUs = b ? relative_rank(Us, backmost_sq(Us, b)) : RANK_1;
 234       safety -= ShelterWeakness[rkUs];
 235
 236       b  = theirPawns & FileBB[f];
 237       rkThem = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 238       safety -= StormDanger[rkUs == RANK_1 ? 0 : rkThem == rkUs + 1 ? 2 : 1][rkThem];
 239   }
 240
 241   return safety;
 242 }
 243
 244
 245 /// Entry::update_safety() calculates and caches a bonus for king safety. It is
 246 /// called only when king square changes, about 20% of total king_safety() calls.
 247
 248 template<Color Us>
 249 Score Entry::update_safety(const Position& pos, Square ksq) {
 250
 251   kingSquares[Us] = ksq;
 252   castleRights[Us] = pos.can_castle(Us);
 253   minKPdistance[Us] = 0;
 254
 255   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 256   if (pawns)
 257       while (!(DistanceRingsBB[ksq][minKPdistance[Us]++] & pawns)) {}
 258
 259   if (relative_rank(Us, ksq) > RANK_4)
 260       return kingSafety[Us] = make_score(0, -16 * minKPdistance[Us]);
 261
 262   Value bonus = shelter_storm<Us>(pos, ksq);
 263
 264   // If we can castle use the bonus after the castle if is bigger
 265   if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, KING_SIDE)))
 266       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
 267
 268   if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, QUEEN_SIDE)))
 269       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
 270
 271   return kingSafety[Us] = make_score(bonus, -16 * minKPdistance[Us]);
 272 }
 273
 274 // Explicit template instantiation
 275 template Score Entry::update_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
 276 template Score Entry::update_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
 277
 278 } // namespace Pawns