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) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5   Copyright (C) 2015-2019 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
   6
   7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19 */
  20
  21 #include <algorithm>
  22 #include <cassert>
  23
  24 #include "bitboard.h"
  25 #include "pawns.h"
  26 #include "position.h"
  27 #include "thread.h"
  28
  29 namespace {
  30
  31   #define V Value
  32   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
  33
  34   // Pawn penalties
  35   constexpr Score Backward = S( 9, 24);
  36   constexpr Score Doubled  = S(11, 56);
  37   constexpr Score Isolated = S( 5, 15);
  38
  39   // Connected pawn bonus
  40   constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 48, 86 };
  41
  42   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
  43   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
  44   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  45     { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
  46     { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
  47     { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
  48     { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
  49   };
  50
  51   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
  52   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
  53   // is behind our king.
  54   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  55     { V( 89), V(107), V(123), V(93), V(57), V( 45), V( 51) },
  56     { V( 44), V(-18), V(123), V(46), V(39), V( -7), V( 23) },
  57     { V(  4), V( 52), V(162), V(37), V( 7), V(-14), V( -2) },
  58     { V(-10), V(-14), V( 90), V(15), V( 2), V( -7), V(-16) }
  59   };
  60
  61   #undef S
  62   #undef V
  63
  64   template<Color Us>
  65   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  66
  67     constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  68     constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
  69
  70     Bitboard b, neighbours, stoppers, doubled, support, phalanx;
  71     Bitboard lever, leverPush;
  72     Square s;
  73     bool opposed, backward;
  74     Score score = SCORE_ZERO;
  75     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
  76
  77     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
  78     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
  79
  80     e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = e->weakUnopposed[Us] = 0;
  81     e->kingSquares[Us]   = SQ_NONE;
  82     e->pawnAttacks[Us]   = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
  83
  84     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
  85     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
  86     {
  87         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
  88
  89         File f = file_of(s);
  90         Rank r = relative_rank(Us, s);
  91
  92         e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
  93
  94         // Flag the pawn
  95         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
  96         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
  97         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
  98         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
  99         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
 100         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(f);
 101         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
 102         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
 103
 104         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color
 105         // on the adjacent files and cannot be safely advanced.
 106         backward =  !(ourPawns & pawn_attack_span(Them, s + Up))
 107                   && (stoppers & (leverPush | (s + Up)));
 108
 109         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 110         // full attack info to evaluate them. Include also not passed pawns
 111         // which could become passed after one or two pawn pushes when are
 112         // not attacked more times than defended.
 113         if (   !(stoppers ^ lever ^ leverPush)
 114             && (support || !more_than_one(lever))
 115             && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
 116             e->passedPawns[Us] |= s;
 117
 118         else if (stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5)
 119         {
 120             b = shift<Up>(support) & ~theirPawns;
 121             while (b)
 122                 if (!more_than_one(theirPawns & PawnAttacks[Us][pop_lsb(&b)]))
 123                     e->passedPawns[Us] |= s;
 124         }
 125
 126         // Score this pawn
 127         if (support | phalanx)
 128         {
 129             int v =  Connected[r] * (phalanx ? 3 : 2) / (opposed ? 2 : 1)
 130                    + 17 * popcount(support);
 131
 132             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
 133         }
 134         else if (!neighbours)
 135             score -= Isolated, e->weakUnopposed[Us] += !opposed;
 136
 137         else if (backward)
 138             score -= Backward, e->weakUnopposed[Us] += !opposed;
 139
 140         if (doubled && !support)
 141             score -= Doubled;
 142     }
 143
 144     return score;
 145   }
 146
 147 } // namespace
 148
 149 namespace Pawns {
 150
 151 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 152 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 153 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 154 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 155
 156 Entry* probe(const Position& pos) {
 157
 158   Key key = pos.pawn_key();
 159   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 160
 161   if (e->key == key)
 162       return e;
 163
 164   e->key = key;
 165   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
 166   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 167
 168   return e;
 169 }
 170
 171
 172 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
 173 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 174
 175 template<Color Us>
 176 void Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq, Score& shelter) {
 177
 178   constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 179   constexpr Direction Down = (Us == WHITE ? SOUTH : NORTH);
 180   constexpr Bitboard BlockSquares =  (Rank1BB | Rank2BB | Rank7BB | Rank8BB)
 181                                    & (FileABB | FileHBB);
 182
 183   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
 184   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 185   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 186
 187   Value bonus[] = { (shift<Down>(theirPawns) & BlockSquares & ksq) ? Value(374) : Value(5),
 188                     VALUE_ZERO };
 189
 190   File center = clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
 191   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
 192   {
 193       b = ourPawns & file_bb(f);
 194       Rank ourRank = b ? relative_rank(Us, backmost_sq(Us, b)) : RANK_1;
 195
 196       b = theirPawns & file_bb(f);
 197       Rank theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 198
 199       int d = std::min(f, ~f);
 200       bonus[MG] += ShelterStrength[d][ourRank];
 201
 202       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
 203           bonus[MG] -= 82 * (theirRank == RANK_3), bonus[EG] -= 82 * (theirRank == RANK_3);
 204       else
 205           bonus[MG] -= UnblockedStorm[d][theirRank];
 206   }
 207
 208   if (bonus[MG] > mg_value(shelter))
 209       shelter = make_score(bonus[MG], bonus[EG]);
 210 }
 211
 212
 213 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 214 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 215
 216 template<Color Us>
 217 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 218
 219   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 220   kingSquares[Us] = ksq;
 221   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 222
 223   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 224   int minPawnDist = pawns ? 8 : 0;
 225
 226   if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
 227       minPawnDist = 1;
 228
 229   else while (pawns)
 230       minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 231
 232   Score shelter = make_score(-VALUE_INFINITE, VALUE_ZERO);
 233   evaluate_shelter<Us>(pos, ksq, shelter);
 234
 235   // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
 236   if (pos.can_castle(Us | KING_SIDE))
 237       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1), shelter);
 238
 239   if (pos.can_castle(Us | QUEEN_SIDE))
 240       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1), shelter);
 241
 242   return shelter - make_score(VALUE_ZERO, 16 * minPawnDist);
 243 }
 244
 245 // Explicit template instantiation
 246 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
 247 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 248
 249 } // namespace Pawns