In BlockedStorm, theirPawns includes ones attacked by us.
[stockfish] / src / pawns.cpp
1 /*
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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
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11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
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14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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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   constexpr Score WeakLever     = S( 0, 56);
39   constexpr Score WeakUnopposed = S(13, 27);
40
41   constexpr Score BlockedStorm[RANK_NB]  = {S( 0, 0), S( 0, 0), S( 76, 78), S(-10, 15), S(-7, 10), S(-4, 6), S(-1, 2)};
42
43   // Connected pawn bonus
44   constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 48, 86 };
45
46   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
47   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
48   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
49     { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
50     { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
51     { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
52     { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
53   };
54
55   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
56   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
57   // is behind our king. Note that UnblockedStorm[0][1-2] accommodate opponent pawn
58   // on edge, likely blocked by our king.
59   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
60     { V( 85), V(-289), V(-166), V(97), V(50), V( 45), V( 50) },
61     { V( 46), V( -25), V( 122), V(45), V(37), V(-10), V( 20) },
62     { V( -6), V(  51), V( 168), V(34), V(-2), V(-22), V(-14) },
63     { V(-15), V( -11), V( 101), V( 4), V(11), V(-15), V(-29) }
64   };
65
66   #undef S
67   #undef V
68
69   template<Color Us>
70   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
71
72     constexpr Color     Them = ~Us;
73     constexpr Direction Up   = pawn_push(Us);
74
75     Bitboard neighbours, stoppers, support, phalanx, opposed;
76     Bitboard lever, leverPush, blocked;
77     Square s;
78     bool backward, passed, doubled;
79     Score score = SCORE_ZERO;
80     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
81
82     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
83     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
84
85     Bitboard doubleAttackThem = pawn_double_attacks_bb<Them>(theirPawns);
86
87     e->passedPawns[Us] = 0;
88     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
89     e->pawnAttacks[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
90     e->blockedCount += popcount(shift<Up>(ourPawns) & (theirPawns | doubleAttackThem));
91
92     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
93     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
94     {
95         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
96
97         Rank r = relative_rank(Us, s);
98
99         // Flag the pawn
100         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
101         blocked    = theirPawns & (s + Up);
102         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
103         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
104         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
105         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
106         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(s);
107         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
108         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
109
110         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color on
111         // the adjacent files and cannot safely advance.
112         backward =  !(neighbours & forward_ranks_bb(Them, s + Up))
113                   && (leverPush | blocked);
114
115         // Compute additional span if pawn is not backward nor blocked
116         if (!backward && !blocked)
117             e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
118
119         // A pawn is passed if one of the three following conditions is true:
120         // (a) there is no stoppers except some levers
121         // (b) the only stoppers are the leverPush, but we outnumber them
122         // (c) there is only one front stopper which can be levered.
123         //     (Refined in Evaluation::passed)
124         passed =   !(stoppers ^ lever)
125                 || (   !(stoppers ^ leverPush)
126                     && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
127                 || (   stoppers == blocked && r >= RANK_5
128                     && (shift<Up>(support) & ~(theirPawns | doubleAttackThem)));
129
130         passed &= !(forward_file_bb(Us, s) & ourPawns);
131
132         // Passed pawns will be properly scored later in evaluation when we have
133         // full attack info.
134         if (passed)
135             e->passedPawns[Us] |= s;
136
137         // Score this pawn
138         if (support | phalanx)
139         {
140             int v =  Connected[r] * (4 + 2 * bool(phalanx) - 2 * bool(opposed) - bool(blocked)) / 2
141                    + 21 * popcount(support);
142
143             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
144         }
145
146         else if (!neighbours)
147         {
148             score -=   Isolated
149                      + WeakUnopposed * !opposed;
150
151             if (   (ourPawns & forward_file_bb(Them, s))
152                 && popcount(opposed) == 1
153                 && !(theirPawns & adjacent_files_bb(s)))
154                 score -= Doubled;
155         }
156
157         else if (backward)
158             score -=   Backward
159                      + WeakUnopposed * !opposed;
160
161         if (!support)
162             score -=   Doubled * doubled
163                      + WeakLever * more_than_one(lever);
164     }
165
166     return score;
167   }
168
169 } // namespace
170
171 namespace Pawns {
172
173 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
174 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
175 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
176 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
177
178 Entry* probe(const Position& pos) {
179
180   Key key = pos.pawn_key();
181   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
182
183   if (e->key == key)
184       return e;
185
186   e->key = key;
187   e->blockedCount = 0;
188   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
189   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
190
191   return e;
192 }
193
194
195 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
196 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
197
198 template<Color Us>
199 Score Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) {
200
201   constexpr Color Them = ~Us;
202
203   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
204   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us) & ~pawnAttacks[Them];
205   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
206
207   Score bonus = make_score(5, 5);
208
209   File center = Utility::clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
210   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
211   {
212       b = ourPawns & file_bb(f);
213       int ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
214
215       b = theirPawns & file_bb(f);
216       int theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
217
218       int d = edge_distance(f);
219       bonus += make_score(ShelterStrength[d][ourRank], 0);
220
221       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
222           bonus -= BlockedStorm[theirRank];
223       else
224           bonus -= make_score(UnblockedStorm[d][theirRank], 0);
225   }
226
227   return bonus;
228 }
229
230
231 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
232 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
233
234 template<Color Us>
235 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
236
237   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
238   kingSquares[Us] = ksq;
239   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
240   auto compare = [](Score a, Score b) { return mg_value(a) < mg_value(b); };
241
242   Score shelter = evaluate_shelter<Us>(pos, ksq);
243
244   // If we can castle use the bonus after castling if it is bigger
245
246   if (pos.can_castle(Us & KING_SIDE))
247       shelter = std::max(shelter, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)), compare);
248
249   if (pos.can_castle(Us & QUEEN_SIDE))
250       shelter = std::max(shelter, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)), compare);
251
252   // In endgame we like to bring our king near our closest pawn
253   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
254   int minPawnDist = 6;
255
256   if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
257       minPawnDist = 1;
258   else while (pawns)
259       minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
260
261   return shelter - make_score(0, 16 * minPawnDist);
262 }
263
264 // Explicit template instantiation
265 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
266 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
267
268 } // namespace Pawns