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   constexpr Score WeakUnopposed = S( 13, 27);
  39   constexpr Score Attacked2Unsupported = S( 0, 20);
  40
  41   // Connected pawn bonus
  42   constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 48, 86 };
  43
  44   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
  45   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
  46   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  47     { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
  48     { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
  49     { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
  50     { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
  51   };
  52
  53   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
  54   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
  55   // is behind our king.
  56   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  57     { V( 89), V(107), V(123), V(93), V(57), V( 45), V( 51) },
  58     { V( 44), V(-18), V(123), V(46), V(39), V( -7), V( 23) },
  59     { V(  4), V( 52), V(162), V(37), V( 7), V(-14), V( -2) },
  60     { V(-10), V(-14), V( 90), V(15), V( 2), V( -7), V(-16) }
  61   };
  62
  63   #undef S
  64   #undef V
  65
  66   template<Color Us>
  67   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  68
  69     constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  70     constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
  71
  72     Bitboard b, neighbours, stoppers, doubled, support, phalanx;
  73     Bitboard lever, leverPush;
  74     Square s;
  75     bool opposed, backward;
  76     Score score = SCORE_ZERO;
  77     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
  78
  79     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
  80     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
  81
  82     e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = 0;
  83     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
  84     e->pawnAttacks[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
  85
  86     // Unsupported enemy pawns attacked twice by us
  87     score += Attacked2Unsupported * popcount(  theirPawns
  88                                              & pawn_double_attacks_bb<Us>(ourPawns)
  89                                              & ~pawn_attacks_bb<Them>(theirPawns));
  90
  91     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
  92     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
  93     {
  94         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
  95
  96         Rank r = relative_rank(Us, s);
  97
  98         e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
  99
 100         // Flag the pawn
 101         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
 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
 111         // on the adjacent files and cannot be safely advanced.
 112         backward =  !(ourPawns & pawn_attack_span(Them, s + Up))
 113                   && (stoppers & (leverPush | (s + Up)));
 114
 115         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 116         // full attack info to evaluate them. Include also not passed pawns
 117         // which could become passed after one or two pawn pushes when are
 118         // not attacked more times than defended.
 119         if (   !(stoppers ^ lever) ||
 120               (!(stoppers ^ leverPush) && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush)))
 121             e->passedPawns[Us] |= s;
 122
 123         else if (stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5)
 124         {
 125             b = shift<Up>(support) & ~theirPawns;
 126             while (b)
 127                 if (!more_than_one(theirPawns & PawnAttacks[Us][pop_lsb(&b)]))
 128                     e->passedPawns[Us] |= s;
 129         }
 130
 131         // Score this pawn
 132         if (support | phalanx)
 133         {
 134             int v =  Connected[r] * (phalanx ? 3 : 2) / (opposed ? 2 : 1)
 135                    + 17 * popcount(support);
 136
 137             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
 138         }
 139         else if (!neighbours)
 140             score -= Isolated + WeakUnopposed * int(!opposed);
 141
 142         else if (backward)
 143             score -= Backward + WeakUnopposed * int(!opposed);
 144
 145         if (doubled && !support)
 146             score -= Doubled;
 147     }
 148
 149     return score;
 150   }
 151
 152 } // namespace
 153
 154 namespace Pawns {
 155
 156 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 157 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 158 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 159 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 160
 161 Entry* probe(const Position& pos) {
 162
 163   Key key = pos.pawn_key();
 164   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 165
 166   if (e->key == key)
 167       return e;
 168
 169   e->key = key;
 170   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
 171   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 172
 173   return e;
 174 }
 175
 176
 177 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
 178 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 179
 180 template<Color Us>
 181 void Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq, Score& shelter) {
 182
 183   constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 184   constexpr Direction Down = (Us == WHITE ? SOUTH : NORTH);
 185   constexpr Bitboard BlockSquares =  (Rank1BB | Rank2BB | Rank7BB | Rank8BB)
 186                                    & (FileABB | FileHBB);
 187
 188   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
 189   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 190   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 191
 192   Value bonus[] = { (shift<Down>(theirPawns) & BlockSquares & ksq) ? Value(374) : Value(5),
 193                     VALUE_ZERO };
 194
 195   File center = clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
 196   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
 197   {
 198       b = ourPawns & file_bb(f);
 199       Rank ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 200
 201       b = theirPawns & file_bb(f);
 202       Rank theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 203
 204       int d = std::min(f, ~f);
 205       bonus[MG] += ShelterStrength[d][ourRank];
 206
 207       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
 208           bonus[MG] -= 82 * (theirRank == RANK_3), bonus[EG] -= 82 * (theirRank == RANK_3);
 209       else
 210           bonus[MG] -= UnblockedStorm[d][theirRank];
 211   }
 212
 213   if (bonus[MG] > mg_value(shelter))
 214       shelter = make_score(bonus[MG], bonus[EG]);
 215 }
 216
 217
 218 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 219 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 220
 221 template<Color Us>
 222 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 223
 224   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 225   kingSquares[Us] = ksq;
 226   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 227
 228   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 229   int minPawnDist = pawns ? 8 : 0;
 230
 231   if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
 232       minPawnDist = 1;
 233
 234   else while (pawns)
 235       minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 236
 237   Score shelter = make_score(-VALUE_INFINITE, VALUE_ZERO);
 238   evaluate_shelter<Us>(pos, ksq, shelter);
 239
 240   // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
 241   if (pos.can_castle(Us | KING_SIDE))
 242       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1), shelter);
 243
 244   if (pos.can_castle(Us | QUEEN_SIDE))
 245       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1), shelter);
 246
 247   return shelter - make_score(VALUE_ZERO, 16 * minPawnDist);
 248 }
 249
 250 // Explicit template instantiation
 251 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
 252 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 253
 254 } // namespace Pawns