Small renaming
[stockfish] / 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     Rank r;
96     bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
97     Score value = SCORE_ZERO;
98     const Square* pl = pos.list<PAWN>(Us);
99
100     Bitboard ourPawns = pos.pieces(Us, PAWN);
101     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
102
103     e->passedPawns[Us] = 0;
104     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
105     e->semiopenFiles[Us] = 0xFF;
106     e->pawnAttacks[Us] = shift_bb<Right>(ourPawns) | shift_bb<Left>(ourPawns);
107     e->pawnsOnSquares[Us][BLACK] = popcount<Max15>(ourPawns & DarkSquares);
108     e->pawnsOnSquares[Us][WHITE] = pos.count<PAWN>(Us) - e->pawnsOnSquares[Us][BLACK];
109
110     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
111     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
112     {
113         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
114
115         f = file_of(s);
116         r = rank_of(s);
117
118         // This file cannot be semi-open
119         e->semiopenFiles[Us] &= ~(1 << f);
120
121         // Our rank plus previous one. Used for chain detection
122         b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
123
124         // Flag the pawn as passed, isolated, doubled or member of a pawn
125         // chain (but not the backward one).
126         chain    =   ourPawns   & adjacent_files_bb(f) & b;
127         isolated = !(ourPawns   & adjacent_files_bb(f));
128         doubled  =   ourPawns   & forward_bb(Us, s);
129         opposed  =   theirPawns & forward_bb(Us, s);
130         passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
131
132         // Test for backward pawn
133         backward = false;
134
135         // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain it cannot
136         // be backward. If there are friendly pawns behind on adjacent files
137         // or if can capture an enemy pawn it cannot be backward either.
138         if (   !(passed | isolated | chain)
139             && !(ourPawns & pawn_attack_span(Them, s))
140             && !(pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
141         {
142             // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
143             // pawn on adjacent files. We now check whether the pawn is
144             // backward by looking in the forward direction on the adjacent
145             // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
146             b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
147
148             // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
149             // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
150             while (!(b & (ourPawns | theirPawns)))
151                 b = shift_bb<Up>(b);
152
153             // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the
154             // enemy pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
155             backward = (b | shift_bb<Up>(b)) & theirPawns;
156         }
157
158         assert(opposed | passed | (pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns));
159
160         // A not passed pawn is a candidate to become passed if it is free to
161         // advance and if the number of friendly pawns beside or behind this
162         // pawn on adjacent files is higher or equal than the number of
163         // enemy pawns in the forward direction on the adjacent files.
164         candidate =   !(opposed | passed | backward | isolated)
165                    && (b = pawn_attack_span(Them, s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != 0
166                    &&  popcount<Max15>(b) >= popcount<Max15>(pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns);
167
168         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
169         // full attack info to evaluate passed pawns. Only the frontmost passed
170         // pawn on each file is considered a true passed pawn.
171         if (passed && !doubled)
172             e->passedPawns[Us] |= s;
173
174         // Score this pawn
175         if (isolated)
176             value -= Isolated[opposed][f];
177
178         if (doubled)
179             value -= Doubled[opposed][f];
180
181         if (backward)
182             value -= Backward[opposed][f];
183
184         if (chain)
185             value += ChainMember[f];
186
187         if (candidate)
188             value += CandidatePassed[relative_rank(Us, s)];
189     }
190
191     return value;
192   }
193
194 } // namespace
195
196 namespace Pawns {
197
198 /// probe() takes a position object as input, computes a Entry object, and returns
199 /// a pointer to it. The result is also stored in a hash table, so we don't have
200 /// to recompute everything when the same pawn structure occurs again.
201
202 Entry* probe(const Position& pos, Table& entries) {
203
204   Key key = pos.pawn_key();
205   Entry* e = entries[key];
206
207   if (e->key == key)
208       return e;
209
210   e->key = key;
211   e->value = evaluate<WHITE>(pos, e) - evaluate<BLACK>(pos, e);
212   return e;
213 }
214
215
216 /// Entry::shelter_storm() calculates shelter and storm penalties for the file
217 /// the king is on, as well as the two adjacent files.
218
219 template<Color Us>
220 Value Entry::shelter_storm(const Position& pos, Square ksq) {
221
222   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
223
224   Value safety = MaxSafetyBonus;
225   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & (in_front_bb(Us, rank_of(ksq)) | rank_bb(ksq));
226   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
227   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
228   Rank rkUs, rkThem;
229   File kf = file_of(ksq);
230
231   kf = (kf == FILE_A) ? FILE_B : (kf == FILE_H) ? FILE_G : kf;
232
233   for (int f = kf - 1; f <= kf + 1; f++)
234   {
235       b = ourPawns & FileBB[f];
236       rkUs = b ? relative_rank(Us, Us == WHITE ? lsb(b) : msb(b)) : RANK_1;
237       safety -= ShelterWeakness[rkUs];
238
239       b  = theirPawns & FileBB[f];
240       rkThem = b ? relative_rank(Us, Us == WHITE ? lsb(b) : msb(b)) : RANK_1;
241       safety -= StormDanger[rkUs == RANK_1 ? 0 : rkThem == rkUs + 1 ? 2 : 1][rkThem];
242   }
243
244   return safety;
245 }
246
247
248 /// Entry::update_safety() calculates and caches a bonus for king safety. It is
249 /// called only when king square changes, about 20% of total king_safety() calls.
250
251 template<Color Us>
252 Score Entry::update_safety(const Position& pos, Square ksq) {
253
254   kingSquares[Us] = ksq;
255   castleRights[Us] = pos.can_castle(Us);
256   minKPdistance[Us] = 0;
257
258   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
259   if (pawns)
260       while (!(DistanceRingsBB[ksq][minKPdistance[Us]++] & pawns)) {}
261
262   if (relative_rank(Us, ksq) > RANK_4)
263       return kingSafety[Us] = make_score(0, -16 * minKPdistance[Us]);
264
265   Value bonus = shelter_storm<Us>(pos, ksq);
266
267   // If we can castle use the bonus after the castle if is bigger
268   if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, KING_SIDE)))
269       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
270
271   if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, QUEEN_SIDE)))
272       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
273
274   return kingSafety[Us] = make_score(bonus, -16 * minKPdistance[Us]);
275 }
276
277 // Explicit template instantiation
278 template Score Entry::update_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
279 template Score Entry::update_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
280
281 } // namespace Pawns