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     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