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 BlockedStorm  = S(82, 82);
  37   constexpr Score Doubled       = S(11, 56);
  38   constexpr Score Isolated      = S( 5, 15);
  39   constexpr Score WeakLever     = S( 0, 56);
  40   constexpr Score WeakUnopposed = S(13, 27);
  41
  42   // Connected pawn bonus
  43   constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 48, 86 };
  44
  45   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
  46   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
  47   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  48     { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
  49     { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
  50     { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
  51     { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
  52   };
  53
  54   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
  55   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
  56   // is behind our king. Note that UnblockedStorm[0][1-2] accommodate opponent pawn
  57   // on edge, likely blocked by our king.
  58   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  59     { V( 89), V(-285), V(-185), V(93), V(57), V( 45), V( 51) },
  60     { V( 44), V( -18), V( 123), V(46), V(39), V( -7), V( 23) },
  61     { V(  4), V(  52), V( 162), V(37), V( 7), V(-14), V( -2) },
  62     { V(-10), V( -14), V(  90), V(15), V( 2), V( -7), V(-16) }
  63   };
  64
  65   #undef S
  66   #undef V
  67
  68   template<Color Us>
  69   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  70
  71     constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  72     constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
  73
  74     Bitboard neighbours, stoppers, support, phalanx, opposed;
  75     Bitboard lever, leverPush;
  76     Square s;
  77     bool backward, passed, doubled;
  78     Score score = SCORE_ZERO;
  79     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
  80
  81     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
  82     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
  83
  84     Bitboard doubleAttackThem = pawn_double_attacks_bb<Them>(theirPawns);
  85
  86     e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = 0;
  87     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
  88     e->pawnAttacks[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
  89
  90     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
  91     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
  92     {
  93         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
  94
  95         Rank r = relative_rank(Us, s);
  96
  97         // Flag the pawn
  98         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
  99         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
 100         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
 101         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
 102         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
 103         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(s);
 104         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
 105         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
 106
 107         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color on
 108         // the adjacent files and cannot safely advance. Phalanx and isolated
 109         // pawns will be excluded when the pawn is scored.
 110         backward =  !(neighbours & forward_ranks_bb(Them, s))
 111                   && (stoppers & (leverPush | (s + Up)));
 112
 113         // Span of backward pawns and span behind opposing pawns are not included
 114         // in the pawnAttacksSpan bitboard.
 115         if (!backward || phalanx)
 116         {
 117             if (opposed)
 118                 e->pawnAttacksSpan[Us] |=  pawn_attack_span(Us, s) &
 119                                           ~pawn_attack_span(Us, frontmost_sq(Them, opposed));
 120             else
 121                 e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
 122         }
 123
 124         // A pawn is passed if one of the three following conditions is true:
 125         // (a) there is no stoppers except some levers
 126         // (b) the only stoppers are the leverPush, but we outnumber them
 127         // (c) there is only one front stopper which can be levered.
 128         passed =   !(stoppers ^ lever)
 129                 || (   !(stoppers ^ leverPush)
 130                     && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
 131                 || (   stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5
 132                     && (shift<Up>(support) & ~(theirPawns | doubleAttackThem)));
 133
 134         // Passed pawns will be properly scored later in evaluation when we have
 135         // full attack info.
 136         if (passed)
 137             e->passedPawns[Us] |= s;
 138
 139         // Score this pawn
 140         if (support | phalanx)
 141         {
 142             int v =  Connected[r] * (2 + bool(phalanx) - bool(opposed))
 143                    + 21 * popcount(support);
 144
 145             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
 146         }
 147
 148         else if (!neighbours)
 149             score -=   Isolated
 150                      + WeakUnopposed * !opposed;
 151
 152         else if (backward)
 153             score -=   Backward
 154                      + WeakUnopposed * !opposed;
 155
 156         if (!support)
 157             score -=   Doubled * doubled
 158                      + WeakLever * more_than_one(lever);
 159     }
 160
 161     return score;
 162   }
 163
 164 } // namespace
 165
 166 namespace Pawns {
 167
 168 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 169 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 170 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 171 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 172
 173 Entry* probe(const Position& pos) {
 174
 175   Key key = pos.pawn_key();
 176   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 177
 178   if (e->key == key)
 179       return e;
 180
 181   e->key = key;
 182   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
 183   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 184
 185   return e;
 186 }
 187
 188
 189 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
 190 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 191
 192 template<Color Us>
 193 Score Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) {
 194
 195   constexpr Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 196
 197   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
 198   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 199   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 200
 201   Score bonus = make_score(5, 5);
 202
 203   File center = clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
 204   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
 205   {
 206       b = ourPawns & file_bb(f);
 207       int ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 208
 209       b = theirPawns & file_bb(f);
 210       int theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 211
 212       File d = map_to_queenside(f);
 213       bonus += make_score(ShelterStrength[d][ourRank], 0);
 214
 215       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
 216           bonus -= BlockedStorm * int(theirRank == RANK_3);
 217       else
 218           bonus -= make_score(UnblockedStorm[d][theirRank], 0);
 219   }
 220
 221   return bonus;
 222 }
 223
 224
 225 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 226 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 227
 228 template<Color Us>
 229 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 230
 231   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 232   kingSquares[Us] = ksq;
 233   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 234
 235   Score shelters[3] = { evaluate_shelter<Us>(pos, ksq),
 236                         make_score(-VALUE_INFINITE, 0),
 237                         make_score(-VALUE_INFINITE, 0) };
 238
 239   // If we can castle use the bonus after castling if it is bigger
 240   if (pos.can_castle(Us & KING_SIDE))
 241       shelters[1] = evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1));
 242
 243   if (pos.can_castle(Us & QUEEN_SIDE))
 244       shelters[2] = evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1));
 245
 246   for (int i : {1, 2})
 247      if (mg_value(shelters[i]) > mg_value(shelters[0]))
 248          shelters[0] = shelters[i];
 249
 250   // In endgame we like to bring our king near our closest pawn
 251   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 252   int minPawnDist = pawns ? 8 : 0;
 253
 254   if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
 255       minPawnDist = 1;
 256   else while (pawns)
 257       minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 258
 259   return shelters[0] - make_score(0, 16 * minPawnDist);
 260 }
 261
 262 // Explicit template instantiation
 263 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
 264 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 265
 266 } // namespace Pawns