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) 2015-2016 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   // Isolated pawn penalty by opposed flag
  35   const Score Isolated[2] = { S(45, 40), S(30, 27) };
  36
  37   // Backward pawn penalty by opposed flag
  38   const Score Backward[2] = { S(56, 33), S(41, 19) };
  39
  40   // Unsupported pawn penalty for pawns which are neither isolated or backward
  41   const Score Unsupported = S(17, 8);
  42
  43   // Connected pawn bonus by opposed, phalanx, twice supported and rank
  44   Score Connected[2][2][2][RANK_NB];
  45
  46   // Doubled pawn penalty
  47   const Score Doubled = S(18,38);
  48
  49   // Lever bonus by rank
  50   const Score Lever[RANK_NB] = {
  51     S( 0,  0), S( 0,  0), S(0, 0), S(0, 0),
  52     S(17, 16), S(33, 32), S(0, 0), S(0, 0)
  53   };
  54
  55   // Weakness of our pawn shelter in front of the king by [distance from edge][rank]
  56   const Value ShelterWeakness[][RANK_NB] = {
  57     { V( 97), V(21), V(26), V(51), V(87), V( 89), V( 99) },
  58     { V(120), V( 0), V(28), V(76), V(88), V(103), V(104) },
  59     { V(101), V( 7), V(54), V(78), V(77), V( 92), V(101) },
  60     { V( 80), V(11), V(44), V(68), V(87), V( 90), V(119) }
  61   };
  62
  63   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [type][distance from edge][rank]
  64   const Value StormDanger[][4][RANK_NB] = {
  65     { { V( 0),  V(  67), V( 134), V(38), V(32) },
  66       { V( 0),  V(  57), V( 139), V(37), V(22) },
  67       { V( 0),  V(  43), V( 115), V(43), V(27) },
  68       { V( 0),  V(  68), V( 124), V(57), V(32) } },
  69     { { V(20),  V(  43), V( 100), V(56), V(20) },
  70       { V(23),  V(  20), V(  98), V(40), V(15) },
  71       { V(23),  V(  39), V( 103), V(36), V(18) },
  72       { V(28),  V(  19), V( 108), V(42), V(26) } },
  73     { { V( 0),  V(   0), V(  75), V(14), V( 2) },
  74       { V( 0),  V(   0), V( 150), V(30), V( 4) },
  75       { V( 0),  V(   0), V( 160), V(22), V( 5) },
  76       { V( 0),  V(   0), V( 166), V(24), V(13) } },
  77     { { V( 0),  V(-283), V(-281), V(57), V(31) },
  78       { V( 0),  V(  58), V( 141), V(39), V(18) },
  79       { V( 0),  V(  65), V( 142), V(48), V(32) },
  80       { V( 0),  V(  60), V( 126), V(51), V(19) } }
  81   };
  82
  83   // Max bonus for king safety. Corresponds to start position with all the pawns
  84   // in front of the king and no enemy pawn on the horizon.
  85   const Value MaxSafetyBonus = V(258);
  86
  87   #undef S
  88   #undef V
  89
  90   template<Color Us>
  91   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  92
  93     const Color  Them  = (Us == WHITE ? BLACK      : WHITE);
  94     const Square Up    = (Us == WHITE ? NORTH      : SOUTH);
  95     const Square Right = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  96     const Square Left  = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  97
  98     Bitboard b, neighbours, stoppers, doubled, supported, phalanx;
  99     Square s;
 100     bool opposed, lever, connected, backward;
 101     Score score = SCORE_ZERO;
 102     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
 103     const Bitboard* pawnAttacksBB = StepAttacksBB[make_piece(Us, PAWN)];
 104
 105     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(Us  , PAWN);
 106     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
 107
 108     e->passedPawns[Us]   = e->pawnAttacksSpan[Us] = 0;
 109     e->semiopenFiles[Us] = 0xFF;
 110     e->kingSquares[Us]   = SQ_NONE;
 111     e->pawnAttacks[Us]   = shift<Right>(ourPawns) | shift<Left>(ourPawns);
 112     e->pawnsOnSquares[Us][BLACK] = popcount(ourPawns & DarkSquares);
 113     e->pawnsOnSquares[Us][WHITE] = pos.count<PAWN>(Us) - e->pawnsOnSquares[Us][BLACK];
 114
 115     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 116     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
 117     {
 118         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
 119
 120         File f = file_of(s);
 121
 122         e->semiopenFiles[Us]   &= ~(1 << f);
 123         e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
 124
 125         // Flag the pawn
 126         opposed    = theirPawns & forward_bb(Us, s);
 127         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s);
 128         lever      = theirPawns & pawnAttacksBB[s];
 129         doubled    = ourPawns   & (s + Up);
 130         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(f);
 131         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
 132         supported  = neighbours & rank_bb(s - Up);
 133         connected  = supported | phalanx;
 134
 135         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color on the
 136         // adjacent files and cannot be safely advanced.
 137         if (!neighbours || lever || relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
 138             backward = false;
 139         else
 140         {
 141             // Find the backmost rank with neighbours or stoppers
 142             b = rank_bb(backmost_sq(Us, neighbours | stoppers));
 143
 144             // The pawn is backward when it cannot safely progress to that rank:
 145             // either there is a stopper in the way on this rank, or there is a
 146             // stopper on adjacent file which controls the way to that rank.
 147             backward = (b | shift<Up>(b & adjacent_files_bb(f))) & stoppers;
 148
 149             assert(!backward || !(pawn_attack_span(Them, s + Up) & neighbours));
 150         }
 151
 152         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 153         // full attack info to evaluate them.
 154         if (!stoppers && !(ourPawns & forward_bb(Us, s)))
 155             e->passedPawns[Us] |= s;
 156
 157         // Score this pawn
 158         if (!neighbours)
 159             score -= Isolated[opposed];
 160
 161         else if (backward)
 162             score -= Backward[opposed];
 163
 164         else if (!supported)
 165             score -= Unsupported;
 166
 167         if (connected)
 168             score += Connected[opposed][!!phalanx][more_than_one(supported)][relative_rank(Us, s)];
 169
 170         if (doubled)
 171             score -= Doubled;
 172
 173         if (lever)
 174             score += Lever[relative_rank(Us, s)];
 175     }
 176
 177     return score;
 178   }
 179
 180 } // namespace
 181
 182 namespace Pawns {
 183
 184 /// Pawns::init() initializes some tables needed by evaluation. Instead of using
 185 /// hard-coded tables, when makes sense, we prefer to calculate them with a formula
 186 /// to reduce independent parameters and to allow easier tuning and better insight.
 187
 188 void init() {
 189
 190   static const int Seed[RANK_NB] = { 0, 8, 19, 13, 71, 94, 169, 324 };
 191
 192   for (int opposed = 0; opposed <= 1; ++opposed)
 193       for (int phalanx = 0; phalanx <= 1; ++phalanx)
 194           for (int apex = 0; apex <= 1; ++apex)
 195               for (Rank r = RANK_2; r < RANK_8; ++r)
 196   {
 197       int v = (Seed[r] + (phalanx ? (Seed[r + 1] - Seed[r]) / 2 : 0)) >> opposed;
 198       v += (apex ? v / 2 : 0);
 199       Connected[opposed][phalanx][apex][r] = make_score(v, v * 5 / 8);
 200   }
 201 }
 202
 203
 204 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 205 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 206 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 207 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 208
 209 Entry* probe(const Position& pos) {
 210
 211   Key key = pos.pawn_key();
 212   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 213
 214   if (e->key == key)
 215       return e;
 216
 217   e->key = key;
 218   e->score = evaluate<WHITE>(pos, e) - evaluate<BLACK>(pos, e);
 219   e->asymmetry = popcount(e->semiopenFiles[WHITE] ^ e->semiopenFiles[BLACK]);
 220   e->openFiles = popcount(e->semiopenFiles[WHITE] & e->semiopenFiles[BLACK]);
 221   return e;
 222 }
 223
 224
 225 /// Entry::shelter_storm() calculates shelter and storm penalties for the file
 226 /// the king is on, as well as the two adjacent files.
 227
 228 template<Color Us>
 229 Value Entry::shelter_storm(const Position& pos, Square ksq) {
 230
 231   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 232
 233   enum { NoFriendlyPawn, Unblocked, BlockedByPawn, BlockedByKing };
 234
 235   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & (in_front_bb(Us, rank_of(ksq)) | rank_bb(ksq));
 236   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 237   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 238   Value safety = MaxSafetyBonus;
 239   File center = std::max(FILE_B, std::min(FILE_G, file_of(ksq)));
 240
 241   for (File f = center - File(1); f <= center + File(1); ++f)
 242   {
 243       b = ourPawns & file_bb(f);
 244       Rank rkUs = b ? relative_rank(Us, backmost_sq(Us, b)) : RANK_1;
 245
 246       b  = theirPawns & file_bb(f);
 247       Rank rkThem = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 248
 249       safety -=  ShelterWeakness[std::min(f, FILE_H - f)][rkUs]
 250                + StormDanger
 251                  [f == file_of(ksq) && rkThem == relative_rank(Us, ksq) + 1 ? BlockedByKing  :
 252                   rkUs   == RANK_1                                          ? NoFriendlyPawn :
 253                   rkThem == rkUs + 1                                        ? BlockedByPawn  : Unblocked]
 254                  [std::min(f, FILE_H - f)][rkThem];
 255   }
 256
 257   return safety;
 258 }
 259
 260
 261 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 262 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 263
 264 template<Color Us>
 265 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos, Square ksq) {
 266
 267   kingSquares[Us] = ksq;
 268   castlingRights[Us] = pos.can_castle(Us);
 269   int minKingPawnDistance = 0;
 270
 271   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 272   if (pawns)
 273       while (!(DistanceRingBB[ksq][minKingPawnDistance++] & pawns)) {}
 274
 275   Value bonus = shelter_storm<Us>(pos, ksq);
 276
 277   // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
 278   if (pos.can_castle(MakeCastling<Us, KING_SIDE>::right))
 279       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
 280
 281   if (pos.can_castle(MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right))
 282       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
 283
 284   return make_score(bonus, -16 * minKingPawnDistance);
 285 }
 286
 287 // Explicit template instantiation
 288 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
 289 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
 290
 291 } // namespace Pawns