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) 2008-2012 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 <cassert>
  21
  22 #include "bitboard.h"
  23 #include "bitcount.h"
  24 #include "pawns.h"
  25 #include "position.h"
  26
  27 namespace {
  28
  29   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
  30
  31   // Doubled pawn penalty by opposed flag and file
  32   const Score DoubledPawnPenalty[2][8] = {
  33   { S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
  34     S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) },
  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
  38   // Isolated pawn penalty by opposed flag and file
  39   const Score IsolatedPawnPenalty[2][8] = {
  40   { S(37, 45), S(54, 52), S(60, 52), S(60, 52),
  41     S(60, 52), S(60, 52), S(54, 52), S(37, 45) },
  42   { S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
  43     S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30) }};
  44
  45   // Backward pawn penalty by opposed flag and file
  46   const Score BackwardPawnPenalty[2][8] = {
  47   { S(30, 42), S(43, 46), S(49, 46), S(49, 46),
  48     S(49, 46), S(49, 46), S(43, 46), S(30, 42) },
  49   { S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
  50     S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28) }};
  51
  52   // Pawn chain membership bonus by file
  53   const Score ChainBonus[8] = {
  54     S(11,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(14,-1),
  55     S(14,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(11,-1)
  56   };
  57
  58   // Candidate passed pawn bonus by rank
  59   const Score CandidateBonus[8] = {
  60     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
  61     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
  62   };
  63
  64   const Score PawnStructureWeight = S(233, 201);
  65
  66   #undef S
  67
  68   inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
  69     return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
  70                       (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
  71   }
  72 }
  73
  74
  75 /// PawnInfoTable::pawn_info() takes a position object as input, computes
  76 /// a PawnInfo object, and returns a pointer to it. The result is also stored
  77 /// in an hash table, so we don't have to recompute everything when the same
  78 /// pawn structure occurs again.
  79
  80 PawnInfo* PawnInfoTable::pawn_info(const Position& pos) const {
  81
  82   Key key = pos.pawn_key();
  83   PawnInfo* pi = probe(key);
  84
  85   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
  86   // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
  87   // the information we found the last time instead of recomputing it.
  88   if (pi->key == key)
  89       return pi;
  90
  91   // Initialize PawnInfo entry
  92   pi->key = key;
  93   pi->passedPawns[WHITE] = pi->passedPawns[BLACK] = 0;
  94   pi->kingSquares[WHITE] = pi->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
  95   pi->halfOpenFiles[WHITE] = pi->halfOpenFiles[BLACK] = 0xFF;
  96
  97   // Calculate pawn attacks
  98   Bitboard wPawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
  99   Bitboard bPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
 100   pi->pawnAttacks[WHITE] = ((wPawns << 9) & ~FileABB) | ((wPawns << 7) & ~FileHBB);
 101   pi->pawnAttacks[BLACK] = ((bPawns >> 7) & ~FileABB) | ((bPawns >> 9) & ~FileHBB);
 102
 103   // Evaluate pawns for both colors and weight the result
 104   pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, wPawns, bPawns, pi)
 105              - evaluate_pawns<BLACK>(pos, bPawns, wPawns, pi);
 106
 107   pi->value = apply_weight(pi->value, PawnStructureWeight);
 108
 109   return pi;
 110 }
 111
 112
 113 /// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
 114
 115 template<Color Us>
 116 Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
 117                                     Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) {
 118
 119   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 120
 121   Bitboard b;
 122   Square s;
 123   File f;
 124   Rank r;
 125   bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
 126   Score value = SCORE_ZERO;
 127   const Square* pl = pos.piece_list(Us, PAWN);
 128
 129   // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 130   while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
 131   {
 132       assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
 133
 134       f = file_of(s);
 135       r = rank_of(s);
 136
 137       // This file cannot be half open
 138       pi->halfOpenFiles[Us] &= ~(1 << f);
 139
 140       // Our rank plus previous one. Used for chain detection
 141       b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
 142
 143       // Flag the pawn as passed, isolated, doubled or member of a pawn
 144       // chain (but not the backward one).
 145       passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
 146       doubled  =   ourPawns   & squares_in_front_of(Us, s);
 147       opposed  =   theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
 148       isolated = !(ourPawns   & adjacent_files_bb(f));
 149       chain    =   ourPawns   & adjacent_files_bb(f) & b;
 150
 151       // Test for backward pawn
 152       backward = false;
 153
 154       // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain it cannot
 155       // be backward. If there are friendly pawns behind on adjacent files
 156       // or if can capture an enemy pawn it cannot be backward either.
 157       if (   !(passed | isolated | chain)
 158           && !(ourPawns & attack_span_mask(Them, s))
 159           && !(pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
 160       {
 161           // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
 162           // pawn on adjacent files. We now check whether the pawn is
 163           // backward by looking in the forward direction on the adjacent
 164           // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
 165           b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
 166
 167           // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
 168           // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
 169           while (!(b & (ourPawns | theirPawns)))
 170               Us == WHITE ? b <<= 8 : b >>= 8;
 171
 172           // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the
 173           // enemy pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
 174           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
 175       }
 176
 177       assert(opposed | passed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
 178
 179       // A not passed pawn is a candidate to become passed if it is free to
 180       // advance and if the number of friendly pawns beside or behind this
 181       // pawn on adjacent files is higher or equal than the number of
 182       // enemy pawns in the forward direction on the adjacent files.
 183       candidate =   !(opposed | passed | backward | isolated)
 184                  && (b = attack_span_mask(Them, s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != 0
 185                  &&  popcount<Max15>(b) >= popcount<Max15>(attack_span_mask(Us, s) & theirPawns);
 186
 187       // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 188       // full attack info to evaluate passed pawns. Only the frontmost passed
 189       // pawn on each file is considered a true passed pawn.
 190       if (passed && !doubled)
 191           pi->passedPawns[Us] |= s;
 192
 193       // Score this pawn
 194       if (isolated)
 195           value -= IsolatedPawnPenalty[opposed][f];
 196
 197       if (doubled)
 198           value -= DoubledPawnPenalty[opposed][f];
 199
 200       if (backward)
 201           value -= BackwardPawnPenalty[opposed][f];
 202
 203       if (chain)
 204           value += ChainBonus[f];
 205
 206       if (candidate)
 207           value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
 208   }
 209   return value;
 210 }
 211
 212
 213 /// PawnInfo::updateShelter() calculates and caches king shelter. It is called
 214 /// only when king square changes, about 20% of total king_shelter() calls.
 215 template<Color Us>
 216 Score PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Square ksq) {
 217
 218   const int Shift = (Us == WHITE ? 8 : -8);
 219
 220   Bitboard pawns;
 221   int r, shelter = 0;
 222
 223   if (relative_rank(Us, ksq) <= RANK_4)
 224   {
 225       pawns = pos.pieces(PAWN, Us) & this_and_adjacent_files_bb(file_of(ksq));
 226       r = ksq & (7 << 3);
 227       for (int i = 0; i < 3; i++)
 228       {
 229           r += Shift;
 230           shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] << (6 - i);
 231       }
 232   }
 233   kingSquares[Us] = ksq;
 234   kingShelters[Us] = make_score(shelter, 0);
 235   return kingShelters[Us];
 236 }
 237
 238 // Explicit template instantiation
 239 template Score PawnInfo::updateShelter<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
 240 template Score PawnInfo::updateShelter<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);