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) 2008-2009 Marco Costalba
   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
  21 ////
  22 //// Includes
  23 ////
  24
  25 #include <cassert>
  26 #include <cstring>
  27
  28 #include "bitcount.h"
  29 #include "pawns.h"
  30 #include "position.h"
  31
  32
  33 ////
  34 //// Local definitions
  35 ////
  36
  37 namespace {
  38
  39   /// Constants and variables
  40
  41   // Doubled pawn penalty by file, middle game
  42   const Value DoubledPawnMidgamePenalty[8] = {
  43     Value(13), Value(20), Value(23), Value(23),
  44     Value(23), Value(23), Value(20), Value(13)
  45   };
  46
  47   // Doubled pawn penalty by file, endgame
  48   const Value DoubledPawnEndgamePenalty[8] = {
  49     Value(43), Value(48), Value(48), Value(48),
  50     Value(48), Value(48), Value(48), Value(43)
  51   };
  52
  53   // Isolated pawn penalty by file, middle game
  54   const Value IsolatedPawnMidgamePenalty[8] = {
  55     Value(25), Value(36), Value(40), Value(40),
  56     Value(40), Value(40), Value(36), Value(25)
  57   };
  58
  59   // Isolated pawn penalty by file, endgame
  60   const Value IsolatedPawnEndgamePenalty[8] = {
  61     Value(30), Value(35), Value(35), Value(35),
  62     Value(35), Value(35), Value(35), Value(30)
  63   };
  64
  65   // Backward pawn penalty by file, middle game
  66   const Value BackwardPawnMidgamePenalty[8] = {
  67     Value(20), Value(29), Value(33), Value(33),
  68     Value(33), Value(33), Value(29), Value(20)
  69   };
  70
  71   // Backward pawn penalty by file, endgame
  72   const Value BackwardPawnEndgamePenalty[8] = {
  73     Value(28), Value(31), Value(31), Value(31),
  74     Value(31), Value(31), Value(31), Value(28)
  75   };
  76
  77   // Pawn chain membership bonus by file, middle game
  78   const Value ChainMidgameBonus[8] = {
  79     Value(11), Value(13), Value(13), Value(14),
  80     Value(14), Value(13), Value(13), Value(11)
  81   };
  82
  83   // Pawn chain membership bonus by file, endgame
  84   const Value ChainEndgameBonus[8] = {
  85     Value(-1), Value(-1), Value(-1), Value(-1),
  86     Value(-1), Value(-1), Value(-1), Value(-1)
  87   };
  88
  89   // Candidate passed pawn bonus by rank, middle game
  90   const Value CandidateMidgameBonus[8] = {
  91     Value( 0), Value( 6), Value(6), Value(14),
  92     Value(34), Value(83), Value(0), Value( 0)
  93   };
  94
  95   // Candidate passed pawn bonus by rank, endgame
  96   const Value CandidateEndgameBonus[8] = {
  97     Value( 0), Value( 13), Value(13), Value(29),
  98     Value(68), Value(166), Value( 0), Value( 0)
  99   };
 100
 101   // Pawn storm tables for positions with opposite castling
 102   const int QStormTable[64] = {
 103     0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0,
 104   -22,-22,-22,-14,-6, 0, 0, 0,
 105    -6,-10,-10,-10,-6, 0, 0, 0,
 106     4, 12, 16, 12, 4, 0, 0, 0,
 107    16, 23, 23, 16, 0, 0, 0, 0,
 108    23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
 109    23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
 110     0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0
 111   };
 112
 113   const int KStormTable[64] = {
 114     0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0,
 115     0, 0, 0,-10,-19,-28,-33,-33,
 116     0, 0, 0,-10,-15,-19,-24,-24,
 117     0, 0, 0,  0,  1,  1,  1,  1,
 118     0, 0, 0,  0,  1, 10, 19, 19,
 119     0, 0, 0,  0,  1, 19, 31, 27,
 120     0, 0, 0,  0,  0, 22, 31, 22,
 121     0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0
 122   };
 123
 124   // Pawn storm open file bonuses by file
 125   const int16_t KStormOpenFileBonus[8] = { 31, 31, 18, 0, 0, 0, 0, 0 };
 126   const int16_t QStormOpenFileBonus[8] = { 0, 0, 0, 0, 0, 26, 42, 26 };
 127
 128   // Pawn storm lever bonuses by file
 129   const int StormLeverBonus[8] = { -8, -8, -13, 0, 0, -13, -8, -8 };
 130
 131 }
 132
 133
 134 ////
 135 //// Functions
 136 ////
 137
 138 /// Constructor
 139
 140 PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) {
 141
 142   size = numOfEntries;
 143   entries = new PawnInfo[size];
 144   if (!entries)
 145   {
 146       std::cerr << "Failed to allocate " << (numOfEntries * sizeof(PawnInfo))
 147                 << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
 148       Application::exit_with_failure();
 149   }
 150 }
 151
 152
 153 /// Destructor
 154
 155 PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
 156   delete [] entries;
 157 }
 158
 159
 160 /// PawnInfo::clear() resets to zero the PawnInfo entry. Note that
 161 /// kingSquares[] is initialized to SQ_NONE instead.
 162
 163 void PawnInfo::clear() {
 164
 165   memset(this, 0, sizeof(PawnInfo));
 166   kingSquares[WHITE] = kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
 167 }
 168
 169
 170 /// PawnInfoTable::get_pawn_info() takes a position object as input, computes
 171 /// a PawnInfo object, and returns a pointer to it.  The result is also
 172 /// stored in a hash table, so we don't have to recompute everything when
 173 /// the same pawn structure occurs again.
 174
 175 PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
 176
 177   assert(pos.is_ok());
 178
 179   Key key = pos.get_pawn_key();
 180   int index = int(key & (size - 1));
 181   PawnInfo* pi = entries + index;
 182
 183   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
 184   // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
 185   // the information we found the last time instead of recomputing it.
 186   if (pi->key == key)
 187       return pi;
 188
 189   // Clear the PawnInfo object, and set the key
 190   pi->clear();
 191   pi->key = key;
 192
 193   Value mgValue[2] = {Value(0), Value(0)};
 194   Value egValue[2] = {Value(0), Value(0)};
 195
 196   // Loop through the pawns for both colors
 197   for (Color us = WHITE; us <= BLACK; us++)
 198   {
 199     Color them = opposite_color(us);
 200     Bitboard ourPawns = pos.pawns(us);
 201     Bitboard theirPawns = pos.pawns(them);
 202     Bitboard pawns = ourPawns;
 203
 204     // Initialize pawn storm scores by giving bonuses for open files
 205     for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
 206         if (!(pawns & file_bb(f)))
 207         {
 208             pi->ksStormValue[us] += KStormOpenFileBonus[f];
 209             pi->qsStormValue[us] += QStormOpenFileBonus[f];
 210             pi->halfOpenFiles[us] |= (1 << f);
 211         }
 212
 213     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 214     while (pawns)
 215     {
 216         Square s = pop_1st_bit(&pawns);
 217         File f = square_file(s);
 218         Rank r = square_rank(s);
 219
 220         assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
 221
 222         // Passed, isolated or doubled pawn?
 223         bool passed   = Position::pawn_is_passed(theirPawns, us, s);
 224         bool isolated = Position::pawn_is_isolated(ourPawns, s);
 225         bool doubled  = Position::pawn_is_doubled(ourPawns, us, s);
 226
 227         // We calculate kingside and queenside pawn storm
 228         // scores for both colors. These are used when evaluating
 229         // middle game positions with opposite side castling.
 230         //
 231         // Each pawn is given a base score given by a piece square table
 232         // (KStormTable[] or QStormTable[]). Pawns which seem to have good
 233         // chances of creating an open file by exchanging itself against an
 234         // enemy pawn on an adjacent file gets an additional bonus.
 235
 236         // Kingside pawn storms
 237         int bonus = KStormTable[relative_square(us, s)];
 238         if (f >= FILE_F)
 239         {
 240             Bitboard b = outpost_mask(us, s) & theirPawns & (FileFBB | FileGBB | FileHBB);
 241             while (b)
 242             {
 243                 Square s2 = pop_1st_bit(&b);
 244                 if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
 245                 {
 246                     // The enemy pawn has no pawn beside itself, which makes it
 247                     // particularly vulnerable. Big bonus, especially against a
 248                     // weakness on the rook file.
 249                     if (square_file(s2) == FILE_H)
 250                         bonus += 4*StormLeverBonus[f] - 8*square_distance(s, s2);
 251                     else
 252                         bonus += 2*StormLeverBonus[f] - 4*square_distance(s, s2);
 253                 } else
 254                     // There is at least one enemy pawn beside the enemy pawn we look
 255                     // at, which means that the pawn has somewhat better chances of
 256                     // defending itself by advancing. Smaller bonus.
 257                     bonus += StormLeverBonus[f] - 2*square_distance(s, s2);
 258             }
 259         }
 260         pi->ksStormValue[us] += bonus;
 261
 262         // Queenside pawn storms
 263         bonus = QStormTable[relative_square(us, s)];
 264         if (f <= FILE_C)
 265         {
 266             Bitboard b = outpost_mask(us, s) & theirPawns & (FileABB | FileBBB | FileCBB);
 267             while (b)
 268             {
 269                 Square s2 = pop_1st_bit(&b);
 270                 if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
 271                 {
 272                     // The enemy pawn has no pawn beside itself, which makes it
 273                     // particularly vulnerable. Big bonus, especially against a
 274                     // weakness on the rook file.
 275                     if (square_file(s2) == FILE_A)
 276                         bonus += 4*StormLeverBonus[f] - 16*square_distance(s, s2);
 277                     else
 278                         bonus += 2*StormLeverBonus[f] - 8*square_distance(s, s2);
 279                 } else
 280                     // There is at least one enemy pawn beside the enemy pawn we look
 281                     // at, which means that the pawn has somewhat better chances of
 282                     // defending itself by advancing. Smaller bonus.
 283                     bonus += StormLeverBonus[f] - 4*square_distance(s, s2);
 284             }
 285         }
 286         pi->qsStormValue[us] += bonus;
 287
 288         // Member of a pawn chain (but not the backward one)? We could speed up
 289         // the test a little by introducing an array of masks indexed by color
 290         // and square for doing the test, but because everything is hashed,
 291         // it probably won't make any noticable difference.
 292         bool chain =  ourPawns
 293                     & neighboring_files_bb(f)
 294                     & (rank_bb(r) | rank_bb(r - (us == WHITE ? 1 : -1)));
 295
 296         // Test for backward pawn
 297         //
 298         // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain
 299         // it cannot be backward. If can capture an enemy pawn or if
 300         // there are friendly pawns behind on neighboring files it cannot
 301         // be backward either.
 302         bool backward;
 303         if (   passed
 304             || isolated
 305             || chain
 306             || (pos.pawn_attacks(us, s) & theirPawns)
 307             || (ourPawns & behind_bb(us, r) & neighboring_files_bb(f)))
 308             backward = false;
 309         else
 310         {
 311             // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
 312             // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
 313             // backward by looking in the forward direction on the neighboring
 314             // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
 315             Bitboard b = pos.pawn_attacks(us, s);
 316             if (us == WHITE)
 317             {
 318                 for ( ; !(b & (ourPawns | theirPawns)); b <<= 8);
 319                 backward = (b | (b << 8)) & theirPawns;
 320             }
 321             else
 322             {
 323                 for ( ; !(b & (ourPawns | theirPawns)); b >>= 8);
 324                 backward = (b | (b >> 8)) & theirPawns;
 325             }
 326         }
 327
 328         // Test for candidate passed pawn
 329         bool candidate;
 330         candidate =    !passed
 331                     && !(theirPawns & file_bb(f))
 332                     && (  count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & (behind_bb(us, r) | rank_bb(r)) & ourPawns)
 333                         - count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & in_front_bb(us, r)              & theirPawns)
 334                         >= 0);
 335
 336         // In order to prevent doubled passed pawns from receiving a too big
 337         // bonus, only the frontmost passed pawn on each file is considered as
 338         // a true passed pawn.
 339         if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(us, s)))
 340             passed = false;
 341
 342         // Score this pawn
 343         if (passed)
 344             set_bit(&(pi->passedPawns), s);
 345
 346         if (isolated)
 347         {
 348             mgValue[us] -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f];
 349             egValue[us] -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f];
 350             if (!(theirPawns & file_bb(f)))
 351             {
 352                 mgValue[us] -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f] / 2;
 353                 egValue[us] -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f] / 2;
 354             }
 355         }
 356         if (doubled)
 357         {
 358             mgValue[us] -= DoubledPawnMidgamePenalty[f];
 359             egValue[us] -= DoubledPawnEndgamePenalty[f];
 360         }
 361         if (backward)
 362         {
 363             mgValue[us] -= BackwardPawnMidgamePenalty[f];
 364             egValue[us] -= BackwardPawnEndgamePenalty[f];
 365             if (!(theirPawns & file_bb(f)))
 366             {
 367                 mgValue[us] -= BackwardPawnMidgamePenalty[f] / 2;
 368                 egValue[us] -= BackwardPawnEndgamePenalty[f] / 2;
 369             }
 370         }
 371         if (chain)
 372         {
 373             mgValue[us] += ChainMidgameBonus[f];
 374             egValue[us] += ChainEndgameBonus[f];
 375         }
 376         if (candidate)
 377         {
 378             mgValue[us] += CandidateMidgameBonus[relative_rank(us, s)];
 379             egValue[us] += CandidateEndgameBonus[relative_rank(us, s)];
 380         }
 381     } // while(pawns)
 382   } // for(colors)
 383
 384   pi->mgValue = int16_t(mgValue[WHITE] - mgValue[BLACK]);
 385   pi->egValue = int16_t(egValue[WHITE] - egValue[BLACK]);
 386   return pi;
 387 }
 388
 389
 390 /// PawnInfo::updateShelter calculates and caches king shelter. It is called
 391 /// only when king square changes, about 20% of total get_king_shelter() calls.
 392 int PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Color c, Square ksq) {
 393
 394   unsigned shelter = 0;
 395   Bitboard pawns = pos.pawns(c) & this_and_neighboring_files_bb(ksq);
 396   unsigned r = ksq & (7 << 3);
 397   for (int i = 1, k = (c ? -8 : 8); i < 4; i++)
 398   {
 399       r += k;
 400       shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] * (128 >> i);
 401   }
 402   kingSquares[c] = ksq;
 403   kingShelters[c] = shelter;
 404   return shelter;
 405 }