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 Doubled       = S(11, 56);
  37   constexpr Score Isolated      = S( 5, 15);
  38   constexpr Score WeakLever     = S( 0, 56);
  39   constexpr Score WeakUnopposed = S(13, 27);
  40
  41   // Connected pawn bonus
  42   constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 48, 86 };
  43
  44   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
  45   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
  46   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  47     { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
  48     { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
  49     { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
  50     { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
  51   };
  52
  53   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
  54   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
  55   // is behind our king.
  56   // [0][1-2] accommodate opponent pawn on edge (likely blocked by our king)
  57   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  58     { V( 89), V(-285), V(-185), V(93), V(57), V( 45), V( 51) },
  59     { V( 44), V( -18), V( 123), V(46), V(39), V( -7), V( 23) },
  60     { V(  4), V(  52), V( 162), V(37), V( 7), V(-14), V( -2) },
  61     { V(-10), V( -14), V(  90), V(15), V( 2), V( -7), V(-16) }
  62   };
  63
  64   #undef S
  65   #undef V
  66
  67   template<Color Us>
  68   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  69
  70     constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  71     constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
  72
  73     Bitboard b, neighbours, stoppers, doubled, support, phalanx;
  74     Bitboard lever, leverPush;
  75     Square s;
  76     bool opposed, backward, passed;
  77     Score score = SCORE_ZERO;
  78     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
  79
  80     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
  81     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
  82
  83     Bitboard doubleAttackThem = pawn_double_attacks_bb<Them>(theirPawns);
  84
  85     e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = 0;
  86     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
  87     e->pawnAttacks[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
  88
  89     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
  90     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
  91     {
  92         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
  93
  94         Rank r = relative_rank(Us, s);
  95
  96         e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
  97
  98         // Flag the pawn
  99         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
 100         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
 101         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
 102         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
 103         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
 104         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(s);
 105         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
 106         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
 107
 108         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color on
 109         // the adjacent files and cannot safely advance. Phalanx and isolated
 110         // pawns will be excluded when the pawn is scored.
 111         backward =  !(neighbours & forward_ranks_bb(Them, s))
 112                   && (stoppers & (leverPush | (s + Up)));
 113
 114         // A pawn is passed if one of the three following conditions is true:
 115         // (a) there is no stoppers except some levers
 116         // (b) the only stoppers are the leverPush, but we outnumber them
 117         // (c) there is only one front stopper which can be levered.
 118         passed =   !(stoppers ^ lever)
 119                 || (   !(stoppers ^ leverPush)
 120                     && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
 121                 || (   stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5
 122                     && (shift<Up>(support) & ~(theirPawns | doubleAttackThem)));
 123
 124         // Passed pawns will be properly scored later in evaluation when we have
 125         // full attack info.
 126         if (passed)
 127             e->passedPawns[Us] |= s;
 128
 129         // Score this pawn
 130         if (support | phalanx)
 131         {
 132             int v =  Connected[r] * (phalanx ? 3 : 2) / (opposed ? 2 : 1)
 133                    + 17 * popcount(support);
 134
 135             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
 136         }
 137
 138         else if (!neighbours)
 139             score -= Isolated + WeakUnopposed * int(!opposed);
 140
 141         else if (backward)
 142             score -= Backward + WeakUnopposed * int(!opposed);
 143
 144         if (doubled && !support)
 145             score -= Doubled;
 146     }
 147
 148     // Penalize the unsupported and non passed pawns attacked twice by the enemy
 149     b =   ourPawns
 150         & doubleAttackThem
 151         & ~(e->pawnAttacks[Us] | e->passedPawns[Us]);
 152     score -= WeakLever * popcount(b);
 153
 154     return score;
 155   }
 156
 157 } // namespace
 158
 159 namespace Pawns {
 160
 161 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 162 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 163 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 164 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 165
 166 Entry* probe(const Position& pos) {
 167
 168   Key key = pos.pawn_key();
 169   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 170
 171   if (e->key == key)
 172       return e;
 173
 174   e->key = key;
 175   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
 176   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 177
 178   return e;
 179 }
 180
 181
 182 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
 183 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 184
 185 template<Color Us>
 186 void Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq, Score& shelter) {
 187
 188   constexpr Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 189
 190   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
 191   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 192   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 193
 194   Score bonus = make_score(5, 5);
 195
 196   File center = clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
 197   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
 198   {
 199       b = ourPawns & file_bb(f);
 200       Rank ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 201
 202       b = theirPawns & file_bb(f);
 203       Rank theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 204
 205       int d = std::min(f, ~f);
 206       bonus += make_score(ShelterStrength[d][ourRank], 0);
 207
 208       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
 209           bonus -= make_score(82 * (theirRank == RANK_3), 82 * (theirRank == RANK_3));
 210       else
 211           bonus -= make_score(UnblockedStorm[d][theirRank], 0);
 212   }
 213
 214   if (mg_value(bonus) > mg_value(shelter))
 215       shelter = bonus;
 216 }
 217
 218
 219 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 220 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 221
 222 template<Color Us>
 223 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 224
 225   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 226   kingSquares[Us] = ksq;
 227   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 228
 229   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 230   int minPawnDist = pawns ? 8 : 0;
 231
 232   if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
 233       minPawnDist = 1;
 234
 235   else while (pawns)
 236       minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 237
 238   Score shelter = make_score(-VALUE_INFINITE, VALUE_ZERO);
 239   evaluate_shelter<Us>(pos, ksq, shelter);
 240
 241   // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
 242   if (pos.can_castle(Us | KING_SIDE))
 243       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1), shelter);
 244
 245   if (pos.can_castle(Us | QUEEN_SIDE))
 246       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1), shelter);
 247
 248   return shelter - make_score(VALUE_ZERO, 16 * minPawnDist);
 249 }
 250
 251 // Explicit template instantiation
 252 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
 253 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 254
 255 } // namespace Pawns