9a0059dcec379e7e64a3e20ad43525601aaa8f4d
[stockfish] / 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) 2008-2010 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
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   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
42
43   // Doubled pawn penalty by file
44   const Score DoubledPawnPenalty[8] = {
45     S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
46     S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43)
47   };
48
49   // Isolated pawn penalty by file
50   const Score IsolatedPawnPenalty[8] = {
51     S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
52     S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30)
53   };
54
55   // Backward pawn penalty by file
56   const Score BackwardPawnPenalty[8] = {
57     S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
58     S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28)
59   };
60
61   // Pawn chain membership bonus by file
62   const Score ChainBonus[8] = {
63     S(11,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(14,-1),
64     S(14,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(11,-1)
65   };
66
67   // Candidate passed pawn bonus by rank
68   const Score CandidateBonus[8] = {
69     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
70     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
71   };
72
73   #undef S
74 }
75
76
77 ////
78 //// Functions
79 ////
80
81 /// PawnInfoTable c'tor and d'tor instantiated one each thread
82
83 PawnInfoTable::PawnInfoTable() {
84
85   entries = new PawnInfo[PawnTableSize];
86
87   if (!entries)
88   {
89       std::cerr << "Failed to allocate " << (PawnTableSize * sizeof(PawnInfo))
90                 << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
91       Application::exit_with_failure();
92   }
93   memset(entries, 0, PawnTableSize * sizeof(PawnInfo));
94 }
95
96
97 PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
98
99   delete [] entries;
100 }
101
102
103 /// PawnInfoTable::get_pawn_info() takes a position object as input, computes
104 /// a PawnInfo object, and returns a pointer to it. The result is also stored
105 /// in a hash table, so we don't have to recompute everything when the same
106 /// pawn structure occurs again.
107
108 PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) const {
109
110   assert(pos.is_ok());
111
112   Key key = pos.get_pawn_key();
113   unsigned index = unsigned(key & (PawnTableSize - 1));
114   PawnInfo* pi = entries + index;
115
116   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
117   // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
118   // the information we found the last time instead of recomputing it.
119   if (pi->key == key)
120       return pi;
121
122   // Clear the PawnInfo object, and set the key
123   memset(pi, 0, sizeof(PawnInfo));
124   pi->kingSquares[WHITE] = pi->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
125   pi->key = key;
126
127   // Calculate pawn attacks
128   Bitboard whitePawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
129   Bitboard blackPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
130   pi->pawnAttacks[WHITE] = ((whitePawns << 9) & ~FileABB) | ((whitePawns << 7) & ~FileHBB);
131   pi->pawnAttacks[BLACK] = ((blackPawns >> 7) & ~FileABB) | ((blackPawns >> 9) & ~FileHBB);
132
133   // Evaluate pawns for both colors
134   pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi)
135              - evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
136   return pi;
137 }
138
139
140 /// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
141
142 template<Color Us>
143 Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
144                                     Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) const {
145   Bitboard b;
146   Square s;
147   File f;
148   Rank r;
149   bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
150   Score value = SCORE_ZERO;
151   const BitCountType Max15 = CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
152   const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
153
154   // Initialize halfOpenFiles[]
155   for (f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
156       if (!(ourPawns & file_bb(f)))
157           pi->halfOpenFiles[Us] |= (1 << f);
158
159   // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
160   while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
161   {
162       assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
163
164       f = square_file(s);
165       r = square_rank(s);
166
167       // Our rank plus previous one. Used for chain detection.
168       b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
169
170       // Passed, isolated, doubled or member of a pawn
171       // chain (but not the backward one) ?
172       passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
173       doubled  =   ourPawns   & squares_behind(Us, s);
174       opposed  =   theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
175       isolated = !(ourPawns   & neighboring_files_bb(f));
176       chain    =   ourPawns   & neighboring_files_bb(f) & b;
177
178       // Test for backward pawn
179       //
180       backward = false;
181
182       // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain
183       // it cannot be backward. If can capture an enemy pawn or if
184       // there are friendly pawns behind on neighboring files it cannot
185       // be backward either.
186       if (   !(passed | isolated | chain)
187           && !(ourPawns & attack_span_mask(opposite_color(Us), s))
188           && !(pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
189       {
190           // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
191           // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
192           // backward by looking in the forward direction on the neighboring
193           // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
194           b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
195
196           // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
197           // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
198           while (!(b & (ourPawns | theirPawns)))
199               Us == WHITE ? b <<= 8 : b >>= 8;
200
201           // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the enemy
202           // pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
203           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
204       }
205
206       assert(passed | opposed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
207
208       // Test for candidate passed pawn
209       candidate =   !(opposed | passed)
210                  && (b = attack_span_mask(opposite_color(Us), s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != EmptyBoardBB
211                  &&  count_1s<Max15>(b) >= count_1s<Max15>(attack_span_mask(Us, s) & theirPawns);
212
213       // In order to prevent doubled passed pawns from receiving a too big
214       // bonus, only the frontmost passed pawn on each file is considered as
215       // a true passed pawn.
216       if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(Us, s)))
217           passed = false;
218
219       // Mark the pawn as passed. Pawn will be properly scored in evaluation
220       // because we need full attack info to evaluate passed pawns.
221       if (passed)
222           set_bit(&(pi->passedPawns[Us]), s);
223
224       // Score this pawn
225       if (isolated)
226       {
227           value -= IsolatedPawnPenalty[f];
228           if (!opposed)
229               value -= IsolatedPawnPenalty[f] / 2;
230       }
231       if (doubled)
232           value -= DoubledPawnPenalty[f];
233
234       if (backward)
235       {
236           value -= BackwardPawnPenalty[f];
237           if (!opposed)
238               value -= BackwardPawnPenalty[f] / 2;
239       }
240       if (chain)
241           value += ChainBonus[f];
242
243       if (candidate)
244           value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
245   }
246
247   return value;
248 }
249