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 <cassert>
  22
  23 #include "bitboard.h"
  24 #include "pawns.h"
  25 #include "position.h"
  26 #include "thread.h"
  27
  28 namespace {
  29
  30   #define V Value
  31   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
  32
  33   // Pawn penalties
  34   constexpr Score Backward = S( 9, 24);
  35   constexpr Score Doubled  = S(11, 56);
  36   constexpr Score Isolated = S( 5, 15);
  37
  38   // Connected pawn bonus
  39   constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 13, 17, 24, 59, 96, 171 };
  40
  41   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
  42   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
  43   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  44     { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
  45     { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
  46     { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
  47     { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
  48   };
  49
  50   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
  51   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
  52   // is behind our king.
  53   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  54     { V( 89), V(107), V(123), V(93), V(57), V( 45), V( 51) },
  55     { V( 44), V(-18), V(123), V(46), V(39), V( -7), V( 23) },
  56     { V(  4), V( 52), V(162), V(37), V( 7), V(-14), V( -2) },
  57     { V(-10), V(-14), V( 90), V(15), V( 2), V( -7), V(-16) }
  58   };
  59
  60   #undef S
  61   #undef V
  62
  63   template<Color Us>
  64   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  65
  66     constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  67     constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
  68
  69     Bitboard b, neighbours, stoppers, doubled, support, phalanx;
  70     Bitboard lever, leverPush;
  71     Square s;
  72     bool opposed, backward;
  73     Score score = SCORE_ZERO;
  74     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
  75
  76     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
  77     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
  78
  79     e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = e->weakUnopposed[Us] = 0;
  80     e->semiopenFiles[Us] = 0xFF;
  81     e->kingSquares[Us]   = SQ_NONE;
  82     e->pawnAttacks[Us]   = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
  83     e->pawnsOnSquares[Us][BLACK] = popcount(ourPawns & DarkSquares);
  84     e->pawnsOnSquares[Us][WHITE] = pos.count<PAWN>(Us) - e->pawnsOnSquares[Us][BLACK];
  85
  86     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
  87     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
  88     {
  89         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
  90
  91         File f = file_of(s);
  92         Rank r = relative_rank(Us, s);
  93
  94         e->semiopenFiles[Us]   &= ~(1 << f);
  95         e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
  96
  97         // Flag the pawn
  98         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
  99         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
 100         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
 101         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
 102         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
 103         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(f);
 104         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
 105         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
 106
 107         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color
 108         // on the adjacent files and cannot be safely advanced.
 109         backward =  !(ourPawns & pawn_attack_span(Them, s + Up))
 110                   && (stoppers & (leverPush | (s + Up)));
 111
 112         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 113         // full attack info to evaluate them. Include also not passed pawns
 114         // which could become passed after one or two pawn pushes when are
 115         // not attacked more times than defended.
 116         if (   !(stoppers ^ lever ^ leverPush)
 117             && (support || !more_than_one(lever))
 118             && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
 119             e->passedPawns[Us] |= s;
 120
 121         else if (stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5)
 122         {
 123             b = shift<Up>(support) & ~theirPawns;
 124             while (b)
 125                 if (!more_than_one(theirPawns & PawnAttacks[Us][pop_lsb(&b)]))
 126                     e->passedPawns[Us] |= s;
 127         }
 128
 129         // Score this pawn
 130         if (support | phalanx)
 131         {
 132             int v = (phalanx ? 3 : 2) * Connected[r];
 133             v = 17 * popcount(support) + (v >> (opposed + 1));
 134             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
 135         }
 136         else if (!neighbours)
 137             score -= Isolated, e->weakUnopposed[Us] += !opposed;
 138
 139         else if (backward)
 140             score -= Backward, e->weakUnopposed[Us] += !opposed;
 141
 142         if (doubled && !support)
 143             score -= Doubled;
 144     }
 145
 146     return score;
 147   }
 148
 149 } // namespace
 150
 151 namespace Pawns {
 152
 153 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 154 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 155 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 156 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 157
 158 Entry* probe(const Position& pos) {
 159
 160   Key key = pos.pawn_key();
 161   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 162
 163   if (e->key == key)
 164       return e;
 165
 166   e->key = key;
 167   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
 168   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 169   e->passedCount= popcount(e->passedPawns[WHITE] | e->passedPawns[BLACK]);
 170
 171   return e;
 172 }
 173
 174
 175 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
 176 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 177
 178 template<Color Us>
 179 Value Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) {
 180
 181   constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 182   constexpr Direction Down = (Us == WHITE ? SOUTH : NORTH);
 183   constexpr Bitboard  BlockRanks = (Us == WHITE ? Rank1BB | Rank2BB : Rank8BB | Rank7BB);
 184
 185   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
 186   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 187   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 188
 189   Value safety = (shift<Down>(theirPawns) & (FileABB | FileHBB) & BlockRanks & ksq) ?
 190                  Value(374) : Value(5);
 191
 192   File center = clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
 193   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
 194   {
 195       b = ourPawns & file_bb(f);
 196       Rank ourRank = b ? relative_rank(Us, backmost_sq(Us, b)) : RANK_1;
 197
 198       b = theirPawns & file_bb(f);
 199       Rank theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 200
 201       int d = std::min(f, ~f);
 202       safety += ShelterStrength[d][ourRank];
 203       safety -= (ourRank && (ourRank == theirRank - 1)) ? 66 * (theirRank == RANK_3)
 204                                                         : UnblockedStorm[d][theirRank];
 205   }
 206
 207   return safety;
 208 }
 209
 210
 211 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 212 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 213
 214 template<Color Us>
 215 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 216
 217   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 218   kingSquares[Us] = ksq;
 219   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 220   int minKingPawnDistance = 0;
 221
 222   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 223   if (pawns)
 224       while (!(DistanceRingBB[ksq][++minKingPawnDistance] & pawns)) {}
 225
 226   Value bonus = evaluate_shelter<Us>(pos, ksq);
 227
 228   // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
 229   if (pos.can_castle(Us | KING_SIDE))
 230       bonus = std::max(bonus, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
 231
 232   if (pos.can_castle(Us | QUEEN_SIDE))
 233       bonus = std::max(bonus, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
 234
 235   return make_score(bonus, -16 * minKingPawnDistance);
 236 }
 237
 238 // Explicit template instantiation
 239 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
 240 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 241
 242 } // namespace Pawns