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) 2008-2013 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 <algorithm>
  21 #include <cassert>
  22
  23 #include "bitboard.h"
  24 #include "bitcount.h"
  25 #include "pawns.h"
  26 #include "position.h"
  27
  28 namespace {
  29
  30   #define V Value
  31   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
  32
  33   // Doubled pawn penalty by opposed flag and file
  34   const Score Doubled[2][FILE_NB] = {
  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   { S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
  38     S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) }};
  39
  40   // Isolated pawn penalty by opposed flag and file
  41   const Score Isolated[2][FILE_NB] = {
  42   { S(37, 45), S(54, 52), S(60, 52), S(60, 52),
  43     S(60, 52), S(60, 52), S(54, 52), S(37, 45) },
  44   { S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
  45     S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30) }};
  46
  47   // Backward pawn penalty by opposed flag and file
  48   const Score Backward[2][FILE_NB] = {
  49   { S(30, 42), S(43, 46), S(49, 46), S(49, 46),
  50     S(49, 46), S(49, 46), S(43, 46), S(30, 42) },
  51   { S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
  52     S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28) }};
  53
  54   // Pawn chain membership bonus by file
  55   const Score ChainMember[FILE_NB][RANK_NB] = {
  56     { S(0, 0), S(14, 0), S(16, 4), S(18,  9), S(56, 56), S(104, 208), S(236, 472) },
  57     { S(0, 0), S(16, 0), S(18, 5), S(20, 10), S(60, 60), S(108, 216), S(240, 480) },
  58     { S(0, 0), S(16, 0), S(18, 5), S(20, 10), S(60, 60), S(108, 216), S(240, 480) },
  59     { S(0, 0), S(17, 0), S(19, 6), S(22, 11), S(66, 66), S(118, 236), S(254, 508) },
  60     { S(0, 0), S(17, 0), S(19, 6), S(22, 11), S(66, 66), S(118, 236), S(254, 508) },
  61     { S(0, 0), S(16, 0), S(18, 5), S(20, 10), S(60, 60), S(108, 216), S(240, 480) },
  62     { S(0, 0), S(16, 0), S(18, 5), S(20, 10), S(60, 60), S(108, 216), S(240, 480) },
  63     { S(0, 0), S(14, 0), S(16, 4), S(18,  9), S(56, 56), S(104, 208), S(236, 472) }
  64   };
  65
  66   // Candidate passed pawn bonus by rank
  67   const Score CandidatePassed[RANK_NB] = {
  68     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
  69     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
  70   };
  71
  72   // Weakness of our pawn shelter in front of the king indexed by [rank]
  73   const Value ShelterWeakness[RANK_NB] =
  74   { V(100), V(0), V(27), V(73), V(92), V(101), V(101) };
  75
  76   // Danger of enemy pawns moving toward our king indexed by
  77   // [no friendly pawn | pawn unblocked | pawn blocked][rank of enemy pawn]
  78   const Value StormDanger[3][RANK_NB] = {
  79   { V( 0),  V(64), V(128), V(51), V(26) },
  80   { V(26),  V(32), V( 96), V(38), V(20) },
  81   { V( 0),  V( 0), V( 64), V(25), V(13) }};
  82
  83   // Max bonus for king safety. Corresponds to start position with all the pawns
  84   // in front of the king and no enemy pawn on the horizont.
  85   const Value MaxSafetyBonus = V(263);
  86
  87   #undef S
  88   #undef V
  89
  90   template<Color Us>
  91   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  92
  93     const Color  Them  = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
  94     const Square Up    = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
  95     const Square Right = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
  96     const Square Left  = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
  97
  98     Bitboard b;
  99     Square s;
 100     File f;
 101     Rank r;
 102     bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
 103     Score value = SCORE_ZERO;
 104     const Square* pl = pos.list<PAWN>(Us);
 105
 106     Bitboard ourPawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 107     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
 108
 109     e->passedPawns[Us] = e->candidatePawns[Us] = 0;
 110     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
 111     e->semiopenFiles[Us] = 0xFF;
 112     e->pawnAttacks[Us] = shift_bb<Right>(ourPawns) | shift_bb<Left>(ourPawns);
 113     e->pawnsOnSquares[Us][BLACK] = popcount<Max15>(ourPawns & DarkSquares);
 114     e->pawnsOnSquares[Us][WHITE] = pos.count<PAWN>(Us) - e->pawnsOnSquares[Us][BLACK];
 115
 116     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 117     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
 118     {
 119         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
 120
 121         f = file_of(s);
 122         r = relative_rank(Us, s);
 123
 124         // This file cannot be semi-open
 125         e->semiopenFiles[Us] &= ~(1 << f);
 126
 127         // Our rank plus previous one. Used for chain detection
 128         b = rank_bb(s) | rank_bb(s - pawn_push(Us));
 129
 130         // Flag the pawn as passed, isolated, doubled or member of a pawn
 131         // chain (but not the backward one).
 132         chain    =   ourPawns   & adjacent_files_bb(f) & b;
 133         isolated = !(ourPawns   & adjacent_files_bb(f));
 134         doubled  =   ourPawns   & forward_bb(Us, s);
 135         opposed  =   theirPawns & forward_bb(Us, s);
 136         passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
 137
 138         // Test for backward pawn.
 139         // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain it cannot
 140         // be backward. If there are friendly pawns behind on adjacent files
 141         // or if can capture an enemy pawn it cannot be backward either.
 142         if (   (passed | isolated | chain)
 143             || (ourPawns & pawn_attack_span(Them, s))
 144             || (pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
 145             backward = false;
 146         else
 147         {
 148             // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
 149             // pawn on adjacent files. We now check whether the pawn is
 150             // backward by looking in the forward direction on the adjacent
 151             // files, and picking the closest pawn there.
 152             b = pawn_attack_span(Us, s) & (ourPawns | theirPawns);
 153             b = pawn_attack_span(Us, s) & rank_bb(backmost_sq(Us, b));
 154
 155             // If we have an enemy pawn in the same or next rank, the pawn is
 156             // backward because it cannot advance without being captured.
 157             backward = (b | shift_bb<Up>(b)) & theirPawns;
 158         }
 159
 160         assert(opposed | passed | (pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns));
 161
 162         // A not passed pawn is a candidate to become passed if it is free to
 163         // advance and if the number of friendly pawns beside or behind this
 164         // pawn on adjacent files is higher or equal than the number of
 165         // enemy pawns in the forward direction on the adjacent files.
 166         candidate =   !(opposed | passed | backward | isolated)
 167                    && (b = pawn_attack_span(Them, s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != 0
 168                    &&  popcount<Max15>(b) >= popcount<Max15>(pawn_attack_span(Us, s) & theirPawns);
 169
 170         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 171         // full attack info to evaluate passed pawns. Only the frontmost passed
 172         // pawn on each file is considered a true passed pawn.
 173         if (passed && !doubled)
 174             e->passedPawns[Us] |= s;
 175
 176         // Score this pawn
 177         if (isolated)
 178             value -= Isolated[opposed][f];
 179
 180         if (doubled)
 181             value -= Doubled[opposed][f];
 182
 183         if (backward)
 184             value -= Backward[opposed][f];
 185
 186         if (chain)
 187             value += opposed ? ChainMember[f][r] / 2 : ChainMember[f][r];
 188
 189         if (candidate)
 190         {
 191             value += CandidatePassed[r];
 192
 193             if (!doubled)
 194                 e->candidatePawns[Us] |= s;
 195         }
 196     }
 197
 198     return value;
 199   }
 200
 201 } // namespace
 202
 203 namespace Pawns {
 204
 205 /// probe() takes a position object as input, computes a Entry object, and returns
 206 /// a pointer to it. The result is also stored in a hash table, so we don't have
 207 /// to recompute everything when the same pawn structure occurs again.
 208
 209 Entry* probe(const Position& pos, Table& entries) {
 210
 211   Key key = pos.pawn_key();
 212   Entry* e = entries[key];
 213
 214   if (e->key == key)
 215       return e;
 216
 217   e->key = key;
 218   e->value = evaluate<WHITE>(pos, e) - evaluate<BLACK>(pos, e);
 219   return e;
 220 }
 221
 222
 223 /// Entry::shelter_storm() calculates shelter and storm penalties for the file
 224 /// the king is on, as well as the two adjacent files.
 225
 226 template<Color Us>
 227 Value Entry::shelter_storm(const Position& pos, Square ksq) {
 228
 229   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 230
 231   Value safety = MaxSafetyBonus;
 232   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & (in_front_bb(Us, rank_of(ksq)) | rank_bb(ksq));
 233   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 234   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 235   Rank rkUs, rkThem;
 236   File kf = std::max(FILE_B, std::min(FILE_G, file_of(ksq)));
 237
 238   for (int f = kf - 1; f <= kf + 1; ++f)
 239   {
 240       b = ourPawns & FileBB[f];
 241       rkUs = b ? relative_rank(Us, backmost_sq(Us, b)) : RANK_1;
 242       safety -= ShelterWeakness[rkUs];
 243
 244       b  = theirPawns & FileBB[f];
 245       rkThem = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
 246       safety -= StormDanger[rkUs == RANK_1 ? 0 : rkThem == rkUs + 1 ? 2 : 1][rkThem];
 247   }
 248
 249   return safety;
 250 }
 251
 252
 253 /// Entry::update_safety() calculates and caches a bonus for king safety. It is
 254 /// called only when king square changes, about 20% of total king_safety() calls.
 255
 256 template<Color Us>
 257 Score Entry::update_safety(const Position& pos, Square ksq) {
 258
 259   kingSquares[Us] = ksq;
 260   castleRights[Us] = pos.can_castle(Us);
 261   minKPdistance[Us] = 0;
 262
 263   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 264   if (pawns)
 265       while (!(DistanceRingsBB[ksq][minKPdistance[Us]++] & pawns)) {}
 266
 267   if (relative_rank(Us, ksq) > RANK_4)
 268       return kingSafety[Us] = make_score(0, -16 * minKPdistance[Us]);
 269
 270   Value bonus = shelter_storm<Us>(pos, ksq);
 271
 272   // If we can castle use the bonus after the castle if is bigger
 273   if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, KING_SIDE)))
 274       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
 275
 276   if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, QUEEN_SIDE)))
 277       bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
 278
 279   return kingSafety[Us] = make_score(bonus, -16 * minKPdistance[Us]);
 280 }
 281
 282 // Explicit template instantiation
 283 template Score Entry::update_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
 284 template Score Entry::update_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
 285
 286 } // namespace Pawns