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 WeakUnopposed = S( 13, 27);
  39   constexpr Score Attacked2Unsupported = S( 0, 20);
  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;
  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     e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = 0;
  84     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
  85     e->pawnAttacks[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
  86
  87     // Unsupported enemy pawns attacked twice by us
  88     score += Attacked2Unsupported * popcount(  theirPawns
  89                                              & pawn_double_attacks_bb<Us>(ourPawns)
  90                                              & ~pawn_attacks_bb<Them>(theirPawns));
  91
  92     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
  93     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
  94     {
  95         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
  96
  97         Rank r = relative_rank(Us, s);
  98
  99         e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
 100
 101         // Flag the pawn
 102         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
 103         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
 104         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
 105         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
 106         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
 107         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(s);
 108         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
 109         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
 110
 111         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color
 112         // on the adjacent files and cannot be safely advanced.
 113         backward =  !(ourPawns & pawn_attack_span(Them, s + Up))
 114                   && (stoppers & (leverPush | (s + Up)));
 115
 116         // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
 117         // full attack info to evaluate them. Include also not passed pawns
 118         // which could become passed after one or two pawn pushes when are
 119         // not attacked more times than defended.
 120         if (   !(stoppers ^ lever) ||
 121               (!(stoppers ^ leverPush) && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush)))
 122             e->passedPawns[Us] |= s;
 123
 124         else if (stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5)
 125         {
 126             b = shift<Up>(support) & ~theirPawns;
 127             while (b)
 128                 if (!more_than_one(theirPawns & PawnAttacks[Us][pop_lsb(&b)]))
 129                     e->passedPawns[Us] |= s;
 130         }
 131
 132         // Score this pawn
 133         if (support | phalanx)
 134         {
 135             int v =  Connected[r] * (phalanx ? 3 : 2) / (opposed ? 2 : 1)
 136                    + 17 * popcount(support);
 137
 138             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
 139         }
 140         else if (!neighbours)
 141             score -= Isolated + WeakUnopposed * int(!opposed);
 142
 143         else if (backward)
 144             score -= Backward + WeakUnopposed * int(!opposed);
 145
 146         if (doubled && !support)
 147             score -= Doubled;
 148     }
 149
 150     return score;
 151   }
 152
 153 } // namespace
 154
 155 namespace Pawns {
 156
 157 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 158 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 159 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 160 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 161
 162 Entry* probe(const Position& pos) {
 163
 164   Key key = pos.pawn_key();
 165   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 166
 167   if (e->key == key)
 168       return e;
 169
 170   e->key = key;
 171   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
 172   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 173
 174   return e;
 175 }
 176
 177
 178 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
 179 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 180
 181 template<Color Us>
 182 void Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq, Score& shelter) {
 183
 184   constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 185
 186   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
 187   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 188   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 189
 190   Value bonus[] = { Value(5), 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, frontmost_sq(Them, 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       bonus[MG] += ShelterStrength[d][ourRank];
 203
 204       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
 205           bonus[MG] -= 82 * (theirRank == RANK_3), bonus[EG] -= 82 * (theirRank == RANK_3);
 206       else
 207           bonus[MG] -= UnblockedStorm[d][theirRank];
 208   }
 209
 210   if (bonus[MG] > mg_value(shelter))
 211       shelter = make_score(bonus[MG], bonus[EG]);
 212 }
 213
 214
 215 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 216 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 217
 218 template<Color Us>
 219 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 220
 221   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 222   kingSquares[Us] = ksq;
 223   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 224
 225   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 226   int minPawnDist = pawns ? 8 : 0;
 227
 228   if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
 229       minPawnDist = 1;
 230
 231   else while (pawns)
 232       minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 233
 234   Score shelter = make_score(-VALUE_INFINITE, VALUE_ZERO);
 235   evaluate_shelter<Us>(pos, ksq, shelter);
 236
 237   // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
 238   if (pos.can_castle(Us | KING_SIDE))
 239       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1), shelter);
 240
 241   if (pos.can_castle(Us | QUEEN_SIDE))
 242       evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1), shelter);
 243
 244   return shelter - make_score(VALUE_ZERO, 16 * minPawnDist);
 245 }
 246
 247 // Explicit template instantiation
 248 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
 249 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 250
 251 } // namespace Pawns