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