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) 2015-2020 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 BlockedStorm  = S(82, 82);
  37   constexpr Score Doubled       = S(11, 56);
  38   constexpr Score Isolated      = S( 5, 15);
  39   constexpr Score WeakLever     = S( 0, 56);
  40   constexpr Score WeakUnopposed = S(13, 27);
  41
  42   // Connected pawn bonus
  43   constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 48, 86 };
  44
  45   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
  46   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
  47   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  48     { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
  49     { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
  50     { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
  51     { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
  52   };
  53
  54   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
  55   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
  56   // is behind our king. Note that UnblockedStorm[0][1-2] accommodate opponent pawn
  57   // on edge, likely blocked by our king.
  58   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
  59     { V( 85), V(-289), V(-166), V(97), V(50), V( 45), V( 50) },
  60     { V( 46), V( -25), V( 122), V(45), V(37), V(-10), V( 20) },
  61     { V( -6), V(  51), V( 168), V(34), V(-2), V(-22), V(-14) },
  62     { V(-15), V( -11), V( 101), V( 4), V(11), V(-15), V(-29) }
  63   };
  64
  65   #undef S
  66   #undef V
  67
  68   template<Color Us>
  69   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
  70
  71     constexpr Color     Them = ~Us;
  72     constexpr Direction Up   = pawn_push(Us);
  73
  74     Bitboard neighbours, stoppers, support, phalanx, opposed;
  75     Bitboard lever, leverPush, blocked;
  76     Square s;
  77     bool backward, passed, doubled;
  78     Score score = SCORE_ZERO;
  79     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
  80
  81     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
  82     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
  83
  84     Bitboard doubleAttackThem = pawn_double_attacks_bb<Them>(theirPawns);
  85
  86     e->passedPawns[Us] = 0;
  87     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
  88     e->pawnAttacks[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
  89     e->blockedCount += popcount(shift<Up>(ourPawns) & (theirPawns | doubleAttackThem));
  90
  91     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
  92     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
  93     {
  94         assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
  95
  96         Rank r = relative_rank(Us, s);
  97
  98         // Flag the pawn
  99         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
 100         blocked    = theirPawns & (s + Up);
 101         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
 102         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
 103         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
 104         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
 105         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(s);
 106         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
 107         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
 108
 109         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color on
 110         // the adjacent files and cannot safely advance.
 111         backward =  !(neighbours & forward_ranks_bb(Them, s + Up))
 112                   && (leverPush | blocked);
 113
 114         // Compute additional span if pawn is not backward nor blocked
 115         if (!backward && !blocked)
 116             e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
 117
 118         // A pawn is passed if one of the three following conditions is true:
 119         // (a) there is no stoppers except some levers
 120         // (b) the only stoppers are the leverPush, but we outnumber them
 121         // (c) there is only one front stopper which can be levered.
 122         //     (Refined in Evaluation::passed)
 123         passed =   !(stoppers ^ lever)
 124                 || (   !(stoppers ^ leverPush)
 125                     && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
 126                 || (   stoppers == blocked && r >= RANK_5
 127                     && (shift<Up>(support) & ~(theirPawns | doubleAttackThem)));
 128
 129         passed &= !(forward_file_bb(Us, s) & ourPawns);
 130
 131         // Passed pawns will be properly scored later in evaluation when we have
 132         // full attack info.
 133         if (passed)
 134             e->passedPawns[Us] |= s;
 135
 136         // Score this pawn
 137         if (support | phalanx)
 138         {
 139             int v =  Connected[r] * (4 + 2 * bool(phalanx) - 2 * bool(opposed) - bool(blocked)) / 2
 140                    + 21 * popcount(support);
 141
 142             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
 143         }
 144
 145         else if (!neighbours)
 146         {
 147             score -=   Isolated
 148                      + WeakUnopposed * !opposed;
 149
 150             if (   (ourPawns & forward_file_bb(Them, s))
 151                 && popcount(opposed) == 1
 152                 && !(theirPawns & adjacent_files_bb(s)))
 153                 score -= Doubled;
 154         }
 155
 156         else if (backward)
 157             score -=   Backward
 158                      + WeakUnopposed * !opposed;
 159
 160         if (!support)
 161             score -=   Doubled * doubled
 162                      + WeakLever * more_than_one(lever);
 163     }
 164
 165     return score;
 166   }
 167
 168 } // namespace
 169
 170 namespace Pawns {
 171
 172 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 173 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 174 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 175 /// have to recompute all when the same pawns configuration occurs again.
 176
 177 Entry* probe(const Position& pos) {
 178
 179   Key key = pos.pawn_key();
 180   Entry* e = pos.this_thread()->pawnsTable[key];
 181
 182   if (e->key == key)
 183       return e;
 184
 185   e->key = key;
 186   e->blockedCount = 0;
 187   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
 188   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 189
 190   return e;
 191 }
 192
 193
 194 /// Entry::evaluate_shelter() calculates the shelter bonus and the storm
 195 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 196
 197 template<Color Us>
 198 Score Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) {
 199
 200   constexpr Color Them = ~Us;
 201
 202   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
 203   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
 204   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 205
 206   Score bonus = make_score(5, 5);
 207
 208   File center = Utility::clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
 209   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
 210   {
 211       b = ourPawns & file_bb(f);
 212       int ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 213
 214       b = theirPawns & file_bb(f);
 215       int theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 216
 217       int d = edge_distance(f);
 218       bonus += make_score(ShelterStrength[d][ourRank], 0);
 219
 220       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
 221           bonus -= BlockedStorm * int(theirRank == RANK_3);
 222       else
 223           bonus -= make_score(UnblockedStorm[d][theirRank], 0);
 224   }
 225
 226   return bonus;
 227 }
 228
 229
 230 /// Entry::do_king_safety() calculates a bonus for king safety. It is called only
 231 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 232
 233 template<Color Us>
 234 Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 235
 236   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 237   kingSquares[Us] = ksq;
 238   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 239   auto compare = [](Score a, Score b) { return mg_value(a) < mg_value(b); };
 240
 241   Score shelter = evaluate_shelter<Us>(pos, ksq);
 242
 243   // If we can castle use the bonus after castling if it is bigger
 244
 245   if (pos.can_castle(Us & KING_SIDE))
 246       shelter = std::max(shelter, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)), compare);
 247
 248   if (pos.can_castle(Us & QUEEN_SIDE))
 249       shelter = std::max(shelter, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)), compare);
 250
 251   // In endgame we like to bring our king near our closest pawn
 252   Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
 253   int minPawnDist = 6;
 254
 255   if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
 256       minPawnDist = 1;
 257   else while (pawns)
 258       minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 259
 260   return shelter - make_score(0, 16 * minPawnDist);
 261 }
 262
 263 // Explicit template instantiation
 264 template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
 265 template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 266
 267 } // namespace Pawns