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) 2008-2010 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
  21 ////
  22 //// Includes
  23 ////
  24
  25 #include <cassert>
  26 #include <cstring>
  27
  28 #include "bitcount.h"
  29 #include "pawns.h"
  30 #include "position.h"
  31
  32
  33 ////
  34 //// Local definitions
  35 ////
  36
  37 namespace {
  38
  39   /// Constants and variables
  40
  41   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
  42
  43   // Doubled pawn penalty by file
  44   const Score DoubledPawnPenalty[8] = {
  45     S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
  46     S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43)
  47   };
  48
  49   // Isolated pawn penalty by file
  50   const Score IsolatedPawnPenalty[8] = {
  51     S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
  52     S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30)
  53   };
  54
  55   // Backward pawn penalty by file
  56   const Score BackwardPawnPenalty[8] = {
  57     S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
  58     S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28)
  59   };
  60
  61   // Pawn chain membership bonus by file
  62   const Score ChainBonus[8] = {
  63     S(11,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(14,-1),
  64     S(14,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(11,-1)
  65   };
  66
  67   // Candidate passed pawn bonus by rank
  68   const Score CandidateBonus[8] = {
  69     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
  70     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
  71   };
  72
  73   // UnpairedPawnsTable[] gives a score according to the number
  74   // of panws that do not have an enemy pawn in front of them.
  75   const int UnpairedPawnsTable[8] = { 32, 48, 64, 80, 96, 112, 128, 128 };
  76
  77   // Pawn storm tables for positions with opposite castling
  78   const int QStormTable[64] = {
  79     0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0,
  80   -22,-22,-22,-14,-6, 0, 0, 0,
  81    -6,-10,-10,-10,-6, 0, 0, 0,
  82     4, 12, 16, 12, 4, 0, 0, 0,
  83    16, 23, 23, 16, 0, 0, 0, 0,
  84    23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
  85    23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
  86     0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0
  87   };
  88
  89   const int KStormTable[64] = {
  90     0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0,
  91     0, 0, 0,-10,-19,-28,-33,-33,
  92     0, 0, 0,-10,-15,-19,-24,-24,
  93     0, 0, 0,  0,  1,  1,  1,  1,
  94     0, 0, 0,  0,  1, 10, 19, 19,
  95     0, 0, 0,  0,  1, 19, 31, 27,
  96     0, 0, 0,  0,  0, 22, 31, 22,
  97     0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0
  98   };
  99
 100   // Pawn storm open file bonuses by file
 101   const int16_t KStormOpenFileBonus[8] = { 31, 31, 18, 0, 0, 0, 0, 0 };
 102   const int16_t QStormOpenFileBonus[8] = { 0, 0, 0, 0, 0, 26, 42, 26 };
 103
 104   // Pawn storm lever bonuses by file
 105   const int StormLeverBonus[8] = { -8, -8, -13, 0, 0, -13, -8, -8 };
 106
 107 }
 108
 109
 110 ////
 111 //// Functions
 112 ////
 113
 114 /// Constructor
 115
 116 PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) {
 117
 118   size = numOfEntries;
 119   entries = new PawnInfo[size];
 120   if (!entries)
 121   {
 122       std::cerr << "Failed to allocate " << (numOfEntries * sizeof(PawnInfo))
 123                 << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
 124       Application::exit_with_failure();
 125   }
 126 }
 127
 128
 129 /// Destructor
 130
 131 PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
 132   delete [] entries;
 133 }
 134
 135
 136 /// PawnInfo::clear() resets to zero the PawnInfo entry. Note that
 137 /// kingSquares[] is initialized to SQ_NONE instead.
 138
 139 void PawnInfo::clear() {
 140
 141   memset(this, 0, sizeof(PawnInfo));
 142   kingSquares[WHITE] = kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
 143 }
 144
 145
 146 /// PawnInfoTable::get_pawn_info() takes a position object as input, computes
 147 /// a PawnInfo object, and returns a pointer to it.  The result is also
 148 /// stored in a hash table, so we don't have to recompute everything when
 149 /// the same pawn structure occurs again.
 150
 151 PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
 152
 153   assert(pos.is_ok());
 154
 155   Key key = pos.get_pawn_key();
 156   int index = int(key & (size - 1));
 157   PawnInfo* pi = entries + index;
 158
 159   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
 160   // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
 161   // the information we found the last time instead of recomputing it.
 162   if (pi->key == key)
 163       return pi;
 164
 165   // Clear the PawnInfo object, and set the key
 166   pi->clear();
 167   pi->key = key;
 168
 169   // Calculate pawn attacks
 170   Bitboard whitePawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
 171   Bitboard blackPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
 172   pi->pawnAttacks[WHITE] = ((whitePawns << 9) & ~FileABB) | ((whitePawns << 7) & ~FileHBB);
 173   pi->pawnAttacks[BLACK] = ((blackPawns >> 7) & ~FileABB) | ((blackPawns >> 9) & ~FileHBB);
 174
 175   // Evaluate pawns for both colors
 176   pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi)
 177              - evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
 178   return pi;
 179 }
 180
 181
 182 /// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
 183
 184 template<Color Us>
 185 Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
 186                                     Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) {
 187   Square s;
 188   File f;
 189   Rank r;
 190   bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
 191   int bonus;
 192   Score value = make_score(0, 0);
 193   const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
 194   int unpairedPawnsNum = pos.piece_count(Us, PAWN);
 195
 196   // Initialize pawn storm scores by giving bonuses for open files
 197   for (f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
 198       if (!(ourPawns & file_bb(f)))
 199       {
 200           pi->ksStormValue[Us] += KStormOpenFileBonus[f];
 201           pi->qsStormValue[Us] += QStormOpenFileBonus[f];
 202           pi->halfOpenFiles[Us] |= (1 << f);
 203       }
 204
 205   // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
 206   while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
 207   {
 208       f = square_file(s);
 209       r = square_rank(s);
 210
 211       assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
 212
 213       // Passed, isolated or doubled pawn?
 214       passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
 215       isolated = !(ourPawns & neighboring_files_bb(s));
 216       doubled  = ourPawns & squares_behind(Us, s);
 217       opposed  = theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
 218
 219       // Decrease number of unpaired pawns
 220       if (opposed)
 221           unpairedPawnsNum--;
 222
 223       // We calculate kingside and queenside pawn storm
 224       // scores for both colors. These are used when evaluating
 225       // middle game positions with opposite side castling.
 226       //
 227       // Each pawn is given a base score given by a piece square table
 228       // (KStormTable[] or QStormTable[]). Pawns which seem to have good
 229       // chances of creating an open file by exchanging itself against an
 230       // enemy pawn on an adjacent file gets an additional bonus.
 231
 232       // Kingside pawn storms
 233       bonus = KStormTable[relative_square(Us, s)];
 234       if (f >= FILE_F)
 235       {
 236           Bitboard b = outpost_mask(Us, s) & theirPawns & (FileFBB | FileGBB | FileHBB);
 237           while (b)
 238           {
 239               // Give a bonus according to the distance of the nearest enemy pawn
 240               Square s2 = pop_1st_bit(&b);
 241               int v = StormLeverBonus[f] - 2 * square_distance(s, s2);
 242
 243               // If enemy pawn has no pawn beside itself is particularly vulnerable.
 244               // Big bonus, especially against a weakness on the rook file
 245               if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
 246                   v *= (square_file(s2) == FILE_H ? 4 : 2);
 247
 248               bonus += v;
 249           }
 250       }
 251       pi->ksStormValue[Us] += bonus;
 252
 253       // Queenside pawn storms
 254       bonus = QStormTable[relative_square(Us, s)];
 255       if (f <= FILE_C)
 256       {
 257           Bitboard b = outpost_mask(Us, s) & theirPawns & (FileABB | FileBBB | FileCBB);
 258           while (b)
 259           {
 260               // Give a bonus according to the distance of the nearest enemy pawn
 261               Square s2 = pop_1st_bit(&b);
 262               int v = StormLeverBonus[f] - 4 * square_distance(s, s2);
 263
 264               // If enemy pawn has no pawn beside itself is particularly vulnerable.
 265               // Big bonus, especially against a weakness on the rook file
 266               if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
 267                   v *= (square_file(s2) == FILE_A ? 4 : 2);
 268
 269               bonus += v;
 270           }
 271       }
 272       pi->qsStormValue[Us] += bonus;
 273
 274       // Member of a pawn chain (but not the backward one)? We could speed up
 275       // the test a little by introducing an array of masks indexed by color
 276       // and square for doing the test, but because everything is hashed,
 277       // it probably won't make any noticable difference.
 278       chain =  ourPawns
 279              & neighboring_files_bb(f)
 280              & (rank_bb(r) | rank_bb(r - (Us == WHITE ? 1 : -1)));
 281
 282       // Test for backward pawn
 283       //
 284       // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain
 285       // it cannot be backward. If can capture an enemy pawn or if
 286       // there are friendly pawns behind on neighboring files it cannot
 287       // be backward either.
 288       if (   (passed | isolated | chain)
 289           || (ourPawns & behind_bb(Us, r) & neighboring_files_bb(f))
 290           || (pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
 291           backward = false;
 292       else
 293       {
 294           // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
 295           // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
 296           // backward by looking in the forward direction on the neighboring
 297           // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
 298           Bitboard b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
 299
 300           // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
 301           // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
 302           while (!(b & (ourPawns | theirPawns)))
 303               Us == WHITE ? b <<= 8 : b >>= 8;
 304
 305           // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the enemy
 306           // pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
 307           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
 308       }
 309
 310       // Test for candidate passed pawn
 311       candidate =   !passed
 312                  && !opposed
 313                  && (  count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & (behind_bb(Us, r) | rank_bb(r)) & ourPawns)
 314                      - count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & in_front_bb(Us, r)              & theirPawns)
 315                      >= 0);
 316
 317       // In order to prevent doubled passed pawns from receiving a too big
 318       // bonus, only the frontmost passed pawn on each file is considered as
 319       // a true passed pawn.
 320       if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(Us, s)))
 321           passed = false;
 322
 323       // Score this pawn
 324       if (passed)
 325           set_bit(&(pi->passedPawns), s);
 326
 327       if (isolated)
 328       {
 329           value -= IsolatedPawnPenalty[f];
 330           if (!(theirPawns & file_bb(f)))
 331               value -= IsolatedPawnPenalty[f] / 2;
 332       }
 333       if (doubled)
 334           value -= DoubledPawnPenalty[f];
 335
 336       if (backward)
 337       {
 338           value -= BackwardPawnPenalty[f];
 339           if (!(theirPawns & file_bb(f)))
 340               value -= BackwardPawnPenalty[f] / 2;
 341       }
 342       if (chain)
 343           value += ChainBonus[f];
 344
 345       if (candidate)
 346           value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
 347   }
 348
 349   // Calculate a scale factor to be used to evaluate if position is drawish
 350   pi->factor[Us] = UnpairedPawnsTable[unpairedPawnsNum];
 351
 352   return value;
 353 }
 354
 355
 356 /// PawnInfo::updateShelter calculates and caches king shelter. It is called
 357 /// only when king square changes, about 20% of total get_king_shelter() calls.
 358 int PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Color c, Square ksq) {
 359
 360   unsigned shelter = 0;
 361   Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, c) & this_and_neighboring_files_bb(ksq);
 362   unsigned r = ksq & (7 << 3);
 363   for (int i = 1, k = (c ? -8 : 8); i < 4; i++)
 364   {
 365       r += k;
 366       shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] * (128 >> i);
 367   }
 368   kingSquares[c] = ksq;
 369   kingShelters[c] = shelter;
 370   return shelter;
 371 }