]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/endgame.cpp
Endgame's apply() method can be 'const'
[stockfish] / src / endgame.cpp
index f01f75a0171ff2df2b41f888e489531b5d65aef0..f59456bdc5adfe6d7c0954ef3bd182e4ee65ad81 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008 Marco Costalba
+  Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 #include <cassert>
 
 #include "bitbase.h"
+#include "bitcount.h"
 #include "endgame.h"
 
 
-////
-//// Constants and variables
-////
-
-/// Evaluation functions
-
-// Generic "mate lone king" eval
-EvaluationFunction<KXK> EvaluateKXK(WHITE), EvaluateKKX(BLACK);
-
-// K and two minors vs K and one or two minors
-EvaluationFunction<KmmKm> EvaluateKmmKm(WHITE);
-
-EvaluationFunction<KBNK> EvaluateKBNK(WHITE), EvaluateKKBN(BLACK); // KBN vs K
-EvaluationFunction<KPK> EvaluateKPK(WHITE), EvaluateKKP(BLACK);    // KP vs K
-EvaluationFunction<KRKP> EvaluateKRKP(WHITE), EvaluateKPKR(BLACK); // KR vs KP
-EvaluationFunction<KRKB> EvaluateKRKB(WHITE), EvaluateKBKR(BLACK); // KR vs KB
-EvaluationFunction<KRKN> EvaluateKRKN(WHITE), EvaluateKNKR(BLACK); // KR vs KN
-EvaluationFunction<KQKR> EvaluateKQKR(WHITE), EvaluateKRKQ(BLACK); // KQ vs KR
-EvaluationFunction<KBBKN> EvaluateKBBKN(WHITE), EvaluateKNKBB(BLACK); // KBB vs KN
-
-
-/// Scaling functions
-
-// KBP vs K
-KBPKScalingFunction ScaleKBPK = KBPKScalingFunction(WHITE);
-KBPKScalingFunction ScaleKKBP = KBPKScalingFunction(BLACK);
-
-// KQ vs KRP
-KQKRPScalingFunction ScaleKQKRP = KQKRPScalingFunction(WHITE);
-KQKRPScalingFunction ScaleKRPKQ = KQKRPScalingFunction(BLACK);
-
-// KRP vs KR
-KRPKRScalingFunction ScaleKRPKR = KRPKRScalingFunction(WHITE);
-KRPKRScalingFunction ScaleKRKRP = KRPKRScalingFunction(BLACK);
-
-// KRPP vs KRP
-KRPPKRPScalingFunction ScaleKRPPKRP = KRPPKRPScalingFunction(WHITE);
-KRPPKRPScalingFunction ScaleKRPKRPP = KRPPKRPScalingFunction(BLACK);
-
-// King and pawns vs king
-KPsKScalingFunction ScaleKPsK = KPsKScalingFunction(WHITE);
-KPsKScalingFunction ScaleKKPs = KPsKScalingFunction(BLACK);
-
-// KBP vs KB
-KBPKBScalingFunction ScaleKBPKB = KBPKBScalingFunction(WHITE);
-KBPKBScalingFunction ScaleKBKBP = KBPKBScalingFunction(BLACK);
-
-// KBP vs KN
-KBPKNScalingFunction ScaleKBPKN = KBPKNScalingFunction(WHITE);
-KBPKNScalingFunction ScaleKNKBP = KBPKNScalingFunction(BLACK);
-
-// KNP vs K
-KNPKScalingFunction ScaleKNPK = KNPKScalingFunction(WHITE);
-KNPKScalingFunction ScaleKKNP = KNPKScalingFunction(BLACK);
-
-// KPKP
-KPKPScalingFunction ScaleKPKPw = KPKPScalingFunction(WHITE);
-KPKPScalingFunction ScaleKPKPb = KPKPScalingFunction(BLACK);
-
-
 ////
 //// Local definitions
 ////
@@ -158,33 +99,12 @@ namespace {
 //// Functions
 ////
 
-/// Constructors
-
-EndgameEvaluationFunction::EndgameEvaluationFunction(Color c) : strongerSide(c) {
-  weakerSide = opposite_color(strongerSide);
-}
-
-ScalingFunction::ScalingFunction(Color c) : strongerSide(c) {
-  weakerSide = opposite_color(c);
-}
-
-KBPKScalingFunction::KBPKScalingFunction(Color c)       : ScalingFunction(c) {}
-KQKRPScalingFunction::KQKRPScalingFunction(Color c)     : ScalingFunction(c) {}
-KRPKRScalingFunction::KRPKRScalingFunction(Color c)     : ScalingFunction(c) {}
-KRPPKRPScalingFunction::KRPPKRPScalingFunction(Color c) : ScalingFunction(c) {}
-KPsKScalingFunction::KPsKScalingFunction(Color c)       : ScalingFunction(c) {}
-KBPKBScalingFunction::KBPKBScalingFunction(Color c)     : ScalingFunction(c) {}
-KBPKNScalingFunction::KBPKNScalingFunction(Color c)     : ScalingFunction(c) {}
-KNPKScalingFunction::KNPKScalingFunction(Color c)       : ScalingFunction(c) {}
-KPKPScalingFunction::KPKPScalingFunction(Color c)       : ScalingFunction(c) {}
-
-
 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
 /// King and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KXK>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KXK>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));
   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == Value(0));
@@ -210,7 +130,7 @@ Value EvaluationFunction<KXK>::apply(const Position& pos) {
 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
 /// defending king towards a corner square of the right color.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KBNK>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KBNK>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));
   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == Value(0));
@@ -239,7 +159,7 @@ Value EvaluationFunction<KBNK>::apply(const Position& pos) {
 
 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KPK>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KPK>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == Value(0));
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));
@@ -287,7 +207,7 @@ Value EvaluationFunction<KPK>::apply(const Position& pos) {
 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
 /// away.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KRKP>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KRKP>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -344,7 +264,7 @@ Value EvaluationFunction<KRKP>::apply(const Position& pos) {
 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KRKB>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KRKB>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -360,7 +280,7 @@ Value EvaluationFunction<KRKB>::apply(const Position& pos) {
 /// KR vs KN.  The attacking side has slightly better winning chances than
 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KRKN>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KRKN>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -384,7 +304,7 @@ Value EvaluationFunction<KRKN>::apply(const Position& pos) {
 /// for the defending side in the search, this is usually sufficient to be
 /// able to win KQ vs KR.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KQKR>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KQKR>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -403,13 +323,13 @@ Value EvaluationFunction<KQKR>::apply(const Position& pos) {
 }
 
 template<>
-Value EvaluationFunction<KBBKN>::apply(const Position& pos) {
+Value EvaluationFunction<KBBKN>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 2);
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == 2*BishopValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMidgame);
-  assert(pos.pawns() == EmptyBoardBB);
+  assert(pos.pieces(PAWN) == EmptyBoardBB);
 
   Value result = BishopValueEndgame;
   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
@@ -423,24 +343,31 @@ Value EvaluationFunction<KBBKN>::apply(const Position& pos) {
   result += Value(square_distance(bksq, nsq) * 32);
 
   // Bonus for restricting the knight's mobility
-  result += Value((8 - count_1s_max_15(pos.piece_attacks<KNIGHT>(nsq))) * 8);
+  result += Value((8 - count_1s_max_15(pos.attacks_from<KNIGHT>(nsq))) * 8);
 
   return (strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result);
 }
 
+
+/// K and two minors vs K and one or two minors or K and two knights against
+/// king alone are always draw.
 template<>
-Value EvaluationFunction<KmmKm>::apply(const Position &pos) {
+Value EvaluationFunction<KmmKm>::apply(const Position&) const {
   return Value(0);
 }
 
+template<>
+Value EvaluationFunction<KNNK>::apply(const Position&) const {
+  return Value(0);
+}
 
 /// KBPKScalingFunction scales endgames where the stronger side has king,
 /// bishop and one or more pawns. It checks for draws with rook pawns and a
 /// bishop of the wrong color. If such a draw is detected, ScaleFactor(0) is
 /// returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
 /// will be used.
-
-ScaleFactor KBPKScalingFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KBPsK>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
@@ -449,7 +376,7 @@ ScaleFactor KBPKScalingFunction::apply(const Position& pos) {
   // No assertions about the material of weakerSide, because we want draws to
   // be detected even when the weaker side has some pawns.
 
-  Bitboard pawns = pos.pawns(strongerSide);
+  Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, strongerSide);
   File pawnFile = square_file(pos.piece_list(strongerSide, PAWN, 0));
 
   // All pawns are on a single rook file ?
@@ -466,7 +393,6 @@ ScaleFactor KBPKScalingFunction::apply(const Position& pos) {
           // The bishop has the wrong color, and the defending king is on the
           // file of the pawn(s) or the neighboring file. Find the rank of the
           // frontmost pawn.
-
           Rank rank;
           if (strongerSide == WHITE)
           {
@@ -494,8 +420,8 @@ ScaleFactor KBPKScalingFunction::apply(const Position& pos) {
 /// king and queen, while the weaker side has at least a rook and a pawn.
 /// It tests for fortress draws with a rook on the third rank defended by
 /// a pawn.
-
-ScaleFactor KQKRPScalingFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KQKRPs>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, QUEEN) == 1);
@@ -506,12 +432,12 @@ ScaleFactor KQKRPScalingFunction::apply(const Position& pos) {
   Square kingSq = pos.king_square(weakerSide);
   if (   relative_rank(weakerSide, kingSq) <= RANK_2
       && relative_rank(weakerSide, pos.king_square(strongerSide)) >= RANK_4
-      && (pos.rooks(weakerSide) & relative_rank_bb(weakerSide, RANK_3))
-      && (pos.pawns(weakerSide) & relative_rank_bb(weakerSide, RANK_2))
-      && (pos.piece_attacks<KING>(kingSq) & pos.pawns(weakerSide)))
+      && (pos.pieces(ROOK, weakerSide) & relative_rank_bb(weakerSide, RANK_3))
+      && (pos.pieces(PAWN, weakerSide) & relative_rank_bb(weakerSide, RANK_2))
+      && (pos.attacks_from<KING>(kingSq) & pos.pieces(PAWN, weakerSide)))
   {
       Square rsq = pos.piece_list(weakerSide, ROOK, 0);
-      if (pos.pawn_attacks(strongerSide, rsq) & pos.pawns(weakerSide))
+      if (pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongerSide) & pos.pieces(PAWN, weakerSide))
           return ScaleFactor(0);
   }
   return SCALE_FACTOR_NONE;
@@ -525,8 +451,8 @@ ScaleFactor KQKRPScalingFunction::apply(const Position& pos) {
 ///
 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and not very pretty.
-
-ScaleFactor KRPKRScalingFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KRPKR>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
@@ -643,8 +569,8 @@ ScaleFactor KRPKRScalingFunction::apply(const Position &pos) {
 /// KRPPKRPScalingFunction scales KRPP vs KRP endgames. There is only a
 /// single pattern: If the stronger side has no pawns and the defending king
 /// is actively placed, the position is drawish.
-
-ScaleFactor KRPPKRPScalingFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KRPPKRP>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
@@ -682,15 +608,15 @@ ScaleFactor KRPPKRPScalingFunction::apply(const Position &pos) {
 /// KPsKScalingFunction scales endgames with king and two or more pawns
 /// against king. There is just a single rule here: If all pawns are on
 /// the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
-
-ScaleFactor KPsKScalingFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KPsK>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == Value(0));
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 2);
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));
   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
 
-  Bitboard pawns = pos.pawns(strongerSide);
+  Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, strongerSide);
 
   // Are all pawns on the 'a' file?
   if ((pawns & ~FileABB) == EmptyBoardBB)
@@ -728,8 +654,8 @@ ScaleFactor KPsKScalingFunction::apply(const Position &pos) {
 /// square of the king is not of the same color as the stronger side's bishop,
 /// it's a draw. If the two bishops have opposite color, it's almost always
 /// a draw.
-
-ScaleFactor KBPKBScalingFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KBPKB>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
@@ -768,9 +694,9 @@ ScaleFactor KBPKBScalingFunction::apply(const Position &pos) {
       else
       {
           Bitboard ray = ray_bb(pawnSq, (strongerSide == WHITE)? SIGNED_DIR_N : SIGNED_DIR_S);
-          if (ray & pos.kings(weakerSide))
+          if (ray & pos.pieces(KING, weakerSide))
               return ScaleFactor(0);
-          if(  (pos.piece_attacks<BISHOP>(weakerBishopSq) & ray)
+          if(  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakerBishopSq) & ray)
              && square_distance(weakerBishopSq, pawnSq) >= 3)
               return ScaleFactor(0);
       }
@@ -779,12 +705,86 @@ ScaleFactor KBPKBScalingFunction::apply(const Position &pos) {
 }
 
 
+/// KBPPKBScalingFunction scales KBPP vs KB endgames. It detects a few basic
+/// draws with opposite-colored bishops.
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KBPPKB>::apply(const Position& pos) const {
+
+  assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
+  assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
+  assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
+  assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMidgame);
+  assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
+  assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
+
+  Square wbsq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP, 0);
+  Square bbsq = pos.piece_list(weakerSide, BISHOP, 0);
+
+  if (square_color(wbsq) == square_color(bbsq))
+      // Not opposite-colored bishops, no scaling
+      return SCALE_FACTOR_NONE;
+
+  Square ksq = pos.king_square(weakerSide);
+  Square psq1 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN, 0);
+  Square psq2 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN, 1);
+  Rank r1 = square_rank(psq1);
+  Rank r2 = square_rank(psq2);
+  Square blockSq1, blockSq2;
+
+  if (relative_rank(strongerSide, psq1) > relative_rank(strongerSide, psq2))
+  {
+      blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongerSide);
+      blockSq2 = make_square(square_file(psq2), square_rank(psq1));
+  }
+  else
+  {
+      blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongerSide);
+      blockSq2 = make_square(square_file(psq1), square_rank(psq2));
+  }
+
+  switch (file_distance(psq1, psq2))
+  {
+  case 0:
+    // Both pawns are on the same file. Easy draw if defender firmly controls
+    // some square in the frontmost pawn's path.
+    if (   square_file(ksq) == square_file(blockSq1)
+        && relative_rank(strongerSide, ksq) >= relative_rank(strongerSide, blockSq1)
+        && square_color(ksq) != square_color(wbsq))
+        return ScaleFactor(0);
+    else
+        return SCALE_FACTOR_NONE;
+
+  case 1:
+    // Pawns on neighboring files. Draw if defender firmly controls the square
+    // in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally behind
+    // this square on the file of the other pawn.
+    if (   ksq == blockSq1
+        && square_color(ksq) != square_color(wbsq)
+        && (   bbsq == blockSq2
+            || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(BISHOP, weakerSide))
+            || rank_distance(r1, r2) >= 2))
+        return ScaleFactor(0);
+    else if (   ksq == blockSq2
+             && square_color(ksq) != square_color(wbsq)
+             && (   bbsq == blockSq1
+                 || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(BISHOP, weakerSide))))
+        return ScaleFactor(0);
+    else
+        return SCALE_FACTOR_NONE;
+
+  default:
+    // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
+    return SCALE_FACTOR_NONE;
+  }
+}
+
+
 /// KBPKNScalingFunction scales KBP vs KN endgames. There is a single rule:
 /// If the defending king is somewhere along the path of the pawn, and the
 /// square of the king is not of the same color as the stronger side's bishop,
 /// it's a draw.
-
-ScaleFactor KBPKNScalingFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KBPKN>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
@@ -810,8 +810,8 @@ ScaleFactor KBPKNScalingFunction::apply(const Position &pos) {
 /// KNPKScalingFunction scales KNP vs K endgames. There is a single rule:
 /// If the pawn is a rook pawn on the 7th rank and the defending king prevents
 /// the pawn from advancing, the position is drawn.
-
-ScaleFactor KNPKScalingFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KNPK>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
@@ -840,8 +840,8 @@ ScaleFactor KNPKScalingFunction::apply(const Position &pos) {
 /// the pawn as well. The exception is when the stronger side's pawn is far
 /// advanced and not on a rook file; in this case it is often possible to win
 /// (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
-
-ScaleFactor KPKPScalingFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+ScaleFactor ScalingFunction<KPKP>::apply(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == Value(0));
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));