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Merge KBPP vs KB endgame from iPhone Glaurung
[stockfish] / src / endgame.cpp
index 9fafb042d86452f56006f23732f64c7b51bd436f..f6e4fd3f7adfec53cff96a13944c3fa5721296b9 100644 (file)
 /// Evaluation functions
 
 // Generic "mate lone king" eval
-KXKEvaluationFunction EvaluateKXK = KXKEvaluationFunction(WHITE);
-KXKEvaluationFunction EvaluateKKX = KXKEvaluationFunction(BLACK);
-
-// KBN vs K
-KBNKEvaluationFunction EvaluateKBNK = KBNKEvaluationFunction(WHITE);
-KBNKEvaluationFunction EvaluateKKBN = KBNKEvaluationFunction(BLACK);
-
-// KP vs K
-KPKEvaluationFunction EvaluateKPK = KPKEvaluationFunction(WHITE);
-KPKEvaluationFunction EvaluateKKP = KPKEvaluationFunction(BLACK);
-
-// KR vs KP
-KRKPEvaluationFunction EvaluateKRKP = KRKPEvaluationFunction(WHITE);
-KRKPEvaluationFunction EvaluateKPKR = KRKPEvaluationFunction(BLACK);
-
-// KR vs KB
-KRKBEvaluationFunction EvaluateKRKB = KRKBEvaluationFunction(WHITE);
-KRKBEvaluationFunction EvaluateKBKR = KRKBEvaluationFunction(BLACK);
-
-// KR vs KN
-KRKNEvaluationFunction EvaluateKRKN = KRKNEvaluationFunction(WHITE);
-KRKNEvaluationFunction EvaluateKNKR = KRKNEvaluationFunction(BLACK);
-
-// KQ vs KR
-KQKREvaluationFunction EvaluateKQKR = KQKREvaluationFunction(WHITE);
-KQKREvaluationFunction EvaluateKRKQ = KQKREvaluationFunction(BLACK);
-
-// KBB vs KN
-KBBKNEvaluationFunction EvaluateKBBKN = KBBKNEvaluationFunction(WHITE);
-KBBKNEvaluationFunction EvaluateKNKBB = KBBKNEvaluationFunction(BLACK);
+EvaluationFunction<KXK> EvaluateKXK(WHITE), EvaluateKKX(BLACK);
 
 // K and two minors vs K and one or two minors
-KmmKmEvaluationFunction EvaluateKmmKm = KmmKmEvaluationFunction(WHITE);
-
-
-/// Scaling functions
+EvaluationFunction<KmmKm> EvaluateKmmKm(WHITE);
 
-// KBP vs K
-KBPKScalingFunction ScaleKBPK = KBPKScalingFunction(WHITE);
-KBPKScalingFunction ScaleKKBP = KBPKScalingFunction(BLACK);
+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
 
-// 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);
+/// Scaling functions
 
-// KPKP
-KPKPScalingFunction ScaleKPKPw = KPKPScalingFunction(WHITE);
-KPKPScalingFunction ScaleKPKPb = KPKPScalingFunction(BLACK);
+ScalingFunction<KBPK> ScaleKBPK(WHITE), ScaleKKBP(BLACK);    // KBP vs K
+ScalingFunction<KQKRP> ScaleKQKRP(WHITE), ScaleKRPKQ(BLACK); // KQ vs KRP
+ScalingFunction<KRPKR> ScaleKRPKR(WHITE), ScaleKRKRP(BLACK); // KRP vs KR
+ScalingFunction<KRPPKRP> ScaleKRPPKRP(WHITE), ScaleKRPKRPP(BLACK); // KRPP vs KRP
+ScalingFunction<KPsK> ScaleKPsK(WHITE), ScaleKKPs(BLACK);    // King and pawns vs king
+ScalingFunction<KBPKB> ScaleKBPKB(WHITE), ScaleKBKBP(BLACK); // KBP vs KB
+ScalingFunction<KBPPKB> ScaleKBPPKB(WHITE), ScaleKBKBPP(BLACK); // KBPP vs KB
+ScalingFunction<KBPKN> ScaleKBPKN(WHITE), ScaleKNKBP(BLACK); // KBP vs KN
+ScalingFunction<KNPK> ScaleKNPK(WHITE), ScaleKKNP(BLACK);    // KNP vs K
+ScalingFunction<KPKP> ScaleKPKPw(WHITE), ScaleKPKPb(BLACK);  // KPKP
 
 
 ////
@@ -179,44 +133,12 @@ namespace {
 //// Functions
 ////
 
-/// Constructors
-
-EndgameEvaluationFunction::EndgameEvaluationFunction(Color c) : strongerSide(c) {
-  weakerSide = opposite_color(strongerSide);
-}
-
-KXKEvaluationFunction::KXKEvaluationFunction(Color c)     : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KBNKEvaluationFunction::KBNKEvaluationFunction(Color c)   : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KPKEvaluationFunction::KPKEvaluationFunction(Color c)     : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KRKPEvaluationFunction::KRKPEvaluationFunction(Color c)   : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KRKBEvaluationFunction::KRKBEvaluationFunction(Color c)   : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KRKNEvaluationFunction::KRKNEvaluationFunction(Color c)   : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KQKREvaluationFunction::KQKREvaluationFunction(Color c)   : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KBBKNEvaluationFunction::KBBKNEvaluationFunction(Color c) : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-KmmKmEvaluationFunction::KmmKmEvaluationFunction(Color c) : EndgameEvaluationFunction(c) {}
-
-
-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.
-
-Value KXKEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KXK>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));
   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == Value(0));
@@ -241,8 +163,8 @@ Value KXKEvaluationFunction::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.
-
-Value KBNKEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KBNK>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));
   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == Value(0));
@@ -270,8 +192,8 @@ Value KBNKEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
 
 
 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
-
-Value KPKEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KPK>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == Value(0));
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));
@@ -318,8 +240,8 @@ Value KPKEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
 /// away.
-
-Value KRKPEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KRKP>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -375,8 +297,8 @@ Value KRKPEvaluationFunction::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.
-
-Value KRKBEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KRKB>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -391,8 +313,8 @@ Value KRKBEvaluationFunction::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.
-
-Value KRKNEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KRKN>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -415,8 +337,8 @@ Value KRKNEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
 /// defending king towards the edge.  If we also take care to avoid null move
 /// for the defending side in the search, this is usually sufficient to be
 /// able to win KQ vs KR.
-
-Value KQKREvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KQKR>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
@@ -434,8 +356,8 @@ Value KQKREvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
   return (strongerSide == pos.side_to_move())? result : -result;
 }
 
-
-Value KBBKNEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KBBKN>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 2);
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == 2*BishopValueMidgame);
@@ -460,8 +382,8 @@ Value KBBKNEvaluationFunction::apply(const Position& pos) {
   return (strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result);
 }
 
-
-Value KmmKmEvaluationFunction::apply(const Position &pos) {
+template<>
+Value EvaluationFunction<KmmKm>::apply(const Position &pos) {
   return Value(0);
 }
 
@@ -471,8 +393,8 @@ Value KmmKmEvaluationFunction::apply(const Position &pos) {
 /// 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<KBPK>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
@@ -526,8 +448,8 @@ 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<KQKRP>::apply(const Position& pos) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, QUEEN) == 1);
@@ -557,8 +479,8 @@ 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) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
@@ -675,8 +597,8 @@ 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) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
@@ -714,8 +636,8 @@ 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) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == Value(0));
   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 2);
@@ -760,8 +682,8 @@ 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) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
@@ -811,12 +733,86 @@ 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) {
+
+  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.piece_attacks<BISHOP>(blockSq2) & pos.bishops(weakerSide))
+            || rank_distance(r1, r2) >= 2))
+        return ScaleFactor(0);
+    else if (   ksq == blockSq2
+             && square_color(ksq) != square_color(wbsq)
+             && (   bbsq == blockSq1
+                 || (pos.piece_attacks<BISHOP>(blockSq1) & pos.bishops(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) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
@@ -842,8 +838,8 @@ 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) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMidgame);
   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
@@ -872,8 +868,8 @@ 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) {
 
   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == Value(0));
   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == Value(0));