]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/pawns.cpp
Contempt factor: use DrawValue also in case of stealmates
[stockfish] / src / pawns.cpp
index df7a0a2d3c507a1215b281b0a2ca6e4e4853c602..069c8d9401aa29127699235ee9e6cb872384d367 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) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2012 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
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
-
-////
-//// Includes
-////
-
 #include <cassert>
-#include <cstring>
 
+#include "bitboard.h"
 #include "bitcount.h"
 #include "pawns.h"
 #include "position.h"
 
-
-////
-//// Local definitions
-////
-
 namespace {
 
-  /// Constants and variables
-
+  #define V Value
   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
 
-  // Doubled pawn penalty by file
-  const Score DoubledPawnPenalty[8] = {
-    S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
-    S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43)
-  };
-
-  // Isolated pawn penalty by file
-  const Score IsolatedPawnPenalty[8] = {
-    S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
-    S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30)
-  };
-
-  // Backward pawn penalty by file
-  const Score BackwardPawnPenalty[8] = {
-    S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
-    S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28)
-  };
+  // Doubled pawn penalty by opposed flag and file
+  const Score DoubledPawnPenalty[2][8] = {
+  { S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
+    S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) },
+  { S(13, 43), S(20, 48), S(23, 48), S(23, 48),
+    S(23, 48), S(23, 48), S(20, 48), S(13, 43) }};
+
+  // Isolated pawn penalty by opposed flag and file
+  const Score IsolatedPawnPenalty[2][8] = {
+  { S(37, 45), S(54, 52), S(60, 52), S(60, 52),
+    S(60, 52), S(60, 52), S(54, 52), S(37, 45) },
+  { S(25, 30), S(36, 35), S(40, 35), S(40, 35),
+    S(40, 35), S(40, 35), S(36, 35), S(25, 30) }};
+
+  // Backward pawn penalty by opposed flag and file
+  const Score BackwardPawnPenalty[2][8] = {
+  { S(30, 42), S(43, 46), S(49, 46), S(49, 46),
+    S(49, 46), S(49, 46), S(43, 46), S(30, 42) },
+  { S(20, 28), S(29, 31), S(33, 31), S(33, 31),
+    S(33, 31), S(33, 31), S(29, 31), S(20, 28) }};
 
   // Pawn chain membership bonus by file
   const Score ChainBonus[8] = {
@@ -70,266 +62,152 @@ namespace {
     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
   };
 
-  // Pawn storm tables for positions with opposite castling
-  const int QStormTable[64] = {
-    0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0,
-  -22,-22,-22,-14,-6, 0, 0, 0,
-   -6,-10,-10,-10,-6, 0, 0, 0,
-    4, 12, 16, 12, 4, 0, 0, 0,
-   16, 23, 23, 16, 0, 0, 0, 0,
-   23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
-   23, 31, 31, 23, 0, 0, 0, 0,
-    0,  0,  0,  0, 0, 0, 0, 0
-  };
+  const Score PawnStructureWeight = S(233, 201);
 
-  const int KStormTable[64] = {
-    0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0,
-    0, 0, 0,-10,-19,-28,-33,-33,
-    0, 0, 0,-10,-15,-19,-24,-24,
-    0, 0, 0,  0,  1,  1,  1,  1,
-    0, 0, 0,  0,  1, 10, 19, 19,
-    0, 0, 0,  0,  1, 19, 31, 27,
-    0, 0, 0,  0,  0, 22, 31, 22,
-    0, 0, 0,  0,  0,  0,  0,  0
-  };
+  // Weakness of our pawn shelter in front of the king indexed by [king pawn][rank]
+  const Value ShelterWeakness[2][8] =
+  { { V(141), V(0), V(38), V(102), V(128), V(141), V(141) },
+    { V( 61), V(0), V(16), V( 44), V( 56), V( 61), V( 61) } };
 
-  // Pawn storm open file bonuses by file
-  const int16_t KStormOpenFileBonus[8] = { 31, 31, 18, 0, 0, 0, 0, 0 };
-  const int16_t QStormOpenFileBonus[8] = { 0, 0, 0, 0, 0, 26, 42, 26 };
+  // Danger of enemy pawns moving toward our king indexed by [pawn blocked][rank]
+  const Value StormDanger[2][8] =
+  { { V(26), V(0), V(128), V(51), V(26) },
+    { V(13), V(0), V( 64), V(25), V(13) } };
 
-  // Pawn storm lever bonuses by file
-  const int StormLeverBonus[8] = { -8, -8, -13, 0, 0, -13, -8, -8 };
+  // Max bonus for king safety. Corresponds to start position with all the pawns
+  // in front of the king and no enemy pawn on the horizont.
+  const Value MaxSafetyBonus = V(263);
 
+  #undef S
+  #undef V
 }
 
 
-////
-//// Functions
-////
-
-/// Constructor
+/// PawnTable::probe() takes a position object as input, computes a PawnEntry
+/// object, and returns a pointer to it. The result is also stored in a hash
+/// table, so we don't have to recompute everything when the same pawn structure
+/// occurs again.
 
-PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) {
-
-  size = numOfEntries;
-  entries = new PawnInfo[size];
-  if (!entries)
-  {
-      std::cerr << "Failed to allocate " << (numOfEntries * sizeof(PawnInfo))
-                << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
-      Application::exit_with_failure();
-  }
-}
+PawnEntry* PawnTable::probe(const Position& pos) {
 
+  Key key = pos.pawn_key();
+  PawnEntry* e = entries[key];
 
-/// Destructor
+  // If e->key matches the position's pawn hash key, it means that we
+  // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
+  // the information we found the last time instead of recomputing it.
+  if (e->key == key)
+      return e;
 
-PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
-  delete [] entries;
-}
+  e->key = key;
+  e->passedPawns[WHITE] = e->passedPawns[BLACK] = 0;
+  e->kingSquares[WHITE] = e->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
+  e->halfOpenFiles[WHITE] = e->halfOpenFiles[BLACK] = 0xFF;
 
+  Bitboard wPawns = pos.pieces(WHITE, PAWN);
+  Bitboard bPawns = pos.pieces(BLACK, PAWN);
+  e->pawnAttacks[WHITE] = ((wPawns & ~FileHBB) << 9) | ((wPawns & ~FileABB) << 7);
+  e->pawnAttacks[BLACK] = ((bPawns & ~FileHBB) >> 7) | ((bPawns & ~FileABB) >> 9);
 
-/// PawnInfo::clear() resets to zero the PawnInfo entry. Note that
-/// kingSquares[] is initialized to SQ_NONE instead.
+  e->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, wPawns, bPawns, e)
+            - evaluate_pawns<BLACK>(pos, bPawns, wPawns, e);
 
-void PawnInfo::clear() {
+  e->value = apply_weight(e->value, PawnStructureWeight);
 
-  memset(this, 0, sizeof(PawnInfo));
-  kingSquares[WHITE] = kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
+  return e;
 }
 
 
-/// PawnInfoTable::get_pawn_info() takes a position object as input, computes
-/// a PawnInfo object, and returns a pointer to it.  The result is also
-/// stored in a hash table, so we don't have to recompute everything when
-/// the same pawn structure occurs again.
-
-PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
-
-  assert(pos.is_ok());
-
-  Key key = pos.get_pawn_key();
-  int index = int(key & (size - 1));
-  PawnInfo* pi = entries + index;
-
-  // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
-  // have analysed this pawn structure before, and we can simply return
-  // the information we found the last time instead of recomputing it.
-  if (pi->key == key)
-      return pi;
-
-  // Clear the PawnInfo object, and set the key
-  pi->clear();
-  pi->key = key;
-
-  // Calculate pawn attacks
-  Bitboard whitePawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
-  Bitboard blackPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
-  pi->pawnAttacks[WHITE] = ((whitePawns << 9) & ~FileABB) | ((whitePawns << 7) & ~FileHBB);
-  pi->pawnAttacks[BLACK] = ((blackPawns >> 7) & ~FileABB) | ((blackPawns >> 9) & ~FileHBB);
-
-  // Evaluate pawns for both colors
-  pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi)
-             - evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
-  return pi;
-}
+/// PawnTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
 
+template<Color Us>
+Score PawnTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
+                                Bitboard theirPawns, PawnEntry* e) {
 
-/// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
+  const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 
-template<Color Us>
-Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
-                                    Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) {
+  Bitboard b;
   Square s;
   File f;
   Rank r;
   bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
-  int bonus;
-  Score value = make_score(0, 0);
-  const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
-
-  // Initialize pawn storm scores by giving bonuses for open files
-  for (f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
-      if (!(ourPawns & file_bb(f)))
-      {
-          pi->ksStormValue[Us] += KStormOpenFileBonus[f];
-          pi->qsStormValue[Us] += QStormOpenFileBonus[f];
-          pi->halfOpenFiles[Us] |= (1 << f);
-      }
+  Score value = SCORE_ZERO;
+  const Square* pl = pos.piece_list(Us, PAWN);
 
   // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
-  while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
+  while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
   {
-      f = square_file(s);
-      r = square_rank(s);
+      assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
 
-      assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
+      f = file_of(s);
+      r = rank_of(s);
 
-      // Passed, isolated or doubled pawn?
-      passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
-      isolated = !(ourPawns & neighboring_files_bb(s));
-      doubled  = ourPawns & squares_behind(Us, s);
-      opposed  = theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
-
-      // We calculate kingside and queenside pawn storm
-      // scores for both colors. These are used when evaluating
-      // middle game positions with opposite side castling.
-      //
-      // Each pawn is given a base score given by a piece square table
-      // (KStormTable[] or QStormTable[]). Pawns which seem to have good
-      // chances of creating an open file by exchanging itself against an
-      // enemy pawn on an adjacent file gets an additional bonus.
-
-      // Kingside pawn storms
-      bonus = KStormTable[relative_square(Us, s)];
-      if (f >= FILE_F)
-      {
-          Bitboard b = outpost_mask(Us, s) & theirPawns & (FileFBB | FileGBB | FileHBB);
-          while (b)
-          {
-              // Give a bonus according to the distance of the nearest enemy pawn
-              Square s2 = pop_1st_bit(&b);
-              int v = StormLeverBonus[f] - 2 * square_distance(s, s2);
-
-              // If enemy pawn has no pawn beside itself is particularly vulnerable.
-              // Big bonus, especially against a weakness on the rook file
-              if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
-                  v *= (square_file(s2) == FILE_H ? 4 : 2);
-
-              bonus += v;
-          }
-      }
-      pi->ksStormValue[Us] += bonus;
+      // This file cannot be half open
+      e->halfOpenFiles[Us] &= ~(1 << f);
 
-      // Queenside pawn storms
-      bonus = QStormTable[relative_square(Us, s)];
-      if (f <= FILE_C)
-      {
-          Bitboard b = outpost_mask(Us, s) & theirPawns & (FileABB | FileBBB | FileCBB);
-          while (b)
-          {
-              // Give a bonus according to the distance of the nearest enemy pawn
-              Square s2 = pop_1st_bit(&b);
-              int v = StormLeverBonus[f] - 4 * square_distance(s, s2);
-
-              // If enemy pawn has no pawn beside itself is particularly vulnerable.
-              // Big bonus, especially against a weakness on the rook file
-              if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
-                  v *= (square_file(s2) == FILE_A ? 4 : 2);
-
-              bonus += v;
-          }
-      }
-      pi->qsStormValue[Us] += bonus;
+      // Our rank plus previous one. Used for chain detection
+      b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
 
-      // Member of a pawn chain (but not the backward one)? We could speed up
-      // the test a little by introducing an array of masks indexed by color
-      // and square for doing the test, but because everything is hashed,
-      // it probably won't make any noticable difference.
-      chain =  ourPawns
-             & neighboring_files_bb(f)
-             & (rank_bb(r) | rank_bb(r - (Us == WHITE ? 1 : -1)));
+      // Flag the pawn as passed, isolated, doubled or member of a pawn
+      // chain (but not the backward one).
+      chain    =   ourPawns   & adjacent_files_bb(f) & b;
+      isolated = !(ourPawns   & adjacent_files_bb(f));
+      doubled  =   ourPawns   & forward_bb(Us, s);
+      opposed  =   theirPawns & forward_bb(Us, s);
+      passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
 
       // Test for backward pawn
-      //
-      // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain
-      // it cannot be backward. If can capture an enemy pawn or if
-      // there are friendly pawns behind on neighboring files it cannot
-      // be backward either.
-      if (   (passed | isolated | chain)
-          || (ourPawns & behind_bb(Us, r) & neighboring_files_bb(f))
-          || (pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
-          backward = false;
-      else
+      backward = false;
+
+      // If the pawn is passed, isolated, or member of a pawn chain it cannot
+      // be backward. If there are friendly pawns behind on adjacent files
+      // or if can capture an enemy pawn it cannot be backward either.
+      if (   !(passed | isolated | chain)
+          && !(ourPawns & attack_span_mask(Them, s))
+          && !(pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
       {
           // We now know that there are no friendly pawns beside or behind this
-          // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
-          // backward by looking in the forward direction on the neighboring
+          // pawn on adjacent files. We now check whether the pawn is
+          // backward by looking in the forward direction on the adjacent
           // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
-          Bitboard b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
+          b = pos.attacks_from<PAWN>(s, Us);
 
           // Note that we are sure to find something because pawn is not passed
           // nor isolated, so loop is potentially infinite, but it isn't.
           while (!(b & (ourPawns | theirPawns)))
               Us == WHITE ? b <<= 8 : b >>= 8;
 
-          // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the enemy
-          // pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
+          // The friendly pawn needs to be at least two ranks closer than the
+          // enemy pawn in order to help the potentially backward pawn advance.
           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
       }
 
-      // Test for candidate passed pawn
-      candidate =   !passed
-                 && !opposed
-                 && (  count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & (behind_bb(Us, r) | rank_bb(r)) & ourPawns)
-                     - count_1s_max_15(neighboring_files_bb(f) & in_front_bb(Us, r)              & theirPawns)
-                     >= 0);
+      assert(opposed | passed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
 
-      // In order to prevent doubled passed pawns from receiving a too big
-      // bonus, only the frontmost passed pawn on each file is considered as
-      // a true passed pawn.
-      if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(Us, s)))
-          passed = false;
+      // A not passed pawn is a candidate to become passed if it is free to
+      // advance and if the number of friendly pawns beside or behind this
+      // pawn on adjacent files is higher or equal than the number of
+      // enemy pawns in the forward direction on the adjacent files.
+      candidate =   !(opposed | passed | backward | isolated)
+                 && (b = attack_span_mask(Them, s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != 0
+                 &&  popcount<Max15>(b) >= popcount<Max15>(attack_span_mask(Us, s) & theirPawns);
 
-      // Score this pawn
-      if (passed)
-          set_bit(&(pi->passedPawns), s);
+      // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
+      // full attack info to evaluate passed pawns. Only the frontmost passed
+      // pawn on each file is considered a true passed pawn.
+      if (passed && !doubled)
+          e->passedPawns[Us] |= s;
 
+      // Score this pawn
       if (isolated)
-      {
-          value -= IsolatedPawnPenalty[f];
-          if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-              value -= IsolatedPawnPenalty[f] / 2;
-      }
+          value -= IsolatedPawnPenalty[opposed][f];
+
       if (doubled)
-          value -= DoubledPawnPenalty[f];
+          value -= DoubledPawnPenalty[opposed][f];
 
       if (backward)
-      {
-          value -= BackwardPawnPenalty[f];
-          if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-              value -= BackwardPawnPenalty[f] / 2;
-      }
+          value -= BackwardPawnPenalty[opposed][f];
+
       if (chain)
           value += ChainBonus[f];
 
@@ -341,19 +219,69 @@ Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
 }
 
 
-/// PawnInfo::updateShelter calculates and caches king shelter. It is called
-/// only when king square changes, about 20% of total get_king_shelter() calls.
-int PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Color c, Square ksq) {
+/// PawnEntry::shelter_storm() calculates shelter and storm penalties for the file
+/// the king is on, as well as the two adjacent files.
+
+template<Color Us>
+Value PawnEntry::shelter_storm(const Position& pos, Square ksq) {
+
+  const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
+
+  Value safety = MaxSafetyBonus;
+  Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & (in_front_bb(Us, ksq) | rank_bb(ksq));
+  Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us) & ~rank_bb(ksq);
+  Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
+  Rank rkUs, rkThem;
+  File kf = file_of(ksq);
+
+  kf = (kf == FILE_A) ? kf++ : (kf == FILE_H) ? kf-- : kf;
 
-  unsigned shelter = 0;
-  Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, c) & this_and_neighboring_files_bb(ksq);
-  unsigned r = ksq & (7 << 3);
-  for (int i = 1, k = (c ? -8 : 8); i < 4; i++)
+  for (int f = kf - 1; f <= kf + 1; f++)
   {
-      r += k;
-      shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] * (128 >> i);
+      // Shelter penalty is higher for the pawn in front of the king
+      b = ourPawns & FileBB[f];
+      rkUs = b ? rank_of(Us == WHITE ? lsb(b) : ~msb(b)) : RANK_1;
+      safety -= ShelterWeakness[f != kf][rkUs];
+
+      // Storm danger is smaller if enemy pawn is blocked
+      b  = theirPawns & FileBB[f];
+      rkThem = b ? rank_of(Us == WHITE ? lsb(b) : ~msb(b)) : RANK_1;
+      safety -= StormDanger[rkThem == rkUs + 1][rkThem];
   }
-  kingSquares[c] = ksq;
-  kingShelters[c] = shelter;
-  return shelter;
+
+  return safety;
+}
+
+
+/// PawnEntry::update_safety() calculates and caches a bonus for king safety. It is
+/// called only when king square changes, about 20% of total king_safety() calls.
+
+template<Color Us>
+Score PawnEntry::update_safety(const Position& pos, Square ksq) {
+
+  kingSquares[Us] = ksq;
+  castleRights[Us] = pos.can_castle(Us);
+  minKPdistance[Us] = 0;
+
+  Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
+  if (pawns)
+      while (!(DistanceRingsBB[ksq][minKPdistance[Us]++] & pawns)) {}
+
+  if (relative_rank(Us, ksq) > RANK_4)
+      return kingSafety[Us] = make_score(0, -16 * minKPdistance[Us]);
+
+  Value bonus = shelter_storm<Us>(pos, ksq);
+
+  // If we can castle use the bonus after the castle if is bigger
+  if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, KING_SIDE)))
+      bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
+
+  if (pos.can_castle(make_castle_right(Us, QUEEN_SIDE)))
+      bonus = std::max(bonus, shelter_storm<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
+
+  return kingSafety[Us] = make_score(bonus, -16 * minKPdistance[Us]);
 }
+
+// Explicit template instantiation
+template Score PawnEntry::update_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
+template Score PawnEntry::update_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);