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[stockfish] / src / pawns.cpp
index e97dd6a4a9763f894c913f23c7be08576436ccd0..34c25959ab957e300a4857056f4ca5f23bc4efa2 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) 2008-2009 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
@@ -38,64 +38,36 @@ namespace {
 
   /// Constants and variables
 
-  // Doubled pawn penalty by file, middle game
-  const Value DoubledPawnMidgamePenalty[8] = {
-    Value(13), Value(20), Value(23), Value(23),
-    Value(23), Value(23), Value(20), Value(13)
-  };
-
-  // Doubled pawn penalty by file, endgame
-  const Value DoubledPawnEndgamePenalty[8] = {
-    Value(43), Value(48), Value(48), Value(48),
-    Value(48), Value(48), Value(48), Value(43)
-  };
+  #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
 
-  // Isolated pawn penalty by file, middle game
-  const Value IsolatedPawnMidgamePenalty[8] = {
-    Value(25), Value(36), Value(40), Value(40),
-    Value(40), Value(40), Value(36), Value(25)
+  // 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, endgame
-  const Value IsolatedPawnEndgamePenalty[8] = {
-    Value(30), Value(35), Value(35), Value(35),
-    Value(35), Value(35), Value(35), Value(30)
+  // 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, middle game
-  const Value BackwardPawnMidgamePenalty[8] = {
-    Value(20), Value(29), Value(33), Value(33),
-    Value(33), Value(33), Value(29), Value(20)
+  // 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)
   };
 
-  // Backward pawn penalty by file, endgame
-  const Value BackwardPawnEndgamePenalty[8] = {
-    Value(28), Value(31), Value(31), Value(31),
-    Value(31), Value(31), Value(31), Value(28)
+  // Pawn chain membership bonus by file
+  const Score ChainBonus[8] = {
+    S(11,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(14,-1),
+    S(14,-1), S(13,-1), S(13,-1), S(11,-1)
   };
 
-  // Pawn chain membership bonus by file, middle game
-  const Value ChainMidgameBonus[8] = {
-    Value(11), Value(13), Value(13), Value(14),
-    Value(14), Value(13), Value(13), Value(11)
-  };
-
-  // Pawn chain membership bonus by file, endgame
-  const Value ChainEndgameBonus[8] = {
-    Value(-1), Value(-1), Value(-1), Value(-1),
-    Value(-1), Value(-1), Value(-1), Value(-1)
-  };
-
-  // Candidate passed pawn bonus by rank, middle game
-  const Value CandidateMidgameBonus[8] = {
-    Value( 0), Value( 6), Value(6), Value(14),
-    Value(34), Value(83), Value(0), Value( 0)
-  };
-
-  // Candidate passed pawn bonus by rank, endgame
-  const Value CandidateEndgameBonus[8] = {
-    Value( 0), Value( 13), Value(13), Value(29),
-    Value(68), Value(166), Value( 0), Value( 0)
+  // Candidate passed pawn bonus by rank
+  const Score CandidateBonus[8] = {
+    S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
+    S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
   };
 
   // Pawn storm tables for positions with opposite castling
@@ -122,12 +94,13 @@ namespace {
   };
 
   // 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 };
+  const int16_t QStormOpenFileBonus[8] = { 31, 31, 18, 0, 0, 0, 0, 0 };
+  const int16_t KStormOpenFileBonus[8] = { 0, 0, 0, 0, 0, 26, 42, 26 };
 
   // Pawn storm lever bonuses by file
   const int StormLeverBonus[8] = { -8, -8, -13, 0, 0, -13, -8, -8 };
 
+  #undef S
 }
 
 
@@ -135,11 +108,10 @@ namespace {
 //// Functions
 ////
 
-/// Constructor
+/// PawnInfoTable c'tor and d'tor instantiated one each thread
 
-PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) {
+PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) : size(numOfEntries) {
 
-  size = numOfEntries;
   entries = new PawnInfo[size];
   if (!entries)
   {
@@ -150,9 +122,8 @@ PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) {
 }
 
 
-/// Destructor
-
 PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
+
   delete [] entries;
 }
 
@@ -168,16 +139,16 @@ void PawnInfo::clear() {
 
 
 /// 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.
+/// 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) {
+PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) const {
 
   assert(pos.is_ok());
 
   Key key = pos.get_pawn_key();
-  int index = int(key & (size - 1));
+  unsigned index = unsigned(key & (size - 1));
   PawnInfo* pi = entries + index;
 
   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
@@ -197,11 +168,8 @@ PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
   pi->pawnAttacks[BLACK] = ((blackPawns >> 7) & ~FileABB) | ((blackPawns >> 9) & ~FileHBB);
 
   // Evaluate pawns for both colors
-  Values whiteValues = evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi);
-  Values blackValues = evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
-
-  pi->mgValue = int16_t(whiteValues.first - blackValues.first);
-  pi->egValue = int16_t(whiteValues.second - blackValues.second);
+  pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi)
+             - evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
   return pi;
 }
 
@@ -209,19 +177,19 @@ PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
 /// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
 
 template<Color Us>
-PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
-                                                    Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) {
+Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
+                                    Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) const {
+  Bitboard b;
   Square s;
   File f;
   Rank r;
-  bool passed, isolated, doubled, chain, backward, candidate;
   int bonus;
-  Value mgValue = Value(0);
-  Value egValue = Value(0);
+  bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
+  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 (File f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
+  for (f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
       if (!(ourPawns & file_bb(f)))
       {
           pi->ksStormValue[Us] += KStormOpenFileBonus[f];
@@ -237,79 +205,24 @@ PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboar
 
       assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
 
-      // Passed, isolated or doubled pawn?
-      passed   = Position::pawn_is_passed(theirPawns, Us, s);
-      isolated = Position::pawn_is_isolated(ourPawns, s);
-      doubled  = Position::pawn_is_doubled(ourPawns, Us, s);
+      // Calculate kingside and queenside pawn storm scores for both colors to be
+      // used when evaluating middle game positions with opposite side castling.
+      bonus = (f >= FILE_F ? evaluate_pawn_storm<Us, KingSide>(s, r, f, theirPawns) : 0);
+      pi->ksStormValue[Us] += KStormTable[relative_square(Us, s)] + bonus;
 
-      // 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)
-          {
-              Square s2 = pop_1st_bit(&b);
-              if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
-              {
-                  // The enemy pawn has no pawn beside itself, which makes it
-                  // particularly vulnerable. Big bonus, especially against a
-                  // weakness on the rook file.
-                  if (square_file(s2) == FILE_H)
-                      bonus += 4*StormLeverBonus[f] - 8*square_distance(s, s2);
-                  else
-                      bonus += 2*StormLeverBonus[f] - 4*square_distance(s, s2);
-              } else
-                  // There is at least one enemy pawn beside the enemy pawn we look
-                  // at, which means that the pawn has somewhat better chances of
-                  // defending itself by advancing. Smaller bonus.
-                  bonus += StormLeverBonus[f] - 2*square_distance(s, s2);
-          }
-      }
-      pi->ksStormValue[Us] += bonus;
+      bonus = (f <= FILE_C ? evaluate_pawn_storm<Us, QueenSide>(s, r, f, theirPawns) : 0);
+      pi->qsStormValue[Us] += QStormTable[relative_square(Us, s)] + bonus;
 
-      // 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)
-          {
-              Square s2 = pop_1st_bit(&b);
-              if (!(theirPawns & neighboring_files_bb(s2) & rank_bb(s2)))
-              {
-                  // The enemy pawn has no pawn beside itself, which makes it
-                  // particularly vulnerable. Big bonus, especially against a
-                  // weakness on the rook file.
-                  if (square_file(s2) == FILE_A)
-                      bonus += 4*StormLeverBonus[f] - 16*square_distance(s, s2);
-                  else
-                      bonus += 2*StormLeverBonus[f] - 8*square_distance(s, s2);
-              } else
-                  // There is at least one enemy pawn beside the enemy pawn we look
-                  // at, which means that the pawn has somewhat better chances of
-                  // defending itself by advancing. Smaller bonus.
-                  bonus += StormLeverBonus[f] - 4*square_distance(s, s2);
-          }
-      }
-      pi->qsStormValue[Us] += bonus;
+      // Our rank plus previous one. Used for chain detection.
+      b = rank_bb(r) | rank_bb(r + (Us == WHITE ? -1 : 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)));
+      // Passed, isolated, doubled or member of a pawn
+      // chain (but not the backward one) ?
+      passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
+      doubled  =   ourPawns   & squares_behind(Us, s);
+      opposed  =   theirPawns & squares_in_front_of(Us, s);
+      isolated = !(ourPawns   & neighboring_files_bb(f));
+      chain    =   ourPawns   & neighboring_files_bb(f) & b;
 
       // Test for backward pawn
       //
@@ -318,7 +231,7 @@ PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboar
       // 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))
+          || (ourPawns & attack_span_mask(opposite_color(Us), s))
           || (pos.attacks_from<PAWN>(s, Us) & theirPawns))
           backward = false;
       else
@@ -327,7 +240,7 @@ PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboar
           // pawn on neighboring files. We now check whether the pawn is
           // backward by looking in the forward direction on the neighboring
           // 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.
@@ -339,12 +252,12 @@ PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboar
           backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
       }
 
+      assert(passed | opposed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
+
       // Test for candidate passed pawn
-      candidate =   !passed
-                 && !(theirPawns & file_bb(f))
-                 && (  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);
+      candidate =   !(opposed | passed)
+                 && (b = attack_span_mask(opposite_color(Us), s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != EmptyBoardBB
+                 &&  count_1s_max_15(b) >= count_1s_max_15(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
@@ -352,48 +265,68 @@ PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboar
       if (passed && (ourPawns & squares_in_front_of(Us, s)))
           passed = false;
 
-      // Score this pawn
+      // Mark the pawn as passed. Pawn will be properly scored in evaluation
+      // because we need full attack info to evaluate passed pawns.
       if (passed)
           set_bit(&(pi->passedPawns), s);
 
+      // Score this pawn
       if (isolated)
       {
-          mgValue -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f];
-          egValue -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f];
-          if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-          {
-              mgValue -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f] / 2;
-              egValue -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f] / 2;
-          }
+          value -= IsolatedPawnPenalty[f];
+          if (!opposed)
+              value -= IsolatedPawnPenalty[f] / 2;
       }
       if (doubled)
-      {
-          mgValue -= DoubledPawnMidgamePenalty[f];
-          egValue -= DoubledPawnEndgamePenalty[f];
-      }
+          value -= DoubledPawnPenalty[f];
+
       if (backward)
       {
-          mgValue -= BackwardPawnMidgamePenalty[f];
-          egValue -= BackwardPawnEndgamePenalty[f];
-          if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-          {
-              mgValue -= BackwardPawnMidgamePenalty[f] / 2;
-              egValue -= BackwardPawnEndgamePenalty[f] / 2;
-          }
+          value -= BackwardPawnPenalty[f];
+          if (!opposed)
+              value -= BackwardPawnPenalty[f] / 2;
       }
       if (chain)
-      {
-          mgValue += ChainMidgameBonus[f];
-          egValue += ChainEndgameBonus[f];
-      }
+          value += ChainBonus[f];
+
       if (candidate)
-      {
-          mgValue += CandidateMidgameBonus[relative_rank(Us, s)];
-          egValue += CandidateEndgameBonus[relative_rank(Us, s)];
-      }
+          value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
   }
 
-  return Values(mgValue, egValue);
+  return value;
+}
+
+
+/// PawnInfoTable::evaluate_pawn_storm() evaluates each pawn which seems
+/// to have good chances of creating an open file by exchanging itself
+/// against an enemy pawn on an adjacent file.
+
+template<Color Us, PawnInfoTable::SideType Side>
+int PawnInfoTable::evaluate_pawn_storm(Square s, Rank r, File f, Bitboard theirPawns) const {
+
+  const Bitboard StormFilesBB = (Side == KingSide ? FileFBB | FileGBB | FileHBB
+                                                  : FileABB | FileBBB | FileCBB);
+  const int K = (Side == KingSide ? 2 : 4);
+  const File RookFile = (Side == KingSide ? FILE_H : FILE_A);
+
+  Bitboard b = attack_span_mask(Us, s) & theirPawns & StormFilesBB;
+  int bonus = 0;
+
+  while (b)
+  {
+      // Give a bonus according to the distance of the nearest enemy pawn
+      Square s2 = pop_1st_bit(&b);
+      Rank r2 = square_rank(s2);
+      int v = StormLeverBonus[f] - K * rank_distance(r, r2);
+
+      // 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) == RookFile ? 4 : 2);
+
+      bonus += v;
+  }
+  return bonus;
 }
 
 
@@ -401,9 +334,10 @@ PawnInfoTable::Values PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboar
 /// only when king square changes, about 20% of total get_king_shelter() calls.
 int PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Color c, Square ksq) {
 
-  unsigned shelter = 0;
   Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, c) & this_and_neighboring_files_bb(ksq);
+  unsigned shelter = 0;
   unsigned r = ksq & (7 << 3);
+
   for (int i = 1, k = (c ? -8 : 8); i < 4; i++)
   {
       r += k;