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Small cleanups 13
[stockfish] / src / pawns.cpp
index 9755c2ec2e0e20258f046610797efb40a40c65e7..68aaf331a8b0668bb772495a4ed6430684b0bdec 100644 (file)
@@ -1,8 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
-  Copyright (C) 2015-2019 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
@@ -32,48 +30,66 @@ namespace {
   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
 
   // Pawn penalties
-  constexpr Score Backward      = S( 9, 24);
-  constexpr Score Doubled       = S(11, 56);
-  constexpr Score Isolated      = S( 5, 15);
-  constexpr Score WeakLever     = S( 0, 56);
-  constexpr Score WeakUnopposed = S(13, 27);
+  constexpr Score Backward      = S( 8, 25);
+  constexpr Score Doubled       = S(10, 55);
+  constexpr Score Isolated      = S( 3, 15);
+  constexpr Score WeakLever     = S( 3, 55);
+  constexpr Score WeakUnopposed = S(13, 25);
+
+  // Bonus for blocked pawns at 5th or 6th rank
+  constexpr Score BlockedPawn[2] = { S(-13, -4), S(-5, 2) };
+
+  constexpr Score BlockedStorm[RANK_NB] = {
+    S(0, 0), S(0, 0), S(76, 78), S(-10, 15), S(-7, 10), S(-4, 6), S(-1, 2)
+  };
 
   // Connected pawn bonus
-  constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 48, 86 };
+  constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 5, 7, 11, 24, 48, 86 };
 
   // Strength of pawn shelter for our king by [distance from edge][rank].
   // RANK_1 = 0 is used for files where we have no pawn, or pawn is behind our king.
   constexpr Value ShelterStrength[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
-    { V( -6), V( 81), V( 93), V( 58), V( 39), V( 18), V(  25) },
-    { V(-43), V( 61), V( 35), V(-49), V(-29), V(-11), V( -63) },
-    { V(-10), V( 75), V( 23), V( -2), V( 32), V(  3), V( -45) },
-    { V(-39), V(-13), V(-29), V(-52), V(-48), V(-67), V(-166) }
+    { V( -5), V( 82), V( 92), V( 54), V( 36), V( 22), V(  28) },
+    { V(-44), V( 63), V( 33), V(-50), V(-30), V(-12), V( -62) },
+    { V(-11), V( 77), V( 22), V( -6), V( 31), V(  8), V( -45) },
+    { V(-39), V(-12), V(-29), V(-50), V(-43), V(-68), V(-164) }
   };
 
   // Danger of enemy pawns moving toward our king by [distance from edge][rank].
   // RANK_1 = 0 is used for files where the enemy has no pawn, or their pawn
-  // is behind our king.
-  // [0][1-2] accommodate opponent pawn on edge (likely blocked by our king)
+  // is behind our king. Note that UnblockedStorm[0][1-2] accommodate opponent pawn
+  // on edge, likely blocked by our king.
   constexpr Value UnblockedStorm[int(FILE_NB) / 2][RANK_NB] = {
-    { V( 89), V(-285), V(-185), V(93), V(57), V( 45), V( 51) },
-    { V( 44), V( -18), V( 123), V(46), V(39), V( -7), V( 23) },
-    { V(  4), V(  52), V( 162), V(37), V( 7), V(-14), V( -2) },
-    { V(-10), V( -14), V(  90), V(15), V( 2), V( -7), V(-16) }
+    { V( 87), V(-288), V(-168), V( 96), V( 47), V( 44), V( 46) },
+    { V( 42), V( -25), V( 120), V( 45), V( 34), V( -9), V( 24) },
+    { V( -8), V(  51), V( 167), V( 35), V( -4), V(-16), V(-12) },
+    { V(-17), V( -13), V( 100), V(  4), V(  9), V(-16), V(-31) }
   };
 
+  // KingOnFile[semi-open Us][semi-open Them] contains bonuses/penalties
+  // for king when the king is on a semi-open or open file.
+  constexpr Score KingOnFile[2][2] = {{ S(-19,12), S(-6, 7)  },
+                                     {  S(  0, 2), S( 6,-5) }};
+
   #undef S
   #undef V
 
+
+  /// evaluate() calculates a score for the static pawn structure of the given position.
+  /// We cannot use the location of pieces or king in this function, as the evaluation
+  /// of the pawn structure will be stored in a small cache for speed reasons, and will
+  /// be re-used even when the pieces have moved.
+
   template<Color Us>
   Score evaluate(const Position& pos, Pawns::Entry* e) {
 
-    constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
-    constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
+    constexpr Color     Them = ~Us;
+    constexpr Direction Up   = pawn_push(Us);
 
-    Bitboard b, neighbours, stoppers, doubled, support, phalanx;
-    Bitboard lever, leverPush;
+    Bitboard neighbours, stoppers, support, phalanx, opposed;
+    Bitboard lever, leverPush, blocked;
     Square s;
-    bool opposed, backward, passed;
+    bool backward, passed, doubled;
     Score score = SCORE_ZERO;
     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
 
@@ -82,9 +98,10 @@ namespace {
 
     Bitboard doubleAttackThem = pawn_double_attacks_bb<Them>(theirPawns);
 
-    e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = 0;
+    e->passedPawns[Us] = 0;
     e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
-    e->pawnAttacks[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
+    e->pawnAttacks[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
+    e->blockedCount += popcount(shift<Up>(ourPawns) & (theirPawns | doubleAttackThem));
 
     // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
     while ((s = *pl++) != SQ_NONE)
@@ -93,34 +110,39 @@ namespace {
 
         Rank r = relative_rank(Us, s);
 
-        e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
-
         // Flag the pawn
         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
+        blocked    = theirPawns & (s + Up);
         stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
-        lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
-        leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
+        lever      = theirPawns & pawn_attacks_bb(Us, s);
+        leverPush  = theirPawns & pawn_attacks_bb(Us, s + Up);
         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
         neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(s);
         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
         support    = neighbours & rank_bb(s - Up);
 
         // A pawn is backward when it is behind all pawns of the same color on
-        // the adjacent files and cannot safely advance. Phalanx and isolated
-        // pawns will be excluded when the pawn is scored.
-        backward =  !(neighbours & forward_ranks_bb(Them, s))
-                  && (stoppers & (leverPush | (s + Up)));
+        // the adjacent files and cannot safely advance.
+        backward =  !(neighbours & forward_ranks_bb(Them, s + Up))
+                  && (leverPush | blocked);
+
+        // Compute additional span if pawn is not backward nor blocked
+        if (!backward && !blocked)
+            e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
 
         // A pawn is passed if one of the three following conditions is true:
         // (a) there is no stoppers except some levers
         // (b) the only stoppers are the leverPush, but we outnumber them
         // (c) there is only one front stopper which can be levered.
+        //     (Refined in Evaluation::passed)
         passed =   !(stoppers ^ lever)
                 || (   !(stoppers ^ leverPush)
                     && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
-                || (   stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5
+                || (   stoppers == blocked && r >= RANK_5
                     && (shift<Up>(support) & ~(theirPawns | doubleAttackThem)));
 
+        passed &= !(forward_file_bb(Us, s) & ourPawns);
+
         // Passed pawns will be properly scored later in evaluation when we have
         // full attack info.
         if (passed)
@@ -129,27 +151,34 @@ namespace {
         // Score this pawn
         if (support | phalanx)
         {
-            int v =  Connected[r] * (phalanx ? 3 : 2) / (opposed ? 2 : 1)
-                   + 17 * popcount(support);
+            int v =  Connected[r] * (2 + bool(phalanx) - bool(opposed))
+                   + 22 * popcount(support);
 
             score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
         }
 
         else if (!neighbours)
-            score -= Isolated + WeakUnopposed * int(!opposed);
+        {
+            if (     opposed
+                &&  (ourPawns & forward_file_bb(Them, s))
+                && !(theirPawns & adjacent_files_bb(s)))
+                score -= Doubled;
+            else
+                score -=  Isolated
+                        + WeakUnopposed * !opposed;
+        }
 
         else if (backward)
-            score -= Backward + WeakUnopposed * int(!opposed);
+            score -=  Backward
+                    + WeakUnopposed * !opposed;
 
-        if (doubled && !support)
-            score -= Doubled;
-    }
+        if (!support)
+            score -=  Doubled * doubled
+                    + WeakLever * more_than_one(lever);
 
-    // Penalize the unsupported and non passed pawns attacked twice by the enemy
-    b =   ourPawns
-        & doubleAttackThem
-        & ~(e->pawnAttacks[Us] | e->passedPawns[Us]);
-    score -= WeakLever * popcount(b);
+        if (blocked && r >= RANK_5)
+            score += BlockedPawn[r - RANK_5];
+    }
 
     return score;
   }
@@ -158,6 +187,7 @@ namespace {
 
 namespace Pawns {
 
+
 /// Pawns::probe() looks up the current position's pawns configuration in
 /// the pawns hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
@@ -172,6 +202,7 @@ Entry* probe(const Position& pos) {
       return e;
 
   e->key = key;
+  e->blockedCount = 0;
   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
 
@@ -183,36 +214,38 @@ Entry* probe(const Position& pos) {
 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 
 template<Color Us>
-void Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq, Score& shelter) {
+Score Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) const {
 
-  constexpr Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
+  constexpr Color Them = ~Us;
 
   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
-  Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
+  Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us) & ~pawnAttacks[Them];
   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 
   Score bonus = make_score(5, 5);
 
-  File center = clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
+  File center = std::clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
   {
       b = ourPawns & file_bb(f);
-      Rank ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
+      int ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 
       b = theirPawns & file_bb(f);
-      Rank theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : RANK_1;
+      int theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 
-      int d = std::min(f, ~f);
+      int d = edge_distance(f);
       bonus += make_score(ShelterStrength[d][ourRank], 0);
 
       if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
-          bonus -= make_score(82 * (theirRank == RANK_3), 82 * (theirRank == RANK_3));
+          bonus -= BlockedStorm[theirRank];
       else
           bonus -= make_score(UnblockedStorm[d][theirRank], 0);
   }
 
-  if (mg_value(bonus) > mg_value(shelter))
-      shelter = bonus;
+  // King On File
+  bonus -= KingOnFile[pos.is_on_semiopen_file(Us, ksq)][pos.is_on_semiopen_file(Them, ksq)];
+
+  return bonus;
 }
 
 
@@ -225,27 +258,28 @@ Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
   Square ksq = pos.square<KING>(Us);
   kingSquares[Us] = ksq;
   castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
+  auto compare = [](Score a, Score b) { return mg_value(a) < mg_value(b); };
 
-  Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
-  int minPawnDist = pawns ? 8 : 0;
+  Score shelter = evaluate_shelter<Us>(pos, ksq);
 
-  if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
-      minPawnDist = 1;
+  // If we can castle use the bonus after castling if it is bigger
 
-  else while (pawns)
-      minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
+  if (pos.can_castle(Us & KING_SIDE))
+      shelter = std::max(shelter, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)), compare);
 
-  Score shelter = make_score(-VALUE_INFINITE, VALUE_ZERO);
-  evaluate_shelter<Us>(pos, ksq, shelter);
+  if (pos.can_castle(Us & QUEEN_SIDE))
+      shelter = std::max(shelter, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)), compare);
 
-  // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
-  if (pos.can_castle(Us | KING_SIDE))
-      evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1), shelter);
+  // In endgame we like to bring our king near our closest pawn
+  Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
+  int minPawnDist = 6;
 
-  if (pos.can_castle(Us | QUEEN_SIDE))
-      evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1), shelter);
+  if (pawns & attacks_bb<KING>(ksq))
+      minPawnDist = 1;
+  else while (pawns)
+      minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 
-  return shelter - make_score(VALUE_ZERO, 16 * minPawnDist);
+  return shelter - make_score(0, 16 * minPawnDist);
 }
 
 // Explicit template instantiation