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Properly set to zero stuff returned by 'new'
[stockfish] / src / pawns.cpp
index 1d8b082ed449cb55281054b156721ba79deeaf42..9a0059dcec379e7e64a3e20ad43525601aaa8f4d 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
@@ -38,96 +38,39 @@ 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)
-  };
-
-  // 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)
-  };
-
-  // 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)
-  };
+  #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
 
-  // 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)
+  // 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)
   };
 
-  // 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)
+  // 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)
   };
 
-  // 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)
+  // 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)
   };
 
-  // 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)
+  // 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)
   };
 
-  // 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
+  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)
   };
 
-  // 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)
-  };
-
-  // 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 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
-  };
-
-  // 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 };
-
-  // Pawn storm lever bonuses by file
-  const int StormLeverBonus[8] = { -8, -8, -13, 0, 0, -13, -8, -8 };
-
+  #undef S
 }
 
 
@@ -135,49 +78,39 @@ namespace {
 //// Functions
 ////
 
-/// Constructor
+/// PawnInfoTable c'tor and d'tor instantiated one each thread
+
+PawnInfoTable::PawnInfoTable() {
 
-PawnInfoTable::PawnInfoTable(unsigned numOfEntries) {
+  entries = new PawnInfo[PawnTableSize];
 
-  size = numOfEntries;
-  entries = new PawnInfo[size];
   if (!entries)
   {
-      std::cerr << "Failed to allocate " << (numOfEntries * sizeof(PawnInfo))
+      std::cerr << "Failed to allocate " << (PawnTableSize * sizeof(PawnInfo))
                 << " bytes for pawn hash table." << std::endl;
       Application::exit_with_failure();
   }
+  memset(entries, 0, PawnTableSize * sizeof(PawnInfo));
 }
 
 
-/// Destructor
-
 PawnInfoTable::~PawnInfoTable() {
-  delete [] entries;
-}
-
-
-/// PawnInfo::clear() resets to zero the PawnInfo entry. Note that
-/// kingSquares[] is initialized to SQ_NONE instead.
 
-void PawnInfo::clear() {
-
-  memset(this, 0, sizeof(PawnInfo));
-  kingSquares[WHITE] = kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
+  delete [] entries;
 }
 
 
 /// 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 & (PawnTableSize - 1));
   PawnInfo* pi = entries + index;
 
   // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
@@ -187,219 +120,130 @@ PawnInfo* PawnInfoTable::get_pawn_info(const Position& pos) {
       return pi;
 
   // Clear the PawnInfo object, and set the key
-  pi->clear();
+  memset(pi, 0, sizeof(PawnInfo));
+  pi->kingSquares[WHITE] = pi->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
   pi->key = key;
 
-  Value mgValue[2] = {Value(0), Value(0)};
-  Value egValue[2] = {Value(0), Value(0)};
+  // 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);
 
-  // Loop through the pawns for both colors
-  for (Color us = WHITE; us <= BLACK; us++)
-  {
-    Color them = opposite_color(us);
-    Bitboard ourPawns = pos.pieces<PAWN>(us);
-    Bitboard theirPawns = pos.pieces<PAWN>(them);
-    Bitboard pawns = ourPawns;
-
-    // Initialize pawn storm scores by giving bonuses for open files
-    for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
-        if (!(pawns & file_bb(f)))
-        {
-            pi->ksStormValue[us] += KStormOpenFileBonus[f];
-            pi->qsStormValue[us] += QStormOpenFileBonus[f];
-            pi->halfOpenFiles[us] |= (1 << f);
-        }
-
-    // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
-    while (pawns)
-    {
-        Square s = pop_1st_bit(&pawns);
-        File f = square_file(s);
-        Rank r = square_rank(s);
-
-        assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
-
-        // Passed, isolated or doubled pawn?
-        bool passed   = Position::pawn_is_passed(theirPawns, us, s);
-        bool isolated = Position::pawn_is_isolated(ourPawns, s);
-        bool doubled  = Position::pawn_is_doubled(ourPawns, 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
-        int 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;
-
-        // 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;
-
-        // 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.
-        bool chain =  ourPawns
-                    & neighboring_files_bb(f)
-                    & (rank_bb(r) | rank_bb(r - (us == WHITE ? 1 : -1)));
-
-        // 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.
-        bool backward;
-        if (   passed
-            || isolated
-            || chain
-            || (pos.pawn_attacks(us, s) & theirPawns)
-            || (ourPawns & behind_bb(us, r) & neighboring_files_bb(f)))
-            backward = false;
-        else
-        {
-            // 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
-            // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
-            Bitboard b = pos.pawn_attacks(us, s);
-            if (us == WHITE)
-            {
-                for ( ; !(b & (ourPawns | theirPawns)); b <<= 8);
-                backward = (b | (b << 8)) & theirPawns;
-            }
-            else
-            {
-                for ( ; !(b & (ourPawns | theirPawns)); b >>= 8);
-                backward = (b | (b >> 8)) & theirPawns;
-            }
-        }
-
-        // Test for candidate passed pawn
-        bool candidate;
-        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);
-
-        // 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;
-
-        // Score this pawn
-        if (passed)
-            set_bit(&(pi->passedPawns), s);
-
-        if (isolated)
-        {
-            mgValue[us] -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f];
-            egValue[us] -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f];
-            if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-            {
-                mgValue[us] -= IsolatedPawnMidgamePenalty[f] / 2;
-                egValue[us] -= IsolatedPawnEndgamePenalty[f] / 2;
-            }
-        }
-        if (doubled)
-        {
-            mgValue[us] -= DoubledPawnMidgamePenalty[f];
-            egValue[us] -= DoubledPawnEndgamePenalty[f];
-        }
-        if (backward)
-        {
-            mgValue[us] -= BackwardPawnMidgamePenalty[f];
-            egValue[us] -= BackwardPawnEndgamePenalty[f];
-            if (!(theirPawns & file_bb(f)))
-            {
-                mgValue[us] -= BackwardPawnMidgamePenalty[f] / 2;
-                egValue[us] -= BackwardPawnEndgamePenalty[f] / 2;
-            }
-        }
-        if (chain)
-        {
-            mgValue[us] += ChainMidgameBonus[f];
-            egValue[us] += ChainEndgameBonus[f];
-        }
-        if (candidate)
-        {
-            mgValue[us] += CandidateMidgameBonus[relative_rank(us, s)];
-            egValue[us] += CandidateEndgameBonus[relative_rank(us, s)];
-        }
-    } // while(pawns)
-  } // for(colors)
-
-  pi->mgValue = int16_t(mgValue[WHITE] - mgValue[BLACK]);
-  pi->egValue = int16_t(egValue[WHITE] - egValue[BLACK]);
+  // Evaluate pawns for both colors
+  pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, whitePawns, blackPawns, pi)
+             - evaluate_pawns<BLACK>(pos, blackPawns, whitePawns, pi);
   return pi;
 }
 
 
-/// 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) {
+/// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
+
+template<Color Us>
+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, opposed, chain, backward, candidate;
+  Score value = SCORE_ZERO;
+  const BitCountType Max15 = CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
+  const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
 
-  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++)
+  // Initialize halfOpenFiles[]
+  for (f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
+      if (!(ourPawns & file_bb(f)))
+          pi->halfOpenFiles[Us] |= (1 << f);
+
+  // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
+  while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
   {
-      r += k;
-      shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] * (128 >> i);
+      assert(pos.piece_on(s) == piece_of_color_and_type(Us, PAWN));
+
+      f = square_file(s);
+      r = square_rank(s);
+
+      // Our rank plus previous one. Used for chain detection.
+      b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(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
+      //
+      backward = false;
+
+      // 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 & attack_span_mask(opposite_color(Us), 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
+          // files, and seeing whether we meet a friendly or an enemy pawn first.
+          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.
+          backward = (b | (Us == WHITE ? b << 8 : b >> 8)) & theirPawns;
+      }
+
+      assert(passed | opposed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
+
+      // Test for candidate passed pawn
+      candidate =   !(opposed | passed)
+                 && (b = attack_span_mask(opposite_color(Us), s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != EmptyBoardBB
+                 &&  count_1s<Max15>(b) >= count_1s<Max15>(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;
+
+      // 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[Us]), s);
+
+      // Score this pawn
+      if (isolated)
+      {
+          value -= IsolatedPawnPenalty[f];
+          if (!opposed)
+              value -= IsolatedPawnPenalty[f] / 2;
+      }
+      if (doubled)
+          value -= DoubledPawnPenalty[f];
+
+      if (backward)
+      {
+          value -= BackwardPawnPenalty[f];
+          if (!opposed)
+              value -= BackwardPawnPenalty[f] / 2;
+      }
+      if (chain)
+          value += ChainBonus[f];
+
+      if (candidate)
+          value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
   }
-  kingSquares[c] = ksq;
-  kingShelters[c] = shelter;
-  return shelter;
+
+  return value;
 }
+