]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/pawns.cpp
Introduce namespace Pawns
[stockfish] / src / pawns.cpp
index 3ad88fb206aa011ece4fb6dca4c75acf17edb758..9f0d50c053027e00dff7d34f97d213ef239e2597 100644 (file)
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 /*
   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
 
 namespace {
 
+  #define V Value
   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
 
   // Doubled pawn penalty by opposed flag and file
-  const Score DoubledPawnPenalty[2][8] = {
+  const Score DoubledPawnPenalty[2][FILE_NB] = {
   { 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] = {
+  const Score IsolatedPawnPenalty[2][FILE_NB] = {
   { 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] = {
+  const Score BackwardPawnPenalty[2][FILE_NB] = {
   { 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] = {
+  const Score ChainBonus[FILE_NB] = {
     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
-  const Score CandidateBonus[8] = {
+  const Score CandidateBonus[RANK_NB] = {
     S( 0, 0), S( 6, 13), S(6,13), S(14,29),
     S(34,68), S(83,166), S(0, 0), S( 0, 0)
   };
 
   const Score PawnStructureWeight = S(233, 201);
 
-  #undef S
+  // Weakness of our pawn shelter in front of the king indexed by [king pawn][rank]
+  const Value ShelterWeakness[2][RANK_NB] =
+  { { 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) } };
+
+  // Danger of enemy pawns moving toward our king indexed by [pawn blocked][rank]
+  const Value StormDanger[2][RANK_NB] =
+  { { V(26), V(0), V(128), V(51), V(26) },
+    { V(13), V(0), V( 64), V(25), V(13) } };
+
+  // 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);
 
-  inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
-    return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
-                      (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
+  #undef S
+  #undef V
+
+  template<Color Us>
+  Score evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
+                       Bitboard theirPawns, Pawns::Entry* e) {
+
+    const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
+
+    Bitboard b;
+    Square s;
+    File f;
+    Rank r;
+    bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
+    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 = *pl++) != SQ_NONE)
+    {
+        assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
+
+        f = file_of(s);
+        r = rank_of(s);
+
+        // This file cannot be half open
+        e->halfOpenFiles[Us] &= ~(1 << f);
+
+        // Our rank plus previous one. Used for chain detection
+        b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(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
+        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 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.
+            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(opposed | passed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
+
+        // 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);
+
+        // 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[opposed][f];
+
+        if (doubled)
+            value -= DoubledPawnPenalty[opposed][f];
+
+        if (backward)
+            value -= BackwardPawnPenalty[opposed][f];
+
+        if (chain)
+            value += ChainBonus[f];
+
+        if (candidate)
+            value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
+    }
+
+    return value;
   }
 }
 
+namespace Pawns {
 
-/// 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 an 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) const {
+/// probe() takes a position object as input, computes a Entry 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.
 
-  assert(pos.is_ok());
+Entry* probe(const Position& pos, Table& entries) {
 
-  Key key = pos.get_pawn_key();
-  PawnInfo* pi = probe(key);
+  Key key = pos.pawn_key();
+  Entry* e = entries[key];
 
-  // If pi->key matches the position's pawn hash key, it means that we
+  // 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 (pi->key == key)
-      return pi;
+  if (e->key == key)
+      return e;
 
-  // Initialize PawnInfo entry
-  pi->key = key;
-  pi->passedPawns[WHITE] = pi->passedPawns[BLACK] = 0;
-  pi->kingSquares[WHITE] = pi->kingSquares[BLACK] = SQ_NONE;
-  pi->halfOpenFiles[WHITE] = pi->halfOpenFiles[BLACK] = 0xFF;
+  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;
 
-  // Calculate pawn attacks
-  Bitboard wPawns = pos.pieces(PAWN, WHITE);
-  Bitboard bPawns = pos.pieces(PAWN, BLACK);
-  pi->pawnAttacks[WHITE] = ((wPawns << 9) & ~FileABB) | ((wPawns << 7) & ~FileHBB);
-  pi->pawnAttacks[BLACK] = ((bPawns >> 7) & ~FileABB) | ((bPawns >> 9) & ~FileHBB);
+  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);
 
-  // Evaluate pawns for both colors and weight the result
-  pi->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, wPawns, bPawns, pi)
-             - evaluate_pawns<BLACK>(pos, bPawns, wPawns, pi);
+  e->value =  evaluate_pawns<WHITE>(pos, wPawns, bPawns, e)
+            - evaluate_pawns<BLACK>(pos, bPawns, wPawns, e);
 
-  pi->value = apply_weight(pi->value, PawnStructureWeight);
+  e->value = apply_weight(e->value, PawnStructureWeight);
 
-  return pi;
+  return e;
 }
 
 
-/// PawnInfoTable::evaluate_pawns() evaluates each pawn of the given color
+/// Entry::shelter_storm() calculates shelter and storm penalties for the file
+/// the king is on, as well as the two adjacent files.
 
 template<Color Us>
-Score PawnInfoTable::evaluate_pawns(const Position& pos, Bitboard ourPawns,
-                                    Bitboard theirPawns, PawnInfo* pi) {
+Value Entry::shelter_storm(const Position& pos, Square ksq) {
 
-  const BitCountType Max15 = CpuIs64Bit ? CNT64_MAX15 : CNT32_MAX15;
   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 
-  Bitboard b;
-  Square s;
-  File f;
-  Rank r;
-  bool passed, isolated, doubled, opposed, chain, backward, candidate;
-  Score value = SCORE_ZERO;
-  const Square* ptr = pos.piece_list_begin(Us, PAWN);
+  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);
 
-  // Loop through all pawns of the current color and score each pawn
-  while ((s = *ptr++) != SQ_NONE)
+  kf = (kf == FILE_A) ? kf++ : (kf == FILE_H) ? kf-- : kf;
+
+  for (int f = kf - 1; f <= kf + 1; f++)
   {
-      assert(pos.piece_on(s) == make_piece(Us, PAWN));
-
-      f = square_file(s);
-      r = square_rank(s);
-
-      // This file cannot be half open
-      pi->halfOpenFiles[Us] &= ~(1 << f);
-
-      // Our rank plus previous one. Used for chain detection
-      b = rank_bb(r) | rank_bb(Us == WHITE ? r - Rank(1) : r + Rank(1));
-
-      // Flag the pawn as passed, isolated, doubled or member of a pawn
-      // chain (but not the backward one).
-      passed   = !(theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s));
-      doubled  =   ourPawns   & squares_in_front_of(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 there are friendly pawns behind on neighboring 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
-          // 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(opposed | passed | (attack_span_mask(Us, s) & theirPawns));
-
-      // 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 neighboring files is higher or equal than the number of
-      // enemy pawns in the forward direction on the neighboring files.
-      candidate =   !(opposed | passed | backward | isolated)
-                 && (b = attack_span_mask(Them, s + pawn_push(Us)) & ourPawns) != EmptyBoardBB
-                 &&  count_1s<Max15>(b) >= count_1s<Max15>(attack_span_mask(Us, s) & theirPawns);
-
-      // 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)
-          set_bit(&(pi->passedPawns[Us]), s);
-
-      // Score this pawn
-      if (isolated)
-          value -= IsolatedPawnPenalty[opposed][f];
-
-      if (doubled)
-          value -= DoubledPawnPenalty[opposed][f];
-
-      if (backward)
-          value -= BackwardPawnPenalty[opposed][f];
-
-      if (chain)
-          value += ChainBonus[f];
-
-      if (candidate)
-          value += CandidateBonus[relative_rank(Us, s)];
+      // 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];
   }
-  return value;
+
+  return safety;
 }
 
 
-/// PawnInfo::updateShelter() calculates and caches king shelter. It is called
-/// only when king square changes, about 20% of total king_shelter() calls.
+/// Entry::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 PawnInfo::updateShelter(const Position& pos, Square ksq) {
+Score Entry::update_safety(const Position& pos, Square ksq) {
 
-  const int Shift = (Us == WHITE ? 8 : -8);
+  kingSquares[Us] = ksq;
+  castleRights[Us] = pos.can_castle(Us);
+  minKPdistance[Us] = 0;
 
-  Bitboard pawns;
-  int r, shelter = 0;
+  Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
+  if (pawns)
+      while (!(DistanceRingsBB[ksq][minKPdistance[Us]++] & pawns)) {}
 
-  if (relative_rank(Us, ksq) <= RANK_4)
-  {
-      pawns = pos.pieces(PAWN, Us) & this_and_neighboring_files_bb(ksq);
-      r = ksq & (7 << 3);
-      for (int i = 0; i < 3; i++)
-      {
-          r += Shift;
-          shelter += BitCount8Bit[(pawns >> r) & 0xFF] * (64 >> i);
-      }
-  }
-  kingSquares[Us] = ksq;
-  kingShelters[Us] = make_score(shelter, 0);
-  return kingShelters[Us];
+  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 PawnInfo::updateShelter<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
-template Score PawnInfo::updateShelter<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
+template Score Entry::update_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
+template Score Entry::update_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
+
+} // namespace Pawns