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Clarify the mapping of files to queenside
[stockfish] / src / pawns.cpp
index 36b10f32f6e1606a91f69bda1964bda11a51b4cb..ca4156dac522d76eefee8919bad2d9ab5ecf2724 100644 (file)
@@ -2,7 +2,7 @@
   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) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2015-2019 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, 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
@@ -32,12 +32,15 @@ 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 Backward      = S( 9, 24);
+  constexpr Score BlockedStorm  = S(82, 82);
+  constexpr Score Doubled       = S(11, 56);
+  constexpr Score Isolated      = S( 5, 15);
+  constexpr Score WeakLever     = S( 0, 56);
+  constexpr Score WeakUnopposed = S(13, 27);
 
-  // Connected pawn bonus by opposed, phalanx, #support and rank
-  Score Connected[2][2][3][RANK_NB];
+  // Connected pawn bonus
+  constexpr int Connected[RANK_NB] = { 0, 7, 8, 12, 29, 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.
@@ -50,18 +53,15 @@ namespace {
 
   // 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.
+  // 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(107), V(123), 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( 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) }
   };
 
-  // Danger of blocked enemy pawns storming our king, by rank
-  constexpr Value BlockedStorm[RANK_NB] =
-    { V(0), V(0), V(66), V(6), V(5), V(1), V(15) };
-
   #undef S
   #undef V
 
@@ -71,78 +71,80 @@ namespace {
     constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
     constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
 
-    Bitboard b, neighbours, stoppers, doubled, supported, phalanx;
+    Bitboard neighbours, stoppers, support, phalanx;
     Bitboard lever, leverPush;
     Square s;
-    bool opposed, backward;
+    bool opposed, backward, passed, doubled;
     Score score = SCORE_ZERO;
     const Square* pl = pos.squares<PAWN>(Us);
 
     Bitboard ourPawns   = pos.pieces(  Us, PAWN);
     Bitboard theirPawns = pos.pieces(Them, PAWN);
 
-    e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = e->weakUnopposed[Us] = 0;
-    e->semiopenFiles[Us] = 0xFF;
-    e->kingSquares[Us]   = SQ_NONE;
-    e->pawnAttacks[Us]   = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
-    e->pawnsOnSquares[Us][BLACK] = popcount(ourPawns & DarkSquares);
-    e->pawnsOnSquares[Us][WHITE] = pos.count<PAWN>(Us) - e->pawnsOnSquares[Us][BLACK];
+    Bitboard doubleAttackThem = pawn_double_attacks_bb<Them>(theirPawns);
+
+    e->passedPawns[Us] = e->pawnAttacksSpan[Us] = 0;
+    e->kingSquares[Us] = SQ_NONE;
+    e->pawnAttacks[Us] = pawn_attacks_bb<Us>(ourPawns);
 
     // 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));
 
-        File f = file_of(s);
+        Rank r = relative_rank(Us, s);
 
-        e->semiopenFiles[Us]   &= ~(1 << f);
         e->pawnAttacksSpan[Us] |= pawn_attack_span(Us, s);
 
         // Flag the pawn
         opposed    = theirPawns & forward_file_bb(Us, s);
-        stoppers   = theirPawns & passed_pawn_mask(Us, s);
+        stoppers   = theirPawns & passed_pawn_span(Us, s);
         lever      = theirPawns & PawnAttacks[Us][s];
         leverPush  = theirPawns & PawnAttacks[Us][s + Up];
         doubled    = ourPawns   & (s - Up);
-        neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(f);
+        neighbours = ourPawns   & adjacent_files_bb(s);
         phalanx    = neighbours & rank_bb(s);
-        supported  = neighbours & rank_bb(s - Up);
+        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 be safely advanced.
-        backward =  !(ourPawns & pawn_attack_span(Them, 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)));
 
-        // Passed pawns will be properly scored in evaluation because we need
-        // full attack info to evaluate them. Include also not passed pawns
-        // which could become passed after one or two pawn pushes when are
-        // not attacked more times than defended.
-        if (   !(stoppers ^ lever ^ leverPush)
-            && popcount(supported) >= popcount(lever) - 1
-            && popcount(phalanx)   >= popcount(leverPush))
+        // 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.
+        passed =   !(stoppers ^ lever)
+                || (   !(stoppers ^ leverPush)
+                    && popcount(phalanx) >= popcount(leverPush))
+                || (   stoppers == square_bb(s + Up) && r >= RANK_5
+                    && (shift<Up>(support) & ~(theirPawns | doubleAttackThem)));
+
+        // Passed pawns will be properly scored later in evaluation when we have
+        // full attack info.
+        if (passed)
             e->passedPawns[Us] |= s;
 
-        else if (   stoppers == SquareBB[s + Up]
-                 && relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
+        // Score this pawn
+        if (support | phalanx)
         {
-            b = shift<Up>(supported) & ~theirPawns;
-            while (b)
-                if (!more_than_one(theirPawns & PawnAttacks[Us][pop_lsb(&b)]))
-                    e->passedPawns[Us] |= s;
-        }
+            int v =  Connected[r] * (2 + bool(phalanx) - opposed)
+                   + 17 * popcount(support);
 
-        // Score this pawn
-        if (supported | phalanx)
-            score += Connected[opposed][bool(phalanx)][popcount(supported)][relative_rank(Us, s)];
+            score += make_score(v, v * (r - 2) / 4);
+        }
 
         else if (!neighbours)
-            score -= Isolated, e->weakUnopposed[Us] += !opposed;
+            score -= Isolated + WeakUnopposed * !opposed;
 
         else if (backward)
-            score -= Backward, e->weakUnopposed[Us] += !opposed;
+            score -= Backward + WeakUnopposed * !opposed;
 
-        if (doubled && !supported)
-            score -= Doubled;
+        if (!support)
+            score -=   Doubled * doubled
+                     + WeakLever * more_than_one(lever);
     }
 
     return score;
@@ -152,27 +154,6 @@ namespace {
 
 namespace Pawns {
 
-/// Pawns::init() initializes some tables needed by evaluation. Instead of using
-/// hard-coded tables, when makes sense, we prefer to calculate them with a formula
-/// to reduce independent parameters and to allow easier tuning and better insight.
-
-void init() {
-
-  static constexpr int Seed[RANK_NB] = { 0, 13, 24, 18, 65, 100, 175, 330 };
-
-  for (int opposed = 0; opposed <= 1; ++opposed)
-      for (int phalanx = 0; phalanx <= 1; ++phalanx)
-          for (int support = 0; support <= 2; ++support)
-              for (Rank r = RANK_2; r < RANK_8; ++r)
-  {
-      int v = 17 * support;
-      v += (Seed[r] + (phalanx ? (Seed[r + 1] - Seed[r]) / 2 : 0)) >> opposed;
-
-      Connected[opposed][phalanx][support][r] = make_score(v, v * (r - 2) / 4);
-  }
-}
-
-
 /// 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
@@ -189,9 +170,6 @@ Entry* probe(const Position& pos) {
   e->key = key;
   e->scores[WHITE] = evaluate<WHITE>(pos, e);
   e->scores[BLACK] = evaluate<BLACK>(pos, e);
-  e->openFiles = popcount(e->semiopenFiles[WHITE] & e->semiopenFiles[BLACK]);
-  e->asymmetry = popcount(  (e->passedPawns[WHITE]   | e->passedPawns[BLACK])
-                          | (e->semiopenFiles[WHITE] ^ e->semiopenFiles[BLACK]));
 
   return e;
 }
@@ -201,35 +179,35 @@ Entry* probe(const Position& pos) {
 /// penalty for a king, looking at the king file and the two closest files.
 
 template<Color Us>
-Value Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) {
+Score Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) {
 
-  constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
-  constexpr Direction Down = (Us == WHITE ? SOUTH : NORTH);
-  constexpr Bitboard  BlockRanks = (Us == WHITE ? Rank1BB | Rank2BB : Rank8BB | Rank7BB);
+  constexpr Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 
   Bitboard b = pos.pieces(PAWN) & ~forward_ranks_bb(Them, ksq);
   Bitboard ourPawns = b & pos.pieces(Us);
   Bitboard theirPawns = b & pos.pieces(Them);
 
-  Value safety = (shift<Down>(theirPawns) & (FileABB | FileHBB) & BlockRanks & ksq) ?
-                 Value(374) : Value(5);
+  Score bonus = make_score(5, 5);
 
-  File center = std::max(FILE_B, std::min(FILE_G, file_of(ksq)));
+  File center = clamp(file_of(ksq), FILE_B, FILE_G);
   for (File f = File(center - 1); f <= File(center + 1); ++f)
   {
       b = ourPawns & file_bb(f);
-      int ourRank = b ? relative_rank(Us, backmost_sq(Us, b)) : 0;
+      int ourRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 
       b = theirPawns & file_bb(f);
       int theirRank = b ? relative_rank(Us, frontmost_sq(Them, b)) : 0;
 
-      int d = std::min(f, ~f);
-      safety += ShelterStrength[d][ourRank];
-      safety -= (ourRank && (ourRank == theirRank - 1)) ? BlockedStorm[theirRank]
-                                                        : UnblockedStorm[d][theirRank];
+      File d = map_to_queenside(f);
+      bonus += make_score(ShelterStrength[d][ourRank], 0);
+
+      if (ourRank && (ourRank == theirRank - 1))
+          bonus -= BlockedStorm * int(theirRank == RANK_3);
+      else
+          bonus -= make_score(UnblockedStorm[d][theirRank], 0);
   }
 
-  return safety;
+  return bonus;
 }
 
 
@@ -237,30 +215,41 @@ Value Entry::evaluate_shelter(const Position& pos, Square ksq) {
 /// when king square changes, which is about 20% of total king_safety() calls.
 
 template<Color Us>
-Score Entry::do_king_safety(const Position& pos, Square ksq) {
+Score Entry::do_king_safety(const Position& pos) {
 
+  Square ksq = pos.square<KING>(Us);
   kingSquares[Us] = ksq;
-  castlingRights[Us] = pos.can_castle(Us);
-  int minKingPawnDistance = 0;
+  castlingRights[Us] = pos.castling_rights(Us);
 
-  Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
-  if (pawns)
-      while (!(DistanceRingBB[ksq][++minKingPawnDistance] & pawns)) {}
+  Score shelters[3] = { evaluate_shelter<Us>(pos, ksq),
+                        make_score(-VALUE_INFINITE, 0),
+                        make_score(-VALUE_INFINITE, 0) };
+
+  // If we can castle use the bonus after castling if it is bigger
+  if (pos.can_castle(Us & KING_SIDE))
+      shelters[1] = evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1));
 
-  Value bonus = evaluate_shelter<Us>(pos, ksq);
+  if (pos.can_castle(Us & QUEEN_SIDE))
+      shelters[2] = evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1));
 
-  // If we can castle use the bonus after the castling if it is bigger
-  if (pos.can_castle(Us | KING_SIDE))
-      bonus = std::max(bonus, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_G1)));
+  for (int i : {1, 2})
+     if (mg_value(shelters[i]) > mg_value(shelters[0]))
+         shelters[0] = shelters[i];
+
+  // In endgame we like to bring our king near our closest pawn
+  Bitboard pawns = pos.pieces(Us, PAWN);
+  int minPawnDist = pawns ? 8 : 0;
 
-  if (pos.can_castle(Us | QUEEN_SIDE))
-      bonus = std::max(bonus, evaluate_shelter<Us>(pos, relative_square(Us, SQ_C1)));
+  if (pawns & PseudoAttacks[KING][ksq])
+      minPawnDist = 1;
+  else while (pawns)
+      minPawnDist = std::min(minPawnDist, distance(ksq, pop_lsb(&pawns)));
 
-  return make_score(bonus, -16 * minKingPawnDistance);
+  return shelters[0] - make_score(0, 16 * minPawnDist);
 }
 
 // Explicit template instantiation
-template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos, Square ksq);
-template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos, Square ksq);
+template Score Entry::do_king_safety<WHITE>(const Position& pos);
+template Score Entry::do_king_safety<BLACK>(const Position& pos);
 
 } // namespace Pawns