git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/movegen.cpp

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #include <algorithm>
  21 #include <cassert>
  22
  23 #include "movegen.h"
  24 #include "position.h"
  25
  26 /// Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  27 /// hardcoded names 'mlist' and 'from'.
  28 #define SERIALIZE(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_1st_bit(&b))
  29
  30 /// Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  31 #define SERIALIZE_PAWNS(b, d) while (b) { Square to = pop_1st_bit(&b); \
  32                                          (*mlist++).move = make_move(to + (d), to); }
  33 namespace {
  34
  35   enum CastlingSide { KING_SIDE, QUEEN_SIDE };
  36
  37   template<CastlingSide Side, bool OnlyChecks>
  38   MoveStack* generate_castle_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
  39
  40     const CastleRight CR[] = { Side ? WHITE_OOO : WHITE_OO,
  41                                Side ? BLACK_OOO : BLACK_OO };
  42
  43     if (!pos.can_castle(CR[us]))
  44         return mlist;
  45
  46     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  47     // as they would be in standard chess.
  48     Square kfrom = pos.king_square(us);
  49     Square rfrom = pos.castle_rook_square(CR[us]);
  50     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  51     Square rto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
  52     Bitboard enemies = pos.pieces(flip(us));
  53
  54     assert(!pos.in_check());
  55     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
  56     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
  57
  58     // Unimpeded rule: All the squares between the king's initial and final squares
  59     // (including the final square), and all the squares between the rook's initial
  60     // and final squares (including the final square), must be vacant except for
  61     // the king and castling rook.
  62     for (Square s = std::min(rfrom, rto), e = std::max(rfrom, rto); s <= e; s++)
  63         if (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
  64             return mlist;
  65
  66     for (Square s = std::min(kfrom, kto), e = std::max(kfrom, kto); s <= e; s++)
  67         if (  (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
  68             ||(pos.attackers_to(s) & enemies))
  69             return mlist;
  70
  71     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  72     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  73     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  74     if (pos.is_chess960())
  75     {
  76         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
  77         clear_bit(&occ, rfrom);
  78         if (pos.attackers_to(kto, occ) & enemies)
  79             return mlist;
  80     }
  81
  82     (*mlist++).move = make_castle(kfrom, rfrom);
  83
  84     if (OnlyChecks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  85         mlist--;
  86
  87     return mlist;
  88   }
  89
  90
  91   template<Square Delta>
  92   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  93
  94     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
  95            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
  96            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
  97   }
  98
  99
 100   template<Square Delta>
 101   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 102
 103     const Bitboard TFileABB = (   Delta == DELTA_NE
 104                                || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 105
 106     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 107     SERIALIZE_PAWNS(b, -Delta);
 108     return mlist;
 109   }
 110
 111
 112   template<MoveType Type, Square Delta>
 113   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
 114
 115     const Bitboard TFileABB = (   Delta == DELTA_NE
 116                                || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 117
 118     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 119
 120     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 121         b &= ~TFileABB;
 122
 123     while (b)
 124     {
 125         Square to = pop_1st_bit(&b);
 126
 127         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 128             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
 129
 130         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 131         {
 132             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 133             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 134             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 135         }
 136
 137         // Knight-promotion is the only one that can give a check (direct or
 138         // discovered) not already included in the queen-promotion.
 139         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK && bit_is_set(StepAttacksBB[W_KNIGHT][to], ksq))
 140             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 141         else
 142             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 143     }
 144     return mlist;
 145   }
 146
 147
 148   template<Color Us, MoveType Type>
 149   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 150
 151     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named according to
 152     // the point of view of white side.
 153     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 154     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 155     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 156     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 157     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 158     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 159
 160     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 161
 162     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(PAWN, Us) &  TRank7BB;
 163     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(PAWN, Us) & ~TRank7BB;
 164
 165     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 166                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 167
 168     // Single and double pawn pushes, no promotions
 169     if (Type != MV_CAPTURE)
 170     {
 171         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 172
 173         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 174         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 175
 176         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 177         {
 178             b1 &= target;
 179             b2 &= target;
 180         }
 181
 182         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK)
 183         {
 184             // Consider only direct checks
 185             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 186             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 187
 188             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 189             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 190             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 191             // promotion has been already generated among captures.
 192             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 193             {
 194                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 195                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 196
 197                 b1 |= dc1;
 198                 b2 |= dc2;
 199             }
 200         }
 201
 202         SERIALIZE_PAWNS(b1, -UP);
 203         SERIALIZE_PAWNS(b2, -UP -UP);
 204     }
 205
 206     // Promotions and underpromotions
 207     if (pawnsOn7)
 208     {
 209         if (Type == MV_CAPTURE)
 210             emptySquares = pos.empty_squares();
 211
 212         if (Type == MV_EVASION)
 213             emptySquares &= target;
 214
 215         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 216         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 217         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 218     }
 219
 220     // Standard and en-passant captures
 221     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 222     {
 223         mlist = generate_pawn_captures<RIGHT>(mlist, pawnsNotOn7, enemies);
 224         mlist = generate_pawn_captures<LEFT >(mlist, pawnsNotOn7, enemies);
 225
 226         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 227         {
 228             assert(rank_of(pos.ep_square()) == (Us == WHITE ? RANK_6 : RANK_3));
 229
 230             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 231             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 232             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 233             if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 234                 return mlist;
 235
 236             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 237
 238             assert(b1);
 239
 240             while (b1)
 241                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 242         }
 243     }
 244
 245     return mlist;
 246   }
 247
 248
 249   template<PieceType Pt>
 250   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
 251                                            Bitboard dc, Square ksq) {
 252     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 253
 254     Bitboard checkSqs, b;
 255     Square from;
 256     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 257
 258     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
 259         return mlist;
 260
 261     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
 262
 263     do
 264     {
 265         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
 266             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
 267             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
 268             continue;
 269
 270         if (dc && bit_is_set(dc, from))
 271             continue;
 272
 273         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
 274         SERIALIZE(b);
 275
 276     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
 277
 278     return mlist;
 279   }
 280
 281
 282   template<>
 283   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
 284
 285     return us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(p, m, dc, ksq)
 286                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(p, m, dc, ksq);
 287   }
 288
 289
 290   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 291   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 292
 293     assert(Pt == PAWN);
 294     return us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 295                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE);
 296   }
 297
 298
 299   template<PieceType Pt>
 300   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 301
 302     Bitboard b;
 303     Square from;
 304     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 305
 306     if (*pl != SQ_NONE)
 307     {
 308         do {
 309             from = *pl;
 310             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 311             SERIALIZE(b);
 312         } while (*++pl != SQ_NONE);
 313     }
 314     return mlist;
 315   }
 316
 317
 318   template<>
 319   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 320
 321     Square from = pos.king_square(us);
 322     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 323     SERIALIZE(b);
 324     return mlist;
 325   }
 326
 327 } // namespace
 328
 329
 330 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 331 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 332 ///
 333 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 334 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 335 ///
 336 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 337 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 338
 339 template<MoveType Type>
 340 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 341
 342   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION);
 343   assert(!pos.in_check());
 344
 345   Color us = pos.side_to_move();
 346   Bitboard target;
 347
 348   if (Type == MV_CAPTURE)
 349       target = pos.pieces(flip(us));
 350
 351   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 352       target = pos.empty_squares();
 353
 354   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 355       target = pos.pieces(flip(us)) | pos.empty_squares();
 356
 357   mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 358   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 359   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 360   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 361   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 362   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 363
 364   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 365   {
 366       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 367       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 368   }
 369
 370   return mlist;
 371 }
 372
 373 // Explicit template instantiations
 374 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 375 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 376 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 377
 378
 379 /// generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 380 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 381 template<>
 382 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 383
 384   assert(!pos.in_check());
 385
 386   Bitboard b, dc;
 387   Square from;
 388   PieceType pt;
 389   Color us = pos.side_to_move();
 390   Square ksq = pos.king_square(flip(us));
 391
 392   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(flip(us), KING));
 393
 394   b = dc = pos.discovered_check_candidates();
 395
 396   while (b)
 397   {
 398      from = pop_1st_bit(&b);
 399      pt = type_of(pos.piece_on(from));
 400
 401      if (pt == PAWN)
 402          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 403
 404      b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & pos.empty_squares();
 405
 406      if (pt == KING)
 407          b &= ~QueenPseudoAttacks[ksq];
 408
 409      SERIALIZE(b);
 410   }
 411
 412   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 413   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 414   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 415   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 416   mlist = generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 417
 418   if (pos.can_castle(us))
 419   {
 420       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 421       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 422   }
 423
 424   return mlist;
 425 }
 426
 427
 428 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 429 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 430 template<>
 431 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 432
 433   assert(pos.in_check());
 434
 435   Bitboard b, target;
 436   Square from, checksq;
 437   int checkersCnt = 0;
 438   Color us = pos.side_to_move();
 439   Square ksq = pos.king_square(us);
 440   Bitboard checkers = pos.checkers();
 441   Bitboard sliderAttacks = 0;
 442
 443   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 444   assert(checkers);
 445
 446   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 447   // evasions set so to skip known illegal moves and avoid to do legality check later.
 448   b = checkers;
 449   do
 450   {
 451       checkersCnt++;
 452       checksq = pop_1st_bit(&b);
 453
 454       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == flip(us));
 455
 456       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 457       {
 458       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 459       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 460       case QUEEN:
 461           // If queen and king are far we can safely remove all the squares attacked
 462           // in the other direction becuase are not reachable by the king anyway.
 463           if (squares_between(ksq, checksq) || (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq)))
 464               sliderAttacks |= QueenPseudoAttacks[checksq];
 465
 466           // Otherwise, if king and queen are adjacent and on a diagonal line, we need to
 467           // use real rook attacks to check if king is safe to move in the other direction.
 468           // For example: king in B2, queen in A1 a knight in B1, and we can safely move to C1.
 469           else
 470               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 471
 472       default:
 473           break;
 474       }
 475   } while (b);
 476
 477   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 478   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 479   from = ksq;
 480   SERIALIZE(b);
 481
 482   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 483   if (checkersCnt > 1)
 484       return mlist;
 485
 486   // Target for blocking evasions or captures of the checking piece
 487   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 488
 489   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 490   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 491   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 492   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 493   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 494 }
 495
 496
 497 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 498
 499 template<>
 500 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 501
 502   MoveStack *last, *cur = mlist;
 503   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 504
 505   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 506                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 507   while (cur != last)
 508       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 509           cur->move = (--last)->move;
 510       else
 511           cur++;
 512
 513   return last;
 514 }