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) 2008-2015 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 <cassert>
  21
  22 #include "movegen.h"
  23 #include "position.h"
  24
  25 namespace {
  26
  27   template<CastlingRight Cr, bool Checks, bool Chess960>
  28   ExtMove* generate_castling(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us, const CheckInfo* ci) {
  29
  30     static const bool KingSide = (Cr == WHITE_OO || Cr == BLACK_OO);
  31
  32     if (pos.castling_impeded(Cr) || !pos.can_castle(Cr))
  33         return moveList;
  34
  35     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  36     // as they would be in standard chess.
  37     Square kfrom = pos.king_square(us);
  38     Square rfrom = pos.castling_rook_square(Cr);
  39     Square kto = relative_square(us, KingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
  40     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  41
  42     assert(!pos.checkers());
  43
  44     const Square K = Chess960 ? kto > kfrom ? DELTA_W : DELTA_E
  45                               : KingSide    ? DELTA_W : DELTA_E;
  46
  47     for (Square s = kto; s != kfrom; s += K)
  48         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  49             return moveList;
  50
  51     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  52     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  53     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  54     if (Chess960 && (attacks_bb<ROOK>(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & pos.pieces(~us, ROOK, QUEEN)))
  55         return moveList;
  56
  57     Move m = make<CASTLING>(kfrom, rfrom);
  58
  59     if (Checks && !pos.gives_check(m, *ci))
  60         return moveList;
  61
  62     *moveList++ = m;
  63
  64     return (void)ci, moveList; // Silence a warning under MSVC
  65   }
  66
  67
  68   template<GenType Type, Square Delta>
  69   inline ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, const CheckInfo* ci) {
  70
  71     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  72         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  73
  74     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  75     {
  76         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  77         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  78         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  79     }
  80
  81     // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  82     // that's not already included in the queen promotion.
  83     if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ci->ksq))
  84         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  85
  86     return (void)ci, moveList; // Silence a warning under MSVC
  87   }
  88
  89
  90   template<Color Us, GenType Type>
  91   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList,
  92                                Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
  93
  94     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
  95     // the point of view of white side.
  96     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
  97     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
  98     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
  99     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 100     const Square   Up       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 101     const Square   Right    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 102     const Square   Left     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 103
 104     Bitboard emptySquares;
 105
 106     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 107     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 108
 109     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 110                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 111
 112     // Single and double pawn pushes, no promotions
 113     if (Type != CAPTURES)
 114     {
 115         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 116
 117         Bitboard b1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 118         Bitboard b2 = shift_bb<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 119
 120         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 121         {
 122             b1 &= target;
 123             b2 &= target;
 124         }
 125
 126         if (Type == QUIET_CHECKS)
 127         {
 128             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 129             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 130
 131             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 132             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 133             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 134             // promotion has been already generated amongst the captures.
 135             if (pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates)
 136             {
 137                 Bitboard dc1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ci->ksq);
 138                 Bitboard dc2 = shift_bb<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 139
 140                 b1 |= dc1;
 141                 b2 |= dc2;
 142             }
 143         }
 144
 145         while (b1)
 146         {
 147             Square to = pop_lsb(&b1);
 148             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 149         }
 150
 151         while (b2)
 152         {
 153             Square to = pop_lsb(&b2);
 154             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 155         }
 156     }
 157
 158     // Promotions and underpromotions
 159     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 160     {
 161         if (Type == CAPTURES)
 162             emptySquares = ~pos.pieces();
 163
 164         if (Type == EVASIONS)
 165             emptySquares &= target;
 166
 167         Bitboard b1 = shift_bb<Right>(pawnsOn7) & enemies;
 168         Bitboard b2 = shift_bb<Left >(pawnsOn7) & enemies;
 169         Bitboard b3 = shift_bb<Up   >(pawnsOn7) & emptySquares;
 170
 171         while (b1)
 172             moveList = make_promotions<Type, Right>(moveList, pop_lsb(&b1), ci);
 173
 174         while (b2)
 175             moveList = make_promotions<Type, Left >(moveList, pop_lsb(&b2), ci);
 176
 177         while (b3)
 178             moveList = make_promotions<Type, Up   >(moveList, pop_lsb(&b3), ci);
 179     }
 180
 181     // Standard and en-passant captures
 182     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 183     {
 184         Bitboard b1 = shift_bb<Right>(pawnsNotOn7) & enemies;
 185         Bitboard b2 = shift_bb<Left >(pawnsNotOn7) & enemies;
 186
 187         while (b1)
 188         {
 189             Square to = pop_lsb(&b1);
 190             *moveList++ = make_move(to - Right, to);
 191         }
 192
 193         while (b2)
 194         {
 195             Square to = pop_lsb(&b2);
 196             *moveList++ = make_move(to - Left, to);
 197         }
 198
 199         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 200         {
 201             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 202
 203             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 204             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 205             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 206             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 207                 return moveList;
 208
 209             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 210
 211             assert(b1);
 212
 213             while (b1)
 214                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 215         }
 216     }
 217
 218     return moveList;
 219   }
 220
 221
 222   template<PieceType Pt, bool Checks> FORCE_INLINE
 223   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 224                           Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 225
 226     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 227
 228     const Square* pl = pos.list<Pt>(us);
 229
 230     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 231     {
 232         if (Checks)
 233         {
 234             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 235                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSq[Pt]))
 236                 continue;
 237
 238             if (ci->dcCandidates && (ci->dcCandidates & from))
 239                 continue;
 240         }
 241
 242         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 243
 244         if (Checks)
 245             b &= ci->checkSq[Pt];
 246
 247         while (b)
 248             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 249     }
 250
 251     return moveList;
 252   }
 253
 254
 255   template<Color Us, GenType Type> FORCE_INLINE
 256   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target,
 257                         const CheckInfo* ci = nullptr) {
 258
 259     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 260
 261     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target, ci);
 262     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 263     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 264     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 265     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 266
 267     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 268     {
 269         Square ksq = pos.king_square(Us);
 270         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 271         while (b)
 272             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 273     }
 274
 275     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 276     {
 277         if (pos.is_chess960())
 278         {
 279             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us, ci);
 280             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us, ci);
 281         }
 282         else
 283         {
 284             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us, ci);
 285             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us, ci);
 286         }
 287     }
 288
 289     return moveList;
 290   }
 291
 292 } // namespace
 293
 294
 295 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 296 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 297 ///
 298 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 299 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 300 ///
 301 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 302 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 303
 304 template<GenType Type>
 305 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 306
 307   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 308   assert(!pos.checkers());
 309
 310   Color us = pos.side_to_move();
 311
 312   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 313                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 314                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 315
 316   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 317                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 318 }
 319
 320 // Explicit template instantiations
 321 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 322 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 323 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 324
 325
 326 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 327 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 328 template<>
 329 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 330
 331   assert(!pos.checkers());
 332
 333   Color us = pos.side_to_move();
 334   CheckInfo ci(pos);
 335   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 336
 337   while (dc)
 338   {
 339      Square from = pop_lsb(&dc);
 340      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 341
 342      if (pt == PAWN)
 343          continue; // Will be generated together with direct checks
 344
 345      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 346
 347      if (pt == KING)
 348          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 349
 350      while (b)
 351          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 352   }
 353
 354   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces(), &ci)
 355                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces(), &ci);
 356 }
 357
 358
 359 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 360 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 361 template<>
 362 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 363
 364   assert(pos.checkers());
 365
 366   Color us = pos.side_to_move();
 367   Square ksq = pos.king_square(us);
 368   Bitboard sliderAttacks = 0;
 369   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 370
 371   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 372   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 373   // useless legality checks later on.
 374   while (sliders)
 375   {
 376       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 377       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 378   }
 379
 380   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 381   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 382   while (b)
 383       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 384
 385   if (more_than_one(pos.checkers()))
 386       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 387
 388   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 389   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 390   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 391
 392   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 393                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 394 }
 395
 396
 397 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 398
 399 template<>
 400 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 401
 402   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 403   Square ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
 404   ExtMove* cur = moveList;
 405
 406   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 407                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 408   while (cur != moveList)
 409       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 410           && !pos.legal(*cur, pinned))
 411           *cur = (--moveList)->move;
 412       else
 413           ++cur;
 414
 415   return moveList;
 416 }