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) 2008-2014 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 /// Simple macro to wrap a very common while loop, no fancy, no flexibility,
  26 /// hardcoded names 'mlist' and 'from'.
  27 #define SERIALIZE(b) while (b) (mlist++)->move = make_move(from, pop_lsb(&b))
  28
  29 /// Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  30 #define SERIALIZE_PAWNS(b, d) while (b) { Square to = pop_lsb(&b); \
  31                                          (mlist++)->move = make_move(to - (d), to); }
  32 namespace {
  33
  34   template<CastlingSide Side, bool Checks, bool Chess960>
  35   ExtMove* generate_castling(const Position& pos, ExtMove* mlist, Color us, const CheckInfo* ci) {
  36
  37     if (pos.castling_impeded(us, Side) || !pos.can_castle(make_castling_flag(us, Side)))
  38         return mlist;
  39
  40     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  41     // as they would be in standard chess.
  42     Square kfrom = pos.king_square(us);
  43     Square rfrom = pos.castling_rook_square(us, Side);
  44     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  45     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  46
  47     assert(!pos.checkers());
  48
  49     const Square K = Chess960 ? kto > kfrom       ? DELTA_W : DELTA_E
  50                               : Side == KING_SIDE ? DELTA_W : DELTA_E;
  51
  52     for (Square s = kto; s != kfrom; s += K)
  53         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  54             return mlist;
  55
  56     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  57     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  58     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  59     if (Chess960 && (attacks_bb<ROOK>(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & pos.pieces(~us, ROOK, QUEEN)))
  60         return mlist;
  61
  62     Move m = make<CASTLING>(kfrom, rfrom);
  63
  64     if (Checks && !pos.gives_check(m, *ci))
  65         return mlist;
  66
  67     (mlist++)->move = m;
  68
  69     return mlist;
  70   }
  71
  72
  73   template<GenType Type, Square Delta>
  74   inline ExtMove* generate_promotions(ExtMove* mlist, Bitboard pawnsOn7,
  75                                       Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
  76
  77     Bitboard b = shift_bb<Delta>(pawnsOn7) & target;
  78
  79     while (b)
  80     {
  81         Square to = pop_lsb(&b);
  82
  83         if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  84             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  85
  86         if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  87         {
  88             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  89             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  90             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  91         }
  92
  93         // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  94         // that's not already included in the queen promotion.
  95         if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ci->ksq))
  96             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  97         else
  98             (void)ci; // Silence a warning under MSVC
  99     }
 100
 101     return mlist;
 102   }
 103
 104
 105   template<Color Us, GenType Type>
 106   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* mlist,
 107                                Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 108
 109     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 110     // the point of view of white side.
 111     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 112     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 113     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 114     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 115     const Square   Up       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 116     const Square   Right    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 117     const Square   Left     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 118
 119     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 120
 121     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 122     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 123
 124     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 125                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 126
 127     // Single and double pawn pushes, no promotions
 128     if (Type != CAPTURES)
 129     {
 130         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 131
 132         b1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 133         b2 = shift_bb<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 134
 135         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 136         {
 137             b1 &= target;
 138             b2 &= target;
 139         }
 140
 141         if (Type == QUIET_CHECKS)
 142         {
 143             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 144             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 145
 146             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 147             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 148             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 149             // promotion has been already generated amongst the captures.
 150             if (pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates)
 151             {
 152                 dc1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ci->ksq);
 153                 dc2 = shift_bb<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 154
 155                 b1 |= dc1;
 156                 b2 |= dc2;
 157             }
 158         }
 159
 160         SERIALIZE_PAWNS(b1, Up);
 161         SERIALIZE_PAWNS(b2, Up + Up);
 162     }
 163
 164     // Promotions and underpromotions
 165     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 166     {
 167         if (Type == CAPTURES)
 168             emptySquares = ~pos.pieces();
 169
 170         if (Type == EVASIONS)
 171             emptySquares &= target;
 172
 173         mlist = generate_promotions<Type, Right>(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 174         mlist = generate_promotions<Type, Left >(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 175         mlist = generate_promotions<Type, Up>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ci);
 176     }
 177
 178     // Standard and en-passant captures
 179     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 180     {
 181         b1 = shift_bb<Right>(pawnsNotOn7) & enemies;
 182         b2 = shift_bb<Left >(pawnsNotOn7) & enemies;
 183
 184         SERIALIZE_PAWNS(b1, Right);
 185         SERIALIZE_PAWNS(b2, Left);
 186
 187         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 188         {
 189             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 190
 191             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 192             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 193             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 194             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 195                 return mlist;
 196
 197             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 198
 199             assert(b1);
 200
 201             while (b1)
 202                 (mlist++)->move = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 203         }
 204     }
 205
 206     return mlist;
 207   }
 208
 209
 210   template<PieceType Pt, bool Checks> FORCE_INLINE
 211   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* mlist, Color us,
 212                           Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 213
 214     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 215
 216     const Square* pl = pos.list<Pt>(us);
 217
 218     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 219     {
 220         if (Checks)
 221         {
 222             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 223                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSq[Pt]))
 224                 continue;
 225
 226             if (unlikely(ci->dcCandidates) && (ci->dcCandidates & from))
 227                 continue;
 228         }
 229
 230         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 231
 232         if (Checks)
 233             b &= ci->checkSq[Pt];
 234
 235         SERIALIZE(b);
 236     }
 237
 238     return mlist;
 239   }
 240
 241
 242   template<Color Us, GenType Type> FORCE_INLINE
 243   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* mlist, Bitboard target,
 244                         const CheckInfo* ci = NULL) {
 245
 246     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 247
 248     mlist = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, mlist, target, ci);
 249     mlist = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 250     mlist = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 251     mlist = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 252     mlist = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 253
 254     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 255     {
 256         Square from = pos.king_square(Us);
 257         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 258         SERIALIZE(b);
 259     }
 260
 261     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 262     {
 263         if (pos.is_chess960())
 264         {
 265             mlist = generate_castling< KING_SIDE, Checks, true>(pos, mlist, Us, ci);
 266             mlist = generate_castling<QUEEN_SIDE, Checks, true>(pos, mlist, Us, ci);
 267         }
 268         else
 269         {
 270             mlist = generate_castling< KING_SIDE, Checks, false>(pos, mlist, Us, ci);
 271             mlist = generate_castling<QUEEN_SIDE, Checks, false>(pos, mlist, Us, ci);
 272         }
 273     }
 274
 275     return mlist;
 276   }
 277
 278
 279 } // namespace
 280
 281
 282 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 283 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 284 ///
 285 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 286 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 287 ///
 288 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 289 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 290
 291 template<GenType Type>
 292 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 293
 294   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 295   assert(!pos.checkers());
 296
 297   Color us = pos.side_to_move();
 298
 299   Bitboard target = Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 300                   : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 301                   : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 302
 303   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 304                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, mlist, target);
 305 }
 306
 307 // Explicit template instantiations
 308 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 309 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 310 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 311
 312
 313 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 314 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 315 template<>
 316 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 317
 318   assert(!pos.checkers());
 319
 320   Color us = pos.side_to_move();
 321   CheckInfo ci(pos);
 322   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 323
 324   while (dc)
 325   {
 326      Square from = pop_lsb(&dc);
 327      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 328
 329      if (pt == PAWN)
 330          continue; // Will be generated together with direct checks
 331
 332      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 333
 334      if (pt == KING)
 335          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 336
 337      SERIALIZE(b);
 338   }
 339
 340   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ~pos.pieces(), &ci)
 341                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ~pos.pieces(), &ci);
 342 }
 343
 344
 345 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 346 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 347 template<>
 348 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 349
 350   assert(pos.checkers());
 351
 352   int checkersCnt = 0;
 353   Color us = pos.side_to_move();
 354   Square ksq = pos.king_square(us), from = ksq /* For SERIALIZE */, checksq;
 355   Bitboard sliderAttacks = 0;
 356   Bitboard b = pos.checkers();
 357
 358   assert(pos.checkers());
 359
 360   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 361   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 362   // useless legality checks later on.
 363   do
 364   {
 365       ++checkersCnt;
 366       checksq = pop_lsb(&b);
 367
 368       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 369
 370       if (type_of(pos.piece_on(checksq)) > KNIGHT) // A slider
 371           sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 372
 373   } while (b);
 374
 375   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 376   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 377   SERIALIZE(b);
 378
 379   if (checkersCnt > 1)
 380       return mlist; // Double check, only a king move can save the day
 381
 382   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 383   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 384
 385   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, mlist, target)
 386                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, mlist, target);
 387 }
 388
 389
 390 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 391
 392 template<>
 393 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 394
 395   ExtMove *end, *cur = mlist;
 396   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 397   Square ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
 398
 399   end = pos.checkers() ? generate<EVASIONS>(pos, mlist)
 400                        : generate<NON_EVASIONS>(pos, mlist);
 401   while (cur != end)
 402       if (   (pinned || from_sq(cur->move) == ksq || type_of(cur->move) == ENPASSANT)
 403           && !pos.legal(cur->move, pinned))
 404           cur->move = (--end)->move;
 405       else
 406           ++cur;
 407
 408   return end;
 409 }