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>
  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     return mlist;
  85   }
  86
  87
  88   template<Square Delta>
  89   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  90
  91     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
  92            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
  93            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
  94   }
  95
  96
  97   template<Square Delta>
  98   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
  99
 100     const Bitboard TFileABB = (   Delta == DELTA_NE
 101                                || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 102
 103     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 104     SERIALIZE_PAWNS(b, -Delta);
 105     return mlist;
 106   }
 107
 108
 109   template<MoveType Type, Square Delta>
 110   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
 111
 112     const Bitboard TFileABB = (   Delta == DELTA_NE
 113                                || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 114
 115     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 116
 117     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 118         b &= ~TFileABB;
 119
 120     while (b)
 121     {
 122         Square to = pop_1st_bit(&b);
 123
 124         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 125             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
 126
 127         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 128         {
 129             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 130             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 131             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 132         }
 133
 134         // Knight-promotion is the only one that can give a check (direct or
 135         // discovered) not already included in the queen-promotion.
 136         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK && bit_is_set(StepAttacksBB[W_KNIGHT][to], ksq))
 137             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 138         else
 139             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 140     }
 141     return mlist;
 142   }
 143
 144
 145   template<Color Us, MoveType Type>
 146   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 147
 148     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named according to
 149     // the point of view of white side.
 150     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 151     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 152     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 153     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 154     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 155     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 156
 157     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 158
 159     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(PAWN, Us) &  TRank7BB;
 160     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(PAWN, Us) & ~TRank7BB;
 161
 162     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 163                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 164
 165     // Single and double pawn pushes, no promotions
 166     if (Type != MV_CAPTURE)
 167     {
 168         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 169
 170         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 171         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 172
 173         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 174         {
 175             b1 &= target;
 176             b2 &= target;
 177         }
 178
 179         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK)
 180         {
 181             // Consider only direct checks
 182             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 183             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 184
 185             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 186             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 187             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 188             // promotion has been already generated among captures.
 189             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 190             {
 191                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 192                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 193
 194                 b1 |= dc1;
 195                 b2 |= dc2;
 196             }
 197         }
 198
 199         SERIALIZE_PAWNS(b1, -UP);
 200         SERIALIZE_PAWNS(b2, -UP -UP);
 201     }
 202
 203     // Promotions and underpromotions
 204     if (pawnsOn7)
 205     {
 206         if (Type == MV_CAPTURE)
 207             emptySquares = pos.empty_squares();
 208
 209         if (Type == MV_EVASION)
 210             emptySquares &= target;
 211
 212         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 213         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 214         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 215     }
 216
 217     // Standard and en-passant captures
 218     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 219     {
 220         mlist = generate_pawn_captures<RIGHT>(mlist, pawnsNotOn7, enemies);
 221         mlist = generate_pawn_captures<LEFT >(mlist, pawnsNotOn7, enemies);
 222
 223         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 224         {
 225             assert(rank_of(pos.ep_square()) == (Us == WHITE ? RANK_6 : RANK_3));
 226
 227             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 228             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 229             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 230             if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 231                 return mlist;
 232
 233             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 234
 235             assert(b1);
 236
 237             while (b1)
 238                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 239         }
 240     }
 241
 242     return mlist;
 243   }
 244
 245
 246   template<PieceType Pt>
 247   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
 248                                            Bitboard dc, Square ksq) {
 249     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 250
 251     Bitboard checkSqs, b;
 252     Square from;
 253     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 254
 255     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
 256         return mlist;
 257
 258     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
 259
 260     do
 261     {
 262         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
 263             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
 264             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
 265             continue;
 266
 267         if (dc && bit_is_set(dc, from))
 268             continue;
 269
 270         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
 271         SERIALIZE(b);
 272
 273     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
 274
 275     return mlist;
 276   }
 277
 278
 279   template<>
 280   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
 281
 282     return us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(p, m, dc, ksq)
 283                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(p, m, dc, ksq);
 284   }
 285
 286
 287   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 288   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 289
 290     assert(Pt == PAWN);
 291     return us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 292                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE);
 293   }
 294
 295
 296   template<PieceType Pt>
 297   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 298
 299     Bitboard b;
 300     Square from;
 301     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 302
 303     if (*pl != SQ_NONE)
 304     {
 305         do {
 306             from = *pl;
 307             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 308             SERIALIZE(b);
 309         } while (*++pl != SQ_NONE);
 310     }
 311     return mlist;
 312   }
 313
 314
 315   template<>
 316   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 317
 318     Square from = pos.king_square(us);
 319     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 320     SERIALIZE(b);
 321     return mlist;
 322   }
 323
 324 } // namespace
 325
 326
 327 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 328 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 329 ///
 330 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 331 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 332 ///
 333 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 334 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 335
 336 template<MoveType Type>
 337 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 338
 339   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION);
 340   assert(!pos.in_check());
 341
 342   Color us = pos.side_to_move();
 343   Bitboard target;
 344
 345   if (Type == MV_CAPTURE)
 346       target = pos.pieces(flip(us));
 347
 348   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 349       target = pos.empty_squares();
 350
 351   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 352       target = pos.pieces(flip(us)) | pos.empty_squares();
 353
 354   mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 355   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 356   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 357   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 358   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 359   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 360
 361   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 362   {
 363       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE>(pos, mlist, us);
 364       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE>(pos, mlist, us);
 365   }
 366
 367   return mlist;
 368 }
 369
 370 // Explicit template instantiations
 371 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 372 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 373 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 374
 375
 376 /// generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 377 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 378 template<>
 379 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 380
 381   assert(!pos.in_check());
 382
 383   Bitboard b, dc;
 384   Square from;
 385   PieceType pt;
 386   Color us = pos.side_to_move();
 387   Square ksq = pos.king_square(flip(us));
 388
 389   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(flip(us), KING));
 390
 391   b = dc = pos.discovered_check_candidates();
 392
 393   while (b)
 394   {
 395      from = pop_1st_bit(&b);
 396      pt = type_of(pos.piece_on(from));
 397
 398      if (pt == PAWN)
 399          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 400
 401      b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & pos.empty_squares();
 402
 403      if (pt == KING)
 404          b &= ~QueenPseudoAttacks[ksq];
 405
 406      SERIALIZE(b);
 407   }
 408
 409   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 410   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 411   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 412   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 413   return  generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 414 }
 415
 416
 417 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 418 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 419 template<>
 420 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 421
 422   assert(pos.in_check());
 423
 424   Bitboard b, target;
 425   Square from, checksq;
 426   int checkersCnt = 0;
 427   Color us = pos.side_to_move();
 428   Square ksq = pos.king_square(us);
 429   Bitboard checkers = pos.checkers();
 430   Bitboard sliderAttacks = 0;
 431
 432   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 433   assert(checkers);
 434
 435   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 436   // evasions set so to skip known illegal moves and avoid to do legality check later.
 437   b = checkers;
 438   do
 439   {
 440       checkersCnt++;
 441       checksq = pop_1st_bit(&b);
 442
 443       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == flip(us));
 444
 445       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 446       {
 447       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 448       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 449       case QUEEN:
 450           // If queen and king are far we can safely remove all the squares attacked
 451           // in the other direction becuase are not reachable by the king anyway.
 452           if (squares_between(ksq, checksq) || (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq)))
 453               sliderAttacks |= QueenPseudoAttacks[checksq];
 454
 455           // Otherwise, if king and queen are adjacent and on a diagonal line, we need to
 456           // use real rook attacks to check if king is safe to move in the other direction.
 457           // For example: king in B2, queen in A1 a knight in B1, and we can safely move to C1.
 458           else
 459               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 460
 461       default:
 462           break;
 463       }
 464   } while (b);
 465
 466   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 467   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 468   from = ksq;
 469   SERIALIZE(b);
 470
 471   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 472   if (checkersCnt > 1)
 473       return mlist;
 474
 475   // Target for blocking evasions or captures of the checking piece
 476   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 477
 478   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 479   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 480   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 481   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 482   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 483 }
 484
 485
 486 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 487
 488 template<>
 489 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 490
 491   MoveStack *last, *cur = mlist;
 492   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 493
 494   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 495                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 496   while (cur != last)
 497       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 498           cur->move = (--last)->move;
 499       else
 500           cur++;
 501
 502   return last;
 503 }