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.square<KING>(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     else
  62         (void)ci; // Silence a warning under MSVC
  63
  64     *moveList++ = m;
  65     return moveList;
  66   }
  67
  68
  69   template<GenType Type, Square Delta>
  70   ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, const CheckInfo* ci) {
  71
  72     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  73         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  74
  75     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  76     {
  77         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  78         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  79         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  80     }
  81
  82     // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  83     // that's not already included in the queen promotion.
  84     if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ci->ksq))
  85         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  86     else
  87         (void)ci; // Silence a warning under MSVC
  88
  89     return moveList;
  90   }
  91
  92
  93   template<Color Us, GenType Type>
  94   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList,
  95                                Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
  96
  97     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
  98     // the point of view of white side.
  99     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 100     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 101     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 102     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 103     const Square   Up       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 104     const Square   Right    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 105     const Square   Left     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 106
 107     Bitboard emptySquares;
 108
 109     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 110     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 111
 112     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 113                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 114
 115     // Single and double pawn pushes, no promotions
 116     if (Type != CAPTURES)
 117     {
 118         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 119
 120         Bitboard b1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 121         Bitboard b2 = shift_bb<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 122
 123         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 124         {
 125             b1 &= target;
 126             b2 &= target;
 127         }
 128
 129         if (Type == QUIET_CHECKS)
 130         {
 131             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 132             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 133
 134             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 135             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 136             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 137             // promotion has been already generated amongst the captures.
 138             if (pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates)
 139             {
 140                 Bitboard dc1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ci->ksq);
 141                 Bitboard dc2 = shift_bb<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 142
 143                 b1 |= dc1;
 144                 b2 |= dc2;
 145             }
 146         }
 147
 148         while (b1)
 149         {
 150             Square to = pop_lsb(&b1);
 151             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 152         }
 153
 154         while (b2)
 155         {
 156             Square to = pop_lsb(&b2);
 157             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 158         }
 159     }
 160
 161     // Promotions and underpromotions
 162     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 163     {
 164         if (Type == CAPTURES)
 165             emptySquares = ~pos.pieces();
 166
 167         if (Type == EVASIONS)
 168             emptySquares &= target;
 169
 170         Bitboard b1 = shift_bb<Right>(pawnsOn7) & enemies;
 171         Bitboard b2 = shift_bb<Left >(pawnsOn7) & enemies;
 172         Bitboard b3 = shift_bb<Up   >(pawnsOn7) & emptySquares;
 173
 174         while (b1)
 175             moveList = make_promotions<Type, Right>(moveList, pop_lsb(&b1), ci);
 176
 177         while (b2)
 178             moveList = make_promotions<Type, Left >(moveList, pop_lsb(&b2), ci);
 179
 180         while (b3)
 181             moveList = make_promotions<Type, Up   >(moveList, pop_lsb(&b3), ci);
 182     }
 183
 184     // Standard and en-passant captures
 185     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 186     {
 187         Bitboard b1 = shift_bb<Right>(pawnsNotOn7) & enemies;
 188         Bitboard b2 = shift_bb<Left >(pawnsNotOn7) & enemies;
 189
 190         while (b1)
 191         {
 192             Square to = pop_lsb(&b1);
 193             *moveList++ = make_move(to - Right, to);
 194         }
 195
 196         while (b2)
 197         {
 198             Square to = pop_lsb(&b2);
 199             *moveList++ = make_move(to - Left, to);
 200         }
 201
 202         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 203         {
 204             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 205
 206             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 207             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 208             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 209             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 210                 return moveList;
 211
 212             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 213
 214             assert(b1);
 215
 216             while (b1)
 217                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 218         }
 219     }
 220
 221     return moveList;
 222   }
 223
 224
 225   template<PieceType Pt, bool Checks>
 226   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 227                           Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 228
 229     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 230
 231     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
 232
 233     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 234     {
 235         if (Checks)
 236         {
 237             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 238                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSquares[Pt]))
 239                 continue;
 240
 241             if (ci->dcCandidates && (ci->dcCandidates & from))
 242                 continue;
 243         }
 244
 245         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 246
 247         if (Checks)
 248             b &= ci->checkSquares[Pt];
 249
 250         while (b)
 251             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 252     }
 253
 254     return moveList;
 255   }
 256
 257
 258   template<Color Us, GenType Type>
 259   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target,
 260                         const CheckInfo* ci = nullptr) {
 261
 262     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 263
 264     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target, ci);
 265     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 266     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 267     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 268     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 269
 270     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 271     {
 272         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 273         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 274         while (b)
 275             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 276     }
 277
 278     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 279     {
 280         if (pos.is_chess960())
 281         {
 282             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us, ci);
 283             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us, ci);
 284         }
 285         else
 286         {
 287             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us, ci);
 288             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us, ci);
 289         }
 290     }
 291
 292     return moveList;
 293   }
 294
 295 } // namespace
 296
 297
 298 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 299 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 300 ///
 301 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 302 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 303 ///
 304 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 305 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 306
 307 template<GenType Type>
 308 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 309
 310   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 311   assert(!pos.checkers());
 312
 313   Color us = pos.side_to_move();
 314
 315   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 316                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 317                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 318
 319   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 320                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 321 }
 322
 323 // Explicit template instantiations
 324 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 325 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 326 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 327
 328
 329 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 330 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 331 template<>
 332 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 333
 334   assert(!pos.checkers());
 335
 336   Color us = pos.side_to_move();
 337   CheckInfo ci(pos);
 338   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 339
 340   while (dc)
 341   {
 342      Square from = pop_lsb(&dc);
 343      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 344
 345      if (pt == PAWN)
 346          continue; // Will be generated together with direct checks
 347
 348      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 349
 350      if (pt == KING)
 351          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 352
 353      while (b)
 354          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 355   }
 356
 357   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces(), &ci)
 358                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces(), &ci);
 359 }
 360
 361
 362 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 363 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 364 template<>
 365 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 366
 367   assert(pos.checkers());
 368
 369   Color us = pos.side_to_move();
 370   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 371   Bitboard sliderAttacks = 0;
 372   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 373
 374   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 375   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 376   // useless legality checks later on.
 377   while (sliders)
 378   {
 379       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 380       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 381   }
 382
 383   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 384   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 385   while (b)
 386       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 387
 388   if (more_than_one(pos.checkers()))
 389       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 390
 391   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 392   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 393   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 394
 395   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 396                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 397 }
 398
 399
 400 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 401
 402 template<>
 403 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 404
 405   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 406   Square ksq = pos.square<KING>(pos.side_to_move());
 407   ExtMove* cur = moveList;
 408
 409   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 410                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 411   while (cur != moveList)
 412       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 413           && !pos.legal(*cur, pinned))
 414           *cur = (--moveList)->move;
 415       else
 416           ++cur;
 417
 418   return moveList;
 419 }