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(~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
  95           : Delta == DELTA_S  ?  p >> 8
  96           : Delta == DELTA_NE ? (p & ~FileHBB) << 9
  97           : Delta == DELTA_SE ? (p & ~FileHBB) >> 7
  98           : Delta == DELTA_NW ? (p & ~FileABB) << 7
  99           : Delta == DELTA_SW ? (p & ~FileABB) >> 9 : p;
 100   }
 101
 102
 103   template<MoveType Type, Square Delta>
 104   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
 105
 106     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 107
 108     while (b)
 109     {
 110         Square to = pop_1st_bit(&b);
 111
 112         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 113             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
 114
 115         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 116         {
 117             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 118             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 119             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 120         }
 121
 122         // Knight-promotion is the only one that can give a check (direct or
 123         // discovered) not already included in the queen-promotion.
 124         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK && bit_is_set(StepAttacksBB[W_KNIGHT][to], ksq))
 125             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 126         else
 127             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 128     }
 129
 130     return mlist;
 131   }
 132
 133
 134   template<Color Us, MoveType Type>
 135   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq = SQ_NONE) {
 136
 137     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named according to
 138     // the point of view of white side.
 139     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 140     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 141     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 142     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 143     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 144     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 145     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 146
 147     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 148
 149     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(PAWN, Us) &  TRank7BB;
 150     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(PAWN, Us) & ~TRank7BB;
 151
 152     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 153                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 154
 155     // Single and double pawn pushes, no promotions
 156     if (Type != MV_CAPTURE)
 157     {
 158         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 159
 160         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 161         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 162
 163         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 164         {
 165             b1 &= target;
 166             b2 &= target;
 167         }
 168
 169         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK)
 170         {
 171             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 172             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 173
 174             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 175             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 176             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 177             // promotion has been already generated among captures.
 178             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 179             {
 180                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 181                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 182
 183                 b1 |= dc1;
 184                 b2 |= dc2;
 185             }
 186         }
 187
 188         SERIALIZE_PAWNS(b1, UP);
 189         SERIALIZE_PAWNS(b2, UP + UP);
 190     }
 191
 192     // Promotions and underpromotions
 193     if (pawnsOn7 && (Type != MV_EVASION || (target & TRank8BB)))
 194     {
 195         if (Type == MV_CAPTURE)
 196             emptySquares = pos.empty_squares();
 197
 198         if (Type == MV_EVASION)
 199             emptySquares &= target;
 200
 201         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 202         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 203         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 204     }
 205
 206     // Standard and en-passant captures
 207     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 208     {
 209         b1 = move_pawns<RIGHT>(pawnsNotOn7) & enemies;
 210         b2 = move_pawns<LEFT >(pawnsNotOn7) & enemies;
 211
 212         SERIALIZE_PAWNS(b1, RIGHT);
 213         SERIALIZE_PAWNS(b2, LEFT);
 214
 215         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 216         {
 217             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 218
 219             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 220             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 221             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 222             if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 223                 return mlist;
 224
 225             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 226
 227             assert(b1);
 228
 229             while (b1)
 230                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 231         }
 232     }
 233
 234     return mlist;
 235   }
 236
 237
 238   template<PieceType Pt>
 239   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 240                                            Color us, const CheckInfo& ci) {
 241     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 242
 243     Square from;
 244     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 245
 246     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
 247         return mlist;
 248
 249     Bitboard checkSqs = ci.checkSq[Pt] & pos.empty_squares();
 250
 251     do
 252     {
 253         if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 254             && !(PseudoAttacks[Pt][from] & checkSqs))
 255             continue;
 256
 257         if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
 258             continue;
 259
 260         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
 261         SERIALIZE(b);
 262
 263     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
 264
 265     return mlist;
 266   }
 267
 268
 269   template<PieceType Pt>
 270   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 271
 272     Bitboard b;
 273     Square from;
 274     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 275
 276     if (*pl != SQ_NONE)
 277     {
 278         do {
 279             from = *pl;
 280             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 281             SERIALIZE(b);
 282         } while (*++pl != SQ_NONE);
 283     }
 284
 285     return mlist;
 286   }
 287
 288
 289   template<>
 290   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 291
 292     Square from = pos.king_square(us);
 293     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 294     SERIALIZE(b);
 295     return mlist;
 296   }
 297
 298 } // namespace
 299
 300
 301 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 302 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 303 ///
 304 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 305 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 306 ///
 307 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 308 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 309
 310 template<MoveType Type>
 311 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 312
 313   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION);
 314   assert(!pos.in_check());
 315
 316   Color us = pos.side_to_move();
 317   Bitboard target;
 318
 319   if (Type == MV_CAPTURE)
 320       target = pos.pieces(~us);
 321
 322   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 323       target = pos.empty_squares();
 324
 325   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 326       target = pos.pieces(~us) | pos.empty_squares();
 327
 328   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 329                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target));
 330
 331   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 332   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 333   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 334   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 335   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 336
 337   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 338   {
 339       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 340       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 341   }
 342
 343   return mlist;
 344 }
 345
 346 // Explicit template instantiations
 347 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 348 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 349 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 350
 351
 352 /// generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 353 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 354 template<>
 355 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 356
 357   assert(!pos.in_check());
 358
 359   Color us = pos.side_to_move();
 360   CheckInfo ci(pos);
 361   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 362
 363   while (dc)
 364   {
 365      Square from = pop_1st_bit(&dc);
 366      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 367
 368      if (pt == PAWN)
 369          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 370
 371      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & pos.empty_squares();
 372
 373      if (pt == KING)
 374          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 375
 376      SERIALIZE(b);
 377   }
 378
 379   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq)
 380                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq));
 381
 382   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, ci);
 383   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, ci);
 384   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, ci);
 385   mlist = generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, ci);
 386
 387   if (pos.can_castle(us))
 388   {
 389       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 390       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 391   }
 392
 393   return mlist;
 394 }
 395
 396
 397 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 398 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 399 template<>
 400 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 401
 402   assert(pos.in_check());
 403
 404   Bitboard b, target;
 405   Square from, checksq;
 406   int checkersCnt = 0;
 407   Color us = pos.side_to_move();
 408   Square ksq = pos.king_square(us);
 409   Bitboard sliderAttacks = 0;
 410   Bitboard checkers = pos.checkers();
 411
 412   assert(checkers);
 413
 414   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 415   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 416   b = checkers;
 417   do
 418   {
 419       checkersCnt++;
 420       checksq = pop_1st_bit(&b);
 421
 422       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 423
 424       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 425       {
 426       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 427       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 428       case QUEEN:
 429           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 430           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 431           // not reachable by the king anyway.
 432           if (squares_between(ksq, checksq) || !bit_is_set(PseudoAttacks[BISHOP][checksq], ksq))
 433               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 434
 435           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 436           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 437           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 438           else
 439               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 440
 441       default:
 442           break;
 443       }
 444   } while (b);
 445
 446   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 447   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 448   from = ksq;
 449   SERIALIZE(b);
 450
 451   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 452   if (checkersCnt > 1)
 453       return mlist;
 454
 455   // Blocking evasions or captures of the checking piece
 456   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 457
 458   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_EVASION>(pos, mlist, target)
 459                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_EVASION>(pos, mlist, target));
 460
 461   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 462   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 463   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 464   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 465 }
 466
 467
 468 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 469
 470 template<>
 471 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 472
 473   MoveStack *last, *cur = mlist;
 474   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 475
 476   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 477                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 478   while (cur != last)
 479       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 480           cur->move = (--last)->move;
 481       else
 482           cur++;
 483
 484   return last;
 485 }