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) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
   4
   5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8   (at your option) any later version.
   9
  10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13   GNU General Public License for more details.
  14
  15   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19 #include <cassert>
  20
  21 #include "movegen.h"
  22 #include "position.h"
  23
  24 namespace {
  25
  26   template<GenType Type, Direction D>
  27   ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, Square ksq) {
  28
  29     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  30     {
  31         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  32         if (attacks_bb<KNIGHT>(to) & ksq)
  33             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  34     }
  35
  36     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  37     {
  38         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  39         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  40         if (!(attacks_bb<KNIGHT>(to) & ksq))
  41             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  42     }
  43
  44     return moveList;
  45   }
  46
  47
  48   template<Color Us, GenType Type>
  49   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  50
  51     constexpr Color     Them     = ~Us;
  52     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
  53     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
  54     constexpr Direction Up       = pawn_push(Us);
  55     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  56     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  57
  58     const Square ksq = pos.square<KING>(Them);
  59     Bitboard emptySquares;
  60
  61     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
  62     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  63
  64     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
  65                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
  66
  67     // Single and double pawn pushes, no promotions
  68     if (Type != CAPTURES)
  69     {
  70         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
  71
  72         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
  73         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  74
  75         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
  76         {
  77             b1 &= target;
  78             b2 &= target;
  79         }
  80
  81         if (Type == QUIET_CHECKS)
  82         {
  83             b1 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq);
  84             b2 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq);
  85
  86             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
  87             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
  88             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
  89             // promotion has been already generated amongst the captures.
  90             Bitboard dcCandidateQuiets = pos.blockers_for_king(Them) & pawnsNotOn7;
  91             if (dcCandidateQuiets)
  92             {
  93                 Bitboard dc1 = shift<Up>(dcCandidateQuiets) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
  94                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
  95
  96                 b1 |= dc1;
  97                 b2 |= dc2;
  98             }
  99         }
 100
 101         while (b1)
 102         {
 103             Square to = pop_lsb(&b1);
 104             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 105         }
 106
 107         while (b2)
 108         {
 109             Square to = pop_lsb(&b2);
 110             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 111         }
 112     }
 113
 114     // Promotions and underpromotions
 115     if (pawnsOn7)
 116     {
 117         if (Type == CAPTURES)
 118             emptySquares = ~pos.pieces();
 119
 120         if (Type == EVASIONS)
 121             emptySquares &= target;
 122
 123         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 124         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 125         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 126
 127         while (b1)
 128             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 129
 130         while (b2)
 131             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 132
 133         while (b3)
 134             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 135     }
 136
 137     // Standard and en-passant captures
 138     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 139     {
 140         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 141         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 142
 143         while (b1)
 144         {
 145             Square to = pop_lsb(&b1);
 146             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 147         }
 148
 149         while (b2)
 150         {
 151             Square to = pop_lsb(&b2);
 152             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 153         }
 154
 155         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 156         {
 157             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 158
 159             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 160             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 161             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 162             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 163                 return moveList;
 164
 165             b1 = pawnsNotOn7 & pawn_attacks_bb(Them, pos.ep_square());
 166
 167             assert(b1);
 168
 169             while (b1)
 170                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 171         }
 172     }
 173
 174     return moveList;
 175   }
 176
 177
 178   template<Color Us, PieceType Pt, bool Checks>
 179   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 180
 181     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 182
 183     const Square* pl = pos.squares<Pt>(Us);
 184
 185     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 186     {
 187         if (Checks)
 188         {
 189             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 190                 && !(attacks_bb<Pt>(from) & target & pos.check_squares(Pt)))
 191                 continue;
 192
 193             if (pos.blockers_for_king(~Us) & from)
 194                 continue;
 195         }
 196
 197         Bitboard b = attacks_bb<Pt>(from, pos.pieces()) & target;
 198
 199         if (Checks)
 200             b &= pos.check_squares(Pt);
 201
 202         while (b)
 203             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 204     }
 205
 206     return moveList;
 207   }
 208
 209
 210   template<Color Us, GenType Type>
 211   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 212     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantations
 213     Bitboard target;
 214
 215     switch (Type)
 216     {
 217         case CAPTURES:
 218             target =  pos.pieces(~Us);
 219             break;
 220         case QUIETS:
 221         case QUIET_CHECKS:
 222             target = ~pos.pieces();
 223             break;
 224         case EVASIONS:
 225         {
 226             Square checksq = lsb(pos.checkers());
 227             target = between_bb(pos.square<KING>(Us), checksq) | checksq;
 228             break;
 229         }
 230         case NON_EVASIONS:
 231             target = ~pos.pieces(Us);
 232             break;
 233         default:
 234             static_assert(true, "Unsupported type in generate_all()");
 235     }
 236
 237     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 238     moveList = generate_moves<Us, KNIGHT, Checks>(pos, moveList, target);
 239     moveList = generate_moves<Us, BISHOP, Checks>(pos, moveList, target);
 240     moveList = generate_moves<Us,   ROOK, Checks>(pos, moveList, target);
 241     moveList = generate_moves<Us,  QUEEN, Checks>(pos, moveList, target);
 242
 243     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 244     {
 245         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 246         Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & target;
 247         while (b)
 248             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 249
 250         if ((Type != CAPTURES) && pos.can_castle(Us & ANY_CASTLING))
 251             for (CastlingRights cr : { Us & KING_SIDE, Us & QUEEN_SIDE } )
 252                 if (!pos.castling_impeded(cr) && pos.can_castle(cr))
 253                     *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(cr));
 254     }
 255
 256     return moveList;
 257   }
 258
 259 } // namespace
 260
 261
 262 /// <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures plus queen and checking knight promotions
 263 /// <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions(except checking knight)
 264 /// <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 265 ///
 266 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 267
 268 template<GenType Type>
 269 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 270
 271   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS, "Unsupported type in generate()");
 272   assert(!pos.checkers());
 273
 274   Color us = pos.side_to_move();
 275
 276   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList)
 277                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList);
 278 }
 279
 280 // Explicit template instantiations
 281 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 282 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 283 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 284
 285
 286 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures.
 287 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 288 template<>
 289 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 290
 291   assert(!pos.checkers());
 292
 293   Color us = pos.side_to_move();
 294   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us) & ~pos.pieces(PAWN);
 295
 296   while (dc)
 297   {
 298      Square from = pop_lsb(&dc);
 299      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 300
 301      Bitboard b = attacks_bb(pt, from, pos.pieces()) & ~pos.pieces();
 302
 303      if (pt == KING)
 304          b &= ~attacks_bb<QUEEN>(pos.square<KING>(~us));
 305
 306      while (b)
 307          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 308   }
 309
 310   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList)
 311                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList);
 312 }
 313
 314
 315 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 316 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 317 template<>
 318 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 319
 320   assert(pos.checkers());
 321
 322   Color us = pos.side_to_move();
 323   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 324   Bitboard sliderAttacks = 0;
 325   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 326
 327   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 328   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 329   // useless legality checks later on.
 330   while (sliders)
 331       sliderAttacks |= line_bb(ksq, pop_lsb(&sliders)) & ~pos.checkers();
 332
 333   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 334   Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 335   while (b)
 336       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 337
 338   if (more_than_one(pos.checkers()))
 339       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 340
 341   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 342   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList)
 343                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList);
 344 }
 345
 346
 347 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 348
 349 template<>
 350 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 351
 352   Color us = pos.side_to_move();
 353   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 354   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 355   ExtMove* cur = moveList;
 356
 357   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 358                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 359   while (cur != moveList)
 360       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 361           && !pos.legal(*cur))
 362           *cur = (--moveList)->move;
 363       else
 364           ++cur;
 365
 366   return moveList;
 367 }