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   Copyright (C) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
   6
   7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19 */
  20
  21 #include <cassert>
  22
  23 #include "movegen.h"
  24 #include "position.h"
  25
  26 namespace {
  27
  28   template<CastlingRight Cr, bool Checks, bool Chess960>
  29   ExtMove* generate_castling(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us) {
  30
  31     constexpr bool KingSide = (Cr == WHITE_OO || Cr == BLACK_OO);
  32
  33     if (pos.castling_impeded(Cr) || !pos.can_castle(Cr))
  34         return moveList;
  35
  36     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  37     // as they would be in standard chess.
  38     Square kfrom = pos.square<KING>(us);
  39     Square rfrom = pos.castling_rook_square(Cr);
  40     Square kto = relative_square(us, KingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
  41     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  42
  43     assert(!pos.checkers());
  44
  45     const Direction step = Chess960 ? kto > kfrom ? WEST : EAST
  46                                     : KingSide    ? WEST : EAST;
  47
  48     for (Square s = kto; s != kfrom; s += step)
  49         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  50             return moveList;
  51
  52     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  53     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  54     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  55     if (Chess960 && (attacks_bb<ROOK>(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & pos.pieces(~us, ROOK, QUEEN)))
  56         return moveList;
  57
  58     Move m = make<CASTLING>(kfrom, rfrom);
  59
  60     if (Checks && !pos.gives_check(m))
  61         return moveList;
  62
  63     *moveList++ = m;
  64     return moveList;
  65   }
  66
  67
  68   template<GenType Type, Direction D>
  69   ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, Square ksq) {
  70
  71     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  72         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  73
  74     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  75     {
  76         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  77         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  78         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  79     }
  80
  81     // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  82     // that's not already included in the queen promotion.
  83     if (Type == QUIET_CHECKS && (PseudoAttacks[KNIGHT][to] & ksq))
  84         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  85     else
  86         (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
  87
  88     return moveList;
  89   }
  90
  91
  92   template<Color Us, GenType Type>
  93   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  94
  95     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
  96     // the point of view of white side.
  97     constexpr Color     Them     = (Us == WHITE ? BLACK      : WHITE);
  98     constexpr Bitboard  TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB    : Rank1BB);
  99     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
 100     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
 101     constexpr Direction Up       = (Us == WHITE ? NORTH      : SOUTH);
 102     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
 103     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
 104
 105     Bitboard emptySquares;
 106
 107     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 108     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 109
 110     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 111                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 112
 113     // Single and double pawn pushes, no promotions
 114     if (Type != CAPTURES)
 115     {
 116         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 117
 118         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 119         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 120
 121         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 122         {
 123             b1 &= target;
 124             b2 &= target;
 125         }
 126
 127         if (Type == QUIET_CHECKS)
 128         {
 129             Square ksq = pos.square<KING>(Them);
 130
 131             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 132             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(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             Bitboard dcCandidates = pos.blockers_for_king(Them);
 139             if (pawnsNotOn7 & dcCandidates)
 140             {
 141                 Bitboard dc1 = shift<Up>(pawnsNotOn7 & dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 142                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 143
 144                 b1 |= dc1;
 145                 b2 |= dc2;
 146             }
 147         }
 148
 149         while (b1)
 150         {
 151             Square to = pop_lsb(&b1);
 152             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 153         }
 154
 155         while (b2)
 156         {
 157             Square to = pop_lsb(&b2);
 158             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 159         }
 160     }
 161
 162     // Promotions and underpromotions
 163     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 164     {
 165         if (Type == CAPTURES)
 166             emptySquares = ~pos.pieces();
 167
 168         if (Type == EVASIONS)
 169             emptySquares &= target;
 170
 171         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 172         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 173         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 174
 175         Square ksq = pos.square<KING>(Them);
 176
 177         while (b1)
 178             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 179
 180         while (b2)
 181             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 182
 183         while (b3)
 184             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 185     }
 186
 187     // Standard and en-passant captures
 188     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 189     {
 190         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 191         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 192
 193         while (b1)
 194         {
 195             Square to = pop_lsb(&b1);
 196             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 197         }
 198
 199         while (b2)
 200         {
 201             Square to = pop_lsb(&b2);
 202             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 203         }
 204
 205         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 206         {
 207             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 208
 209             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 210             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 211             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 212             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 213                 return moveList;
 214
 215             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 216
 217             assert(b1);
 218
 219             while (b1)
 220                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 221         }
 222     }
 223
 224     return moveList;
 225   }
 226
 227
 228   template<PieceType Pt, bool Checks>
 229   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 230                           Bitboard target) {
 231
 232     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 233
 234     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
 235
 236     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 237     {
 238         if (Checks)
 239         {
 240             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 241                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & pos.check_squares(Pt)))
 242                 continue;
 243
 244             if (pos.blockers_for_king(~us) & from)
 245                 continue;
 246         }
 247
 248         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 249
 250         if (Checks)
 251             b &= pos.check_squares(Pt);
 252
 253         while (b)
 254             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 255     }
 256
 257     return moveList;
 258   }
 259
 260
 261   template<Color Us, GenType Type>
 262   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 263
 264     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 265
 266     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 267     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 268     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 269     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 270     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 271
 272     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 273     {
 274         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 275         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 276         while (b)
 277             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 278     }
 279
 280     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 281     {
 282         if (pos.is_chess960())
 283         {
 284             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us);
 285             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us);
 286         }
 287         else
 288         {
 289             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us);
 290             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us);
 291         }
 292     }
 293
 294     return moveList;
 295   }
 296
 297 } // namespace
 298
 299
 300 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 301 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 302 ///
 303 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 304 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 305 ///
 306 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 307 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 308
 309 template<GenType Type>
 310 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 311
 312   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 313   assert(!pos.checkers());
 314
 315   Color us = pos.side_to_move();
 316
 317   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 318                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 319                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 320
 321   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 322                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 323 }
 324
 325 // Explicit template instantiations
 326 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 327 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 328 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 329
 330
 331 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 332 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 333 template<>
 334 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 335
 336   assert(!pos.checkers());
 337
 338   Color us = pos.side_to_move();
 339   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us);
 340
 341   while (dc)
 342   {
 343      Square from = pop_lsb(&dc);
 344      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 345
 346      if (pt == PAWN)
 347          continue; // Will be generated together with direct checks
 348
 349      Bitboard b = pos.attacks_from(pt, from) & ~pos.pieces();
 350
 351      if (pt == KING)
 352          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][pos.square<KING>(~us)];
 353
 354      while (b)
 355          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 356   }
 357
 358   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces())
 359                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces());
 360 }
 361
 362
 363 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 364 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 365 template<>
 366 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 367
 368   assert(pos.checkers());
 369
 370   Color us = pos.side_to_move();
 371   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 372   Bitboard sliderAttacks = 0;
 373   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 374
 375   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 376   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 377   // useless legality checks later on.
 378   while (sliders)
 379   {
 380       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 381       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 382   }
 383
 384   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 385   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 386   while (b)
 387       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 388
 389   if (more_than_one(pos.checkers()))
 390       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 391
 392   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 393   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 394   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 395
 396   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 397                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 398 }
 399
 400
 401 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 402
 403 template<>
 404 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 405
 406   Color us = pos.side_to_move();
 407   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 408   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 409   ExtMove* cur = moveList;
 410
 411   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 412                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 413   while (cur != moveList)
 414       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 415           && !pos.legal(*cur))
 416           *cur = (--moveList)->move;
 417       else
 418           ++cur;
 419
 420   return moveList;
 421 }