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) 2015-2016 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, const CheckInfo* ci) {
  30
  31     static const 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 Square K = Chess960 ? kto > kfrom ? DELTA_W : DELTA_E
  46                               : KingSide    ? DELTA_W : DELTA_E;
  47
  48     for (Square s = kto; s != kfrom; s += K)
  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, *ci))
  61         return moveList;
  62     else
  63         (void)ci; // Silence a warning under MSVC
  64
  65     *moveList++ = m;
  66     return moveList;
  67   }
  68
  69
  70   template<GenType Type, Square Delta>
  71   ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, const CheckInfo* ci) {
  72
  73     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  74         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  75
  76     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  77     {
  78         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  79         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  80         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  81     }
  82
  83     // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  84     // that's not already included in the queen promotion.
  85     if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ci->ksq))
  86         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  87     else
  88         (void)ci; // Silence a warning under MSVC
  89
  90     return moveList;
  91   }
  92
  93
  94   template<Color Us, GenType Type>
  95   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList,
  96                                Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
  97
  98     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
  99     // the point of view of white side.
 100     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 101     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 102     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 103     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 104     const Square   Up       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 105     const Square   Right    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 106     const Square   Left     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 107
 108     Bitboard emptySquares;
 109
 110     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 111     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 112
 113     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 114                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 115
 116     // Single and double pawn pushes, no promotions
 117     if (Type != CAPTURES)
 118     {
 119         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 120
 121         Bitboard b1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 122         Bitboard b2 = shift_bb<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 123
 124         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 125         {
 126             b1 &= target;
 127             b2 &= target;
 128         }
 129
 130         if (Type == QUIET_CHECKS)
 131         {
 132             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 133             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 134
 135             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 136             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 137             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 138             // promotion has been already generated amongst the captures.
 139             if (pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates)
 140             {
 141                 Bitboard dc1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ci->ksq);
 142                 Bitboard dc2 = shift_bb<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_bb<Right>(pawnsOn7) & enemies;
 172         Bitboard b2 = shift_bb<Left >(pawnsOn7) & enemies;
 173         Bitboard b3 = shift_bb<Up   >(pawnsOn7) & emptySquares;
 174
 175         while (b1)
 176             moveList = make_promotions<Type, Right>(moveList, pop_lsb(&b1), ci);
 177
 178         while (b2)
 179             moveList = make_promotions<Type, Left >(moveList, pop_lsb(&b2), ci);
 180
 181         while (b3)
 182             moveList = make_promotions<Type, Up   >(moveList, pop_lsb(&b3), ci);
 183     }
 184
 185     // Standard and en-passant captures
 186     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 187     {
 188         Bitboard b1 = shift_bb<Right>(pawnsNotOn7) & enemies;
 189         Bitboard b2 = shift_bb<Left >(pawnsNotOn7) & enemies;
 190
 191         while (b1)
 192         {
 193             Square to = pop_lsb(&b1);
 194             *moveList++ = make_move(to - Right, to);
 195         }
 196
 197         while (b2)
 198         {
 199             Square to = pop_lsb(&b2);
 200             *moveList++ = make_move(to - Left, to);
 201         }
 202
 203         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 204         {
 205             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 206
 207             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 208             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 209             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 210             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 211                 return moveList;
 212
 213             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 214
 215             assert(b1);
 216
 217             while (b1)
 218                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 219         }
 220     }
 221
 222     return moveList;
 223   }
 224
 225
 226   template<PieceType Pt, bool Checks>
 227   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 228                           Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 229
 230     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 231
 232     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
 233
 234     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 235     {
 236         if (Checks)
 237         {
 238             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 239                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSquares[Pt]))
 240                 continue;
 241
 242             if (ci->dcCandidates & from)
 243                 continue;
 244         }
 245
 246         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 247
 248         if (Checks)
 249             b &= ci->checkSquares[Pt];
 250
 251         while (b)
 252             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 253     }
 254
 255     return moveList;
 256   }
 257
 258
 259   template<Color Us, GenType Type>
 260   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target,
 261                         const CheckInfo* ci = nullptr) {
 262
 263     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 264
 265     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target, ci);
 266     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 267     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 268     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 269     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target, ci);
 270
 271     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 272     {
 273         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 274         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 275         while (b)
 276             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 277     }
 278
 279     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 280     {
 281         if (pos.is_chess960())
 282         {
 283             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us, ci);
 284             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us, ci);
 285         }
 286         else
 287         {
 288             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us, ci);
 289             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us, ci);
 290         }
 291     }
 292
 293     return moveList;
 294   }
 295
 296 } // namespace
 297
 298
 299 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 300 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 301 ///
 302 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 303 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 304 ///
 305 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 306 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 307
 308 template<GenType Type>
 309 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 310
 311   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 312   assert(!pos.checkers());
 313
 314   Color us = pos.side_to_move();
 315
 316   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 317                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 318                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 319
 320   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 321                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 322 }
 323
 324 // Explicit template instantiations
 325 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 326 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 327 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 328
 329
 330 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 331 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 332 template<>
 333 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 334
 335   assert(!pos.checkers());
 336
 337   Color us = pos.side_to_move();
 338   CheckInfo ci(pos);
 339   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 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(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 350
 351      if (pt == KING)
 352          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 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(), &ci)
 359                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces(), &ci);
 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   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 407   Square ksq = pos.square<KING>(pos.side_to_move());
 408   ExtMove* cur = moveList;
 409
 410   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 411                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 412   while (cur != moveList)
 413       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 414           && !pos.legal(*cur, pinned))
 415           *cur = (--moveList)->move;
 416       else
 417           ++cur;
 418
 419   return moveList;
 420 }