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) {
  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))
  61         return moveList;
  62
  63     *moveList++ = m;
  64     return moveList;
  65   }
  66
  67
  68   template<GenType Type, Square Delta>
  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 - Delta, to, QUEEN);
  73
  74     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  75     {
  76         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  77         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  78         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, 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 && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ksq))
  84         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  85
  86     return moveList;
  87   }
  88
  89
  90   template<Color Us, GenType Type>
  91   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  92
  93     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
  94     // the point of view of white side.
  95     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
  96     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
  97     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
  98     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
  99     const Square   Up       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 100     const Square   Right    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 101     const Square   Left     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 102
 103     Bitboard emptySquares;
 104
 105     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 106     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 107
 108     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 109                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 110
 111     // Single and double pawn pushes, no promotions
 112     if (Type != CAPTURES)
 113     {
 114         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 115
 116         Bitboard b1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 117         Bitboard b2 = shift_bb<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 118
 119         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 120         {
 121             b1 &= target;
 122             b2 &= target;
 123         }
 124
 125         if (Type == QUIET_CHECKS)
 126         {
 127             Square ksq = pos.square<KING>(Them);
 128
 129             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 130             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 131
 132             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 133             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 134             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 135             // promotion has been already generated amongst the captures.
 136             Bitboard dcCandidates = pos.discovered_check_candidates();
 137             if (pawnsNotOn7 & dcCandidates)
 138             {
 139                 Bitboard dc1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7 & dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 140                 Bitboard dc2 = shift_bb<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 141
 142                 b1 |= dc1;
 143                 b2 |= dc2;
 144             }
 145         }
 146
 147         while (b1)
 148         {
 149             Square to = pop_lsb(&b1);
 150             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 151         }
 152
 153         while (b2)
 154         {
 155             Square to = pop_lsb(&b2);
 156             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 157         }
 158     }
 159
 160     // Promotions and underpromotions
 161     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 162     {
 163         if (Type == CAPTURES)
 164             emptySquares = ~pos.pieces();
 165
 166         if (Type == EVASIONS)
 167             emptySquares &= target;
 168
 169         Bitboard b1 = shift_bb<Right>(pawnsOn7) & enemies;
 170         Bitboard b2 = shift_bb<Left >(pawnsOn7) & enemies;
 171         Bitboard b3 = shift_bb<Up   >(pawnsOn7) & emptySquares;
 172
 173         Square ksq = pos.square<KING>(Them);
 174
 175         while (b1)
 176             moveList = make_promotions<Type, Right>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 177
 178         while (b2)
 179             moveList = make_promotions<Type, Left >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 180
 181         while (b3)
 182             moveList = make_promotions<Type, Up   >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 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) {
 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 & pos.check_info().checkSquares[Pt]))
 240                 continue;
 241
 242             if (pos.discovered_check_candidates() & from)
 243                 continue;
 244         }
 245
 246         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 247
 248         if (Checks)
 249             b &= pos.check_info().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
 262     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 263
 264     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 265     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 266     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 267     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 268     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 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);
 283             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, true>(pos, moveList, Us);
 284         }
 285         else
 286         {
 287             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us);
 288             moveList = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, false>(pos, moveList, Us);
 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   Bitboard dc = pos.discovered_check_candidates();
 338
 339   while (dc)
 340   {
 341      Square from = pop_lsb(&dc);
 342      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 343
 344      if (pt == PAWN)
 345          continue; // Will be generated together with direct checks
 346
 347      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 348
 349      if (pt == KING)
 350          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][pos.square<KING>(~us)];
 351
 352      while (b)
 353          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 354   }
 355
 356   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces())
 357                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces());
 358 }
 359
 360
 361 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 362 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 363 template<>
 364 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 365
 366   assert(pos.checkers());
 367
 368   Color us = pos.side_to_move();
 369   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 370   Bitboard sliderAttacks = 0;
 371   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 372
 373   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 374   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 375   // useless legality checks later on.
 376   while (sliders)
 377   {
 378       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 379       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 380   }
 381
 382   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 383   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 384   while (b)
 385       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 386
 387   if (more_than_one(pos.checkers()))
 388       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 389
 390   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 391   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 392   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 393
 394   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 395                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 396 }
 397
 398
 399 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 400
 401 template<>
 402 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 403
 404   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 405   Square ksq = pos.square<KING>(pos.side_to_move());
 406   ExtMove* cur = moveList;
 407
 408   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 409                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 410   while (cur != moveList)
 411       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 412           && !pos.legal(*cur))
 413           *cur = (--moveList)->move;
 414       else
 415           ++cur;
 416
 417   return moveList;
 418 }