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) 2015-2020 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<GenType Type, Direction D>
  29   ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, Square ksq) {
  30
  31     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  32     {
  33         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  34         if (attacks_bb<KNIGHT>(to) & ksq)
  35             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  36     }
  37
  38     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  39     {
  40         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  41         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  42         if (!(attacks_bb<KNIGHT>(to) & ksq))
  43             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  44     }
  45
  46     return moveList;
  47   }
  48
  49
  50   template<Color Us, GenType Type>
  51   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  52
  53     constexpr Color     Them     = ~Us;
  54     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
  55     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
  56     constexpr Direction Up       = pawn_push(Us);
  57     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  58     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  59
  60     const Square ksq = pos.square<KING>(Them);
  61     Bitboard emptySquares;
  62
  63     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
  64     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  65
  66     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
  67                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
  68
  69     // Single and double pawn pushes, no promotions
  70     if (Type != CAPTURES)
  71     {
  72         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
  73
  74         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
  75         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  76
  77         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
  78         {
  79             b1 &= target;
  80             b2 &= target;
  81         }
  82
  83         if (Type == QUIET_CHECKS)
  84         {
  85             b1 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq);
  86             b2 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq);
  87
  88             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
  89             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
  90             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
  91             // promotion has been already generated amongst the captures.
  92             Bitboard dcCandidateQuiets = pos.blockers_for_king(Them) & pawnsNotOn7;
  93             if (dcCandidateQuiets)
  94             {
  95                 Bitboard dc1 = shift<Up>(dcCandidateQuiets) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
  96                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
  97
  98                 b1 |= dc1;
  99                 b2 |= dc2;
 100             }
 101         }
 102
 103         while (b1)
 104         {
 105             Square to = pop_lsb(&b1);
 106             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 107         }
 108
 109         while (b2)
 110         {
 111             Square to = pop_lsb(&b2);
 112             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 113         }
 114     }
 115
 116     // Promotions and underpromotions
 117     if (pawnsOn7)
 118     {
 119         if (Type == CAPTURES)
 120             emptySquares = ~pos.pieces();
 121
 122         if (Type == EVASIONS)
 123             emptySquares &= target;
 124
 125         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 126         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 127         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 128
 129         while (b1)
 130             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 131
 132         while (b2)
 133             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 134
 135         while (b3)
 136             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 137     }
 138
 139     // Standard and en-passant captures
 140     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 141     {
 142         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 143         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 144
 145         while (b1)
 146         {
 147             Square to = pop_lsb(&b1);
 148             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 149         }
 150
 151         while (b2)
 152         {
 153             Square to = pop_lsb(&b2);
 154             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 155         }
 156
 157         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 158         {
 159             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 160
 161             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 162             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 163             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 164             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 165                 return moveList;
 166
 167             b1 = pawnsNotOn7 & pawn_attacks_bb(Them, pos.ep_square());
 168
 169             assert(b1);
 170
 171             while (b1)
 172                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 173         }
 174     }
 175
 176     return moveList;
 177   }
 178
 179
 180   template<Color Us, PieceType Pt, bool Checks>
 181   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 182
 183     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 184
 185     const Square* pl = pos.squares<Pt>(Us);
 186
 187     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 188     {
 189         if (Checks)
 190         {
 191             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 192                 && !(attacks_bb<Pt>(from) & target & pos.check_squares(Pt)))
 193                 continue;
 194
 195             if (pos.blockers_for_king(~Us) & from)
 196                 continue;
 197         }
 198
 199         Bitboard b = attacks_bb<Pt>(from, pos.pieces()) & target;
 200
 201         if (Checks)
 202             b &= pos.check_squares(Pt);
 203
 204         while (b)
 205             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 206     }
 207
 208     return moveList;
 209   }
 210
 211
 212   template<Color Us, GenType Type>
 213   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 214     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantations
 215     Bitboard target;
 216
 217     switch (Type)
 218     {
 219         case CAPTURES:
 220             target =  pos.pieces(~Us);
 221             break;
 222         case QUIETS:
 223         case QUIET_CHECKS:
 224             target = ~pos.pieces();
 225             break;
 226         case EVASIONS:
 227         {
 228             Square checksq = lsb(pos.checkers());
 229             target = between_bb(pos.square<KING>(Us), checksq) | checksq;
 230             break;
 231         }
 232         case NON_EVASIONS:
 233             target = ~pos.pieces(Us);
 234             break;
 235         default:
 236             static_assert(true, "Unsupported type in generate_all()");
 237     }
 238
 239     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 240     moveList = generate_moves<Us, KNIGHT, Checks>(pos, moveList, target);
 241     moveList = generate_moves<Us, BISHOP, Checks>(pos, moveList, target);
 242     moveList = generate_moves<Us,   ROOK, Checks>(pos, moveList, target);
 243     moveList = generate_moves<Us,  QUEEN, Checks>(pos, moveList, target);
 244
 245     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 246     {
 247         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 248         Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & target;
 249         while (b)
 250             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 251
 252         if ((Type != CAPTURES) && pos.can_castle(Us & ANY_CASTLING))
 253             for(CastlingRights cr : { Us & KING_SIDE, Us & QUEEN_SIDE } )
 254                 if (!pos.castling_impeded(cr) && pos.can_castle(cr))
 255                     *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(cr));
 256     }
 257
 258     return moveList;
 259   }
 260
 261 } // namespace
 262
 263
 264 /// <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures plus queen and checking knight promotions
 265 /// <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions(except checking knight)
 266 /// <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 267 ///
 268 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 269
 270 template<GenType Type>
 271 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 272
 273   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS, "Unsupported type in generate()");
 274   assert(!pos.checkers());
 275
 276   Color us = pos.side_to_move();
 277
 278   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList)
 279                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList);
 280 }
 281
 282 // Explicit template instantiations
 283 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 284 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 285 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 286
 287
 288 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures.
 289 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 290 template<>
 291 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 292
 293   assert(!pos.checkers());
 294
 295   Color us = pos.side_to_move();
 296   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us) & ~pos.pieces(PAWN);
 297
 298   while (dc)
 299   {
 300      Square from = pop_lsb(&dc);
 301      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 302
 303      Bitboard b = attacks_bb(pt, from, pos.pieces()) & ~pos.pieces();
 304
 305      if (pt == KING)
 306          b &= ~attacks_bb<QUEEN>(pos.square<KING>(~us));
 307
 308      while (b)
 309          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 310   }
 311
 312   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList)
 313                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList);
 314 }
 315
 316
 317 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 318 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 319 template<>
 320 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 321
 322   assert(pos.checkers());
 323
 324   Color us = pos.side_to_move();
 325   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 326   Bitboard sliderAttacks = 0;
 327   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 328
 329   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 330   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 331   // useless legality checks later on.
 332   while (sliders)
 333       sliderAttacks |= line_bb(ksq, pop_lsb(&sliders)) & ~pos.checkers();
 334
 335   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 336   Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 337   while (b)
 338       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 339
 340   if (more_than_one(pos.checkers()))
 341       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 342
 343   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 344   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList)
 345                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList);
 346 }
 347
 348
 349 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 350
 351 template<>
 352 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 353
 354   Color us = pos.side_to_move();
 355   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 356   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 357   ExtMove* cur = moveList;
 358
 359   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 360                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 361   while (cur != moveList)
 362       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 363           && !pos.legal(*cur))
 364           *cur = (--moveList)->move;
 365       else
 366           ++cur;
 367
 368   return moveList;
 369 }