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) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #include <algorithm>
  21 #include <cassert>
  22
  23 #include "movegen.h"
  24 #include "position.h"
  25
  26 /// Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  27 /// hardcoded names 'mlist' and 'from'.
  28 #define SERIALIZE(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_1st_bit(&b))
  29
  30 /// Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  31 #define SERIALIZE_PAWNS(b, d) while (b) { Square to = pop_1st_bit(&b); \
  32                                          (*mlist++).move = make_move(to - (d), to); }
  33 namespace {
  34
  35   enum CastlingSide { KING_SIDE, QUEEN_SIDE };
  36
  37   template<CastlingSide Side, bool OnlyChecks>
  38   MoveStack* generate_castle(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
  39
  40     const CastleRight CR[] = { Side ? WHITE_OOO : WHITE_OO,
  41                                Side ? BLACK_OOO : BLACK_OO };
  42
  43     if (!pos.can_castle(CR[us]))
  44         return mlist;
  45
  46     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  47     // as they would be in standard chess.
  48     Square kfrom = pos.king_square(us);
  49     Square rfrom = pos.castle_rook_square(CR[us]);
  50     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  51     Square rto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
  52     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  53
  54     assert(!pos.in_check());
  55     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
  56     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
  57
  58     // Unimpeded rule: All the squares between the king's initial and final squares
  59     // (including the final square), and all the squares between the rook's initial
  60     // and final squares (including the final square), must be vacant except for
  61     // the king and castling rook.
  62     for (Square s = std::min(rfrom, rto), e = std::max(rfrom, rto); s <= e; s++)
  63         if (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
  64             return mlist;
  65
  66     for (Square s = std::min(kfrom, kto), e = std::max(kfrom, kto); s <= e; s++)
  67         if (  (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
  68             ||(pos.attackers_to(s) & enemies))
  69             return mlist;
  70
  71     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  72     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  73     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  74     if (    pos.is_chess960()
  75         && (pos.attackers_to(kto, pos.occupied_squares() ^ rfrom) & enemies))
  76             return mlist;
  77
  78     (*mlist++).move = make_castle(kfrom, rfrom);
  79
  80     if (OnlyChecks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  81         mlist--;
  82
  83     return mlist;
  84   }
  85
  86
  87   template<Square Delta>
  88   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  89
  90     return  Delta == DELTA_N  ?  p << 8
  91           : Delta == DELTA_S  ?  p >> 8
  92           : Delta == DELTA_NE ? (p & ~FileHBB) << 9
  93           : Delta == DELTA_SE ? (p & ~FileHBB) >> 7
  94           : Delta == DELTA_NW ? (p & ~FileABB) << 7
  95           : Delta == DELTA_SW ? (p & ~FileABB) >> 9 : 0;
  96   }
  97
  98
  99   template<MoveType Type, Square Delta>
 100   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
 101
 102     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 103
 104     while (b)
 105     {
 106         Square to = pop_1st_bit(&b);
 107
 108         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 109             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
 110
 111         if (Type == MV_QUIET || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 112         {
 113             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 114             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 115             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 116         }
 117
 118         // Knight-promotion is the only one that can give a direct check not
 119         // already included in the queen-promotion.
 120         if (Type == MV_QUIET_CHECK && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ksq))
 121             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 122         else
 123             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 124     }
 125
 126     return mlist;
 127   }
 128
 129
 130   template<Color Us, MoveType Type>
 131   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq = SQ_NONE) {
 132
 133     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 134     // the point of view of white side.
 135     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 136     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 137     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 138     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 139     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 140     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 141     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 142
 143     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 144
 145     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(PAWN, Us) &  TRank7BB;
 146     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(PAWN, Us) & ~TRank7BB;
 147
 148     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 149                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 150
 151     // Single and double pawn pushes, no promotions
 152     if (Type != MV_CAPTURE)
 153     {
 154         emptySquares = (Type == MV_QUIET ? target : ~pos.occupied_squares());
 155
 156         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 157         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 158
 159         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 160         {
 161             b1 &= target;
 162             b2 &= target;
 163         }
 164
 165         if (Type == MV_QUIET_CHECK)
 166         {
 167             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 168             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 169
 170             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 171             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 172             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 173             // promotion has been already generated among captures.
 174             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 175             {
 176                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 177                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 178
 179                 b1 |= dc1;
 180                 b2 |= dc2;
 181             }
 182         }
 183
 184         SERIALIZE_PAWNS(b1, UP);
 185         SERIALIZE_PAWNS(b2, UP + UP);
 186     }
 187
 188     // Promotions and underpromotions
 189     if (pawnsOn7 && (Type != MV_EVASION || (target & TRank8BB)))
 190     {
 191         if (Type == MV_CAPTURE)
 192             emptySquares = ~pos.occupied_squares();
 193
 194         if (Type == MV_EVASION)
 195             emptySquares &= target;
 196
 197         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 198         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 199         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 200     }
 201
 202     // Standard and en-passant captures
 203     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 204     {
 205         b1 = move_pawns<RIGHT>(pawnsNotOn7) & enemies;
 206         b2 = move_pawns<LEFT >(pawnsNotOn7) & enemies;
 207
 208         SERIALIZE_PAWNS(b1, RIGHT);
 209         SERIALIZE_PAWNS(b2, LEFT);
 210
 211         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 212         {
 213             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 214
 215             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 216             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 217             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 218             if (Type == MV_EVASION && !(target & (pos.ep_square() - UP)))
 219                 return mlist;
 220
 221             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 222
 223             assert(b1);
 224
 225             while (b1)
 226                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 227         }
 228     }
 229
 230     return mlist;
 231   }
 232
 233
 234   template<PieceType Pt>
 235   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 236                                            Color us, const CheckInfo& ci) {
 237     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 238
 239     Bitboard b, target;
 240     Square from;
 241     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 242
 243     if (*pl != SQ_NONE)
 244     {
 245         target = ci.checkSq[Pt] & ~pos.occupied_squares(); // Non capture checks only
 246
 247         do {
 248             from = *pl;
 249
 250             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 251                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target))
 252                 continue;
 253
 254             if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
 255                 continue;
 256
 257             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 258             SERIALIZE(b);
 259         } while (*++pl != SQ_NONE);
 260     }
 261
 262     return mlist;
 263   }
 264
 265
 266   template<PieceType Pt>
 267   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 268                                          Color us, Bitboard target) {
 269     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 270
 271     Bitboard b;
 272     Square from;
 273     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 274
 275     if (*pl != SQ_NONE)
 276         do {
 277             from = *pl;
 278             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 279             SERIALIZE(b);
 280         } while (*++pl != SQ_NONE);
 281
 282     return mlist;
 283   }
 284
 285
 286   template<>
 287   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 288                                                Color us, Bitboard target) {
 289     Square from = pos.king_square(us);
 290     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 291     SERIALIZE(b);
 292     return mlist;
 293   }
 294
 295 } // namespace
 296
 297
 298 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 299 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 300 ///
 301 /// generate<MV_QUIET> generates all pseudo-legal non-captures and
 302 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 303 ///
 304 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 305 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 306
 307 template<MoveType Type>
 308 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 309
 310   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_QUIET || Type == MV_NON_EVASION);
 311   assert(!pos.in_check());
 312
 313   Color us = pos.side_to_move();
 314   Bitboard target;
 315
 316   if (Type == MV_CAPTURE)
 317       target = pos.pieces(~us);
 318
 319   else if (Type == MV_QUIET)
 320       target = ~pos.occupied_squares();
 321
 322   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 323       target = pos.pieces(~us) | ~pos.occupied_squares();
 324
 325   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 326                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target));
 327
 328   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 329   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 330   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 331   mlist = generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 332   mlist = generate_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 333
 334   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 335   {
 336       mlist = generate_castle<KING_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 337       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 338   }
 339
 340   return mlist;
 341 }
 342
 343 // Explicit template instantiations
 344 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 345 template MoveStack* generate<MV_QUIET>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 346 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 347
 348
 349 /// generate<MV_QUIET_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 350 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 351 template<>
 352 MoveStack* generate<MV_QUIET_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 353
 354   assert(!pos.in_check());
 355
 356   Color us = pos.side_to_move();
 357   CheckInfo ci(pos);
 358   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 359
 360   while (dc)
 361   {
 362      Square from = pop_1st_bit(&dc);
 363      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 364
 365      if (pt == PAWN)
 366          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 367
 368      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.occupied_squares();
 369
 370      if (pt == KING)
 371          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 372
 373      SERIALIZE(b);
 374   }
 375
 376   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq)
 377                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq));
 378
 379   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, ci);
 380   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, ci);
 381   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, ci);
 382   mlist = generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, ci);
 383
 384   if (pos.can_castle(us))
 385   {
 386       mlist = generate_castle<KING_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 387       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 388   }
 389
 390   return mlist;
 391 }
 392
 393
 394 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 395 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 396 template<>
 397 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 398
 399   assert(pos.in_check());
 400
 401   Bitboard b, target;
 402   Square from, checksq;
 403   int checkersCnt = 0;
 404   Color us = pos.side_to_move();
 405   Square ksq = pos.king_square(us);
 406   Bitboard sliderAttacks = 0;
 407   Bitboard checkers = pos.checkers();
 408
 409   assert(checkers);
 410
 411   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 412   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 413   b = checkers;
 414   do
 415   {
 416       checkersCnt++;
 417       checksq = pop_1st_bit(&b);
 418
 419       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 420
 421       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 422       {
 423       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 424       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 425       case QUEEN:
 426           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 427           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 428           // not reachable by the king anyway.
 429           if (squares_between(ksq, checksq) || !(PseudoAttacks[BISHOP][checksq] & ksq))
 430               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 431
 432           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 433           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 434           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 435           else
 436               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 437
 438       default:
 439           break;
 440       }
 441   } while (b);
 442
 443   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 444   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 445   from = ksq;
 446   SERIALIZE(b);
 447
 448   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 449   if (checkersCnt > 1)
 450       return mlist;
 451
 452   // Blocking evasions or captures of the checking piece
 453   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 454
 455   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_EVASION>(pos, mlist, target)
 456                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_EVASION>(pos, mlist, target));
 457
 458   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 459   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 460   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 461   return  generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 462 }
 463
 464
 465 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 466
 467 template<>
 468 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 469
 470   MoveStack *last, *cur = mlist;
 471   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 472
 473   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 474                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 475   while (cur != last)
 476       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 477           cur->move = (--last)->move;
 478       else
 479           cur++;
 480
 481   return last;
 482 }