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) 2008-2010 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 <cassert>
  21
  22 #include "bitcount.h"
  23 #include "movegen.h"
  24
  25 // Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  26 // hardcoded list name 'mlist' and from square 'from'.
  27 #define SERIALIZE_MOVES(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_1st_bit(&b))
  28
  29 // Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  30 #define SERIALIZE_MOVES_D(b, d) while (b) { to = pop_1st_bit(&b); (*mlist++).move = make_move(to + (d), to); }
  31
  32 namespace {
  33
  34   enum CastlingSide {
  35     KING_SIDE,
  36     QUEEN_SIDE
  37   };
  38
  39   template<CastlingSide>
  40   MoveStack* generate_castle_moves(const Position&, MoveStack*, Color us);
  41
  42   template<Color, MoveType>
  43   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position&, MoveStack*, Bitboard, Square);
  44
  45   template<PieceType Pt>
  46   inline MoveStack* generate_discovered_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Square from) {
  47
  48     assert(Pt != QUEEN);
  49     assert(Pt != PAWN);
  50
  51     Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & pos.empty_squares();
  52
  53     if (Pt == KING)
  54         b &= ~QueenPseudoAttacks[pos.king_square(opposite_color(pos.side_to_move()))];
  55
  56     SERIALIZE_MOVES(b);
  57     return mlist;
  58   }
  59
  60   template<PieceType Pt>
  61   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
  62                                            Bitboard dc, Square ksq) {
  63     assert(Pt != KING);
  64     assert(Pt != PAWN);
  65
  66     Bitboard checkSqs, b;
  67     Square from;
  68     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
  69
  70     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
  71         return mlist;
  72
  73     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
  74
  75     do
  76     {
  77         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
  78             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
  79             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
  80             continue;
  81
  82         if (dc && bit_is_set(dc, from))
  83             continue;
  84
  85         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
  86         SERIALIZE_MOVES(b);
  87
  88     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
  89
  90     return mlist;
  91   }
  92
  93   template<>
  94   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
  95
  96     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq)
  97                         : generate_pawn_moves<BLACK, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq));
  98   }
  99
 100   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 101   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 102
 103     assert(Pt == PAWN);
 104     assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION);
 105
 106     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 107                         : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE));
 108   }
 109
 110   template<PieceType Pt>
 111   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 112
 113     Bitboard b;
 114     Square from;
 115     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 116
 117     if (*pl != SQ_NONE)
 118     {
 119         do {
 120             from = *pl;
 121             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 122             SERIALIZE_MOVES(b);
 123         } while (*++pl != SQ_NONE);
 124     }
 125     return mlist;
 126   }
 127
 128   template<>
 129   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 130
 131     Bitboard b;
 132     Square from = pos.king_square(us);
 133
 134     b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 135     SERIALIZE_MOVES(b);
 136     return mlist;
 137   }
 138
 139 }
 140
 141
 142 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 143 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 144 ///
 145 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 146 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 147 ///
 148 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 149 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 150
 151 template<MoveType Type>
 152 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 153
 154   assert(pos.is_ok());
 155   assert(!pos.in_check());
 156
 157   Color us = pos.side_to_move();
 158   Bitboard target;
 159
 160   if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION)
 161       target = pos.pieces(opposite_color(us));
 162   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 163       target = pos.empty_squares();
 164   else
 165       assert(false);
 166
 167   if (Type == MV_NON_EVASION)
 168   {
 169       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_CAPTURE>(pos, mlist, us, target);
 170       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_NON_CAPTURE>(pos, mlist, us, pos.empty_squares());
 171       target |= pos.empty_squares();
 172   }
 173   else
 174       mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 175
 176   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 177   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 178   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 179   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 180   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 181
 182   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 183   {
 184       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OO : BLACK_OO))
 185           mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE>(pos, mlist, us);
 186
 187       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OOO : BLACK_OOO))
 188           mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE>(pos, mlist, us);
 189   }
 190
 191   return mlist;
 192 }
 193
 194 // Explicit template instantiations
 195 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 196 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 197 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 198
 199
 200 /// generate_non_capture_checks() generates all pseudo-legal non-captures and knight
 201 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 202 template<>
 203 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 204
 205   assert(pos.is_ok());
 206   assert(!pos.in_check());
 207
 208   Bitboard b, dc;
 209   Square from;
 210   Color us = pos.side_to_move();
 211   Square ksq = pos.king_square(opposite_color(us));
 212
 213   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(opposite_color(us), KING));
 214
 215   // Discovered non-capture checks
 216   b = dc = pos.discovered_check_candidates(us);
 217
 218   while (b)
 219   {
 220      from = pop_1st_bit(&b);
 221      switch (piece_type(pos.piece_on(from)))
 222      {
 223       case PAWN:   /* Will be generated togheter with pawns direct checks */     break;
 224       case KNIGHT: mlist = generate_discovered_checks<KNIGHT>(pos, mlist, from); break;
 225       case BISHOP: mlist = generate_discovered_checks<BISHOP>(pos, mlist, from); break;
 226       case ROOK:   mlist = generate_discovered_checks<ROOK>(pos, mlist, from);   break;
 227       case KING:   mlist = generate_discovered_checks<KING>(pos, mlist, from);   break;
 228       default: assert(false); break;
 229      }
 230   }
 231
 232   // Direct non-capture checks
 233   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 234   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 235   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 236   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 237   return  generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 238 }
 239
 240
 241 /// generate_evasions() generates all pseudo-legal check evasions when
 242 /// the side to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 243 template<>
 244 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 245
 246   assert(pos.is_ok());
 247   assert(pos.in_check());
 248
 249   Bitboard b, target;
 250   Square from, checksq;
 251   int checkersCnt = 0;
 252   Color us = pos.side_to_move();
 253   Square ksq = pos.king_square(us);
 254   Bitboard checkers = pos.checkers();
 255   Bitboard sliderAttacks = EmptyBoardBB;
 256
 257   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 258   assert(checkers);
 259
 260   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove
 261   // them from the king evasions set so to early skip known
 262   // illegal moves and avoid an useless legality check later.
 263   b = checkers;
 264   do
 265   {
 266       checkersCnt++;
 267       checksq = pop_1st_bit(&b);
 268
 269       assert(piece_color(pos.piece_on(checksq)) == opposite_color(us));
 270
 271       switch (piece_type(pos.piece_on(checksq)))
 272       {
 273       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 274       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 275       case QUEEN:
 276           // If queen and king are far we can safely remove all the squares attacked
 277           // in the other direction becuase are not reachable by the king anyway.
 278           if (squares_between(ksq, checksq) || (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq)))
 279               sliderAttacks |= QueenPseudoAttacks[checksq];
 280
 281           // Otherwise, if king and queen are adjacent and on a diagonal line, we need to
 282           // use real rook attacks to check if king is safe to move in the other direction.
 283           // For example: king in B2, queen in A1 a knight in B1, and we can safely move to C1.
 284           else
 285               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 286
 287       default:
 288           break;
 289       }
 290   } while (b);
 291
 292   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 293   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 294   from = ksq;
 295   SERIALIZE_MOVES(b);
 296
 297   // Generate evasions for other pieces only if not double check
 298   if (checkersCnt > 1)
 299       return mlist;
 300
 301   // Find squares where a blocking evasion or a capture of the
 302   // checker piece is possible.
 303   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 304
 305   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 306   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 307   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 308   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 309   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 310 }
 311
 312
 313 /// generate<MV_LEGAL> computes a complete list of legal moves in the current position
 314
 315 template<>
 316 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 317
 318   assert(pos.is_ok());
 319
 320   MoveStack *last, *cur = mlist;
 321   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 322
 323   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 324                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 325
 326   // Remove illegal moves from the list
 327   while (cur != last)
 328       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 329           cur->move = (--last)->move;
 330       else
 331           cur++;
 332
 333   return last;
 334 }
 335
 336
 337 namespace {
 338
 339   template<Square Delta>
 340   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
 341
 342     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
 343            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
 344            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
 345   }
 346
 347   template<MoveType Type, Square Delta>
 348   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 349
 350     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 351
 352     Bitboard b;
 353     Square to;
 354
 355     // Captures in the a1-h8 (a8-h1 for black) diagonal or in the h1-a8 (h8-a1 for black)
 356     b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 357     SERIALIZE_MOVES_D(b, -Delta);
 358     return mlist;
 359   }
 360
 361   template<MoveType Type, Square Delta>
 362   inline MoveStack* generate_promotions(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target) {
 363
 364     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 365
 366     Bitboard b;
 367     Square to;
 368
 369     // Promotions and under-promotions, both captures and non-captures
 370     b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 371
 372     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 373         b &= ~TFileABB;
 374
 375     while (b)
 376     {
 377         to = pop_1st_bit(&b);
 378
 379         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 380             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, QUEEN);
 381
 382         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 383         {
 384             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, ROOK);
 385             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, BISHOP);
 386             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 387         }
 388
 389         // This is the only possible under promotion that can give a check
 390         // not already included in the queen-promotion.
 391         if (   Type == MV_CHECK
 392             && bit_is_set(pos.attacks_from<KNIGHT>(to), pos.king_square(Delta > 0 ? BLACK : WHITE)))
 393             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 394         else (void)pos; // Silence a warning under MSVC
 395     }
 396     return mlist;
 397   }
 398
 399   template<Color Us, MoveType Type>
 400   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 401
 402     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named
 403     // according to the point of view of white side.
 404     const Color    Them      = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 405     const Bitboard TRank7BB  = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 406     const Bitboard TRank3BB  = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 407     const Square   UP        = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 408     const Square   RIGHT_UP  = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 409     const Square   LEFT_UP   = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 410
 411     Square to;
 412     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, pawnPushes, emptySquares;
 413     Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, Us);
 414     Bitboard pawnsOn7 = pawns & TRank7BB;
 415     Bitboard enemyPieces = (Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 416
 417     // Pre-calculate pawn pushes before changing emptySquares definition
 418     if (Type != MV_CAPTURE)
 419     {
 420         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 421         pawnPushes = move_pawns<UP>(pawns & ~TRank7BB) & emptySquares;
 422     }
 423
 424     if (Type == MV_EVASION)
 425     {
 426         emptySquares &= target; // Only blocking squares
 427         enemyPieces  &= target; // Capture only the checker piece
 428     }
 429
 430     // Promotions and underpromotions
 431     if (pawnsOn7)
 432     {
 433         if (Type == MV_CAPTURE)
 434             emptySquares = pos.empty_squares();
 435
 436         pawns &= ~TRank7BB;
 437         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 438         mlist = generate_promotions<Type, LEFT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 439         mlist = generate_promotions<Type, UP>(pos, mlist, pawnsOn7, emptySquares);
 440     }
 441
 442     // Standard captures
 443     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 444     {
 445         mlist = generate_pawn_captures<Type, RIGHT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 446         mlist = generate_pawn_captures<Type, LEFT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 447     }
 448
 449     // Single and double pawn pushes
 450     if (Type != MV_CAPTURE)
 451     {
 452         b1 = (Type != MV_EVASION ? pawnPushes : pawnPushes & emptySquares);
 453         b2 = move_pawns<UP>(pawnPushes & TRank3BB) & emptySquares;
 454
 455         if (Type == MV_CHECK)
 456         {
 457             // Consider only pawn moves which give direct checks
 458             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 459             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 460
 461             // Add pawn moves which gives discovered check. This is possible only
 462             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 463             // don't generate captures.
 464             if (pawns & target) // For CHECK type target is dc bitboard
 465             {
 466                 dc1 = move_pawns<UP>(pawns & target & ~file_bb(ksq)) & emptySquares;
 467                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 468
 469                 b1 |= dc1;
 470                 b2 |= dc2;
 471             }
 472         }
 473         SERIALIZE_MOVES_D(b1, -UP);
 474         SERIALIZE_MOVES_D(b2, -UP -UP);
 475     }
 476
 477     // En passant captures
 478     if ((Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION) && pos.ep_square() != SQ_NONE)
 479     {
 480         assert(Us != WHITE || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_6);
 481         assert(Us != BLACK || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_3);
 482
 483         // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 484         // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 485         // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 486         if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 487             return mlist;
 488
 489         b1 = pawns & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 490
 491         assert(b1 != EmptyBoardBB);
 492
 493         while (b1)
 494         {
 495             to = pop_1st_bit(&b1);
 496             (*mlist++).move = make_ep_move(to, pos.ep_square());
 497         }
 498     }
 499     return mlist;
 500   }
 501
 502   template<CastlingSide Side>
 503   MoveStack* generate_castle_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
 504
 505     CastleRight f = CastleRight((Side == KING_SIDE ? WHITE_OO : WHITE_OOO) << us);
 506     Color them = opposite_color(us);
 507
 508     // After castling, the rook and king's final positions are exactly the same
 509     // in Chess960 as they would be in standard chess.
 510     Square kfrom = pos.king_square(us);
 511     Square rfrom = pos.castle_rook_square(f);
 512     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
 513     Square rto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
 514
 515     assert(!pos.in_check());
 516     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
 517     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
 518
 519     // Unimpeded rule: All the squares between the king's initial and final squares
 520     // (including the final square), and all the squares between the rook's initial
 521     // and final squares (including the final square), must be vacant except for
 522     // the king and castling rook.
 523     for (Square s = Min(kfrom, kto); s <= Max(kfrom, kto); s++)
 524         if (  (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 525             ||(pos.attackers_to(s) & pos.pieces(them)))
 526             return mlist;
 527
 528     for (Square s = Min(rfrom, rto); s <= Max(rfrom, rto); s++)
 529         if (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 530             return mlist;
 531
 532     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
 533     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
 534     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
 535     if (pos.is_chess960())
 536     {
 537         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
 538         clear_bit(&occ, rfrom);
 539         if (pos.attackers_to(kto, occ) & pos.pieces(them))
 540             return mlist;
 541     }
 542
 543     (*mlist++).move = make_castle_move(kfrom, rfrom);
 544
 545     return mlist;
 546   }
 547
 548 } // namespace