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) 2008-2013 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 "movegen.h"
  23 #include "position.h"
  24
  25 /// Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  26 /// hardcoded names 'mlist' and 'from'.
  27 #define SERIALIZE(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_lsb(&b))
  28
  29 /// Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  30 #define SERIALIZE_PAWNS(b, d) while (b) { Square to = pop_lsb(&b); \
  31                                          (*mlist++).move = make_move(to - (d), to); }
  32 namespace {
  33
  34   template<CastlingSide Side, bool Checks, bool Chess960>
  35   MoveStack* generate_castle(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
  36
  37     if (pos.castle_impeded(us, Side) || !pos.can_castle(make_castle_right(us, Side)))
  38         return mlist;
  39
  40     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  41     // as they would be in standard chess.
  42     Square kfrom = pos.king_square(us);
  43     Square rfrom = pos.castle_rook_square(us, Side);
  44     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  45     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  46
  47     assert(!pos.checkers());
  48
  49     const int K = Chess960 ? kto > kfrom ? -1 : 1
  50                            : Side == KING_SIDE ? -1 : 1;
  51
  52     for (Square s = kto; s != kfrom; s += (Square)K)
  53         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  54             return mlist;
  55
  56     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  57     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  58     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  59     if (Chess960 && (pos.attackers_to(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & enemies))
  60         return mlist;
  61
  62     (*mlist++).move = make<CASTLE>(kfrom, rfrom);
  63
  64     if (Checks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  65         mlist--;
  66
  67     return mlist;
  68   }
  69
  70
  71   template<Square Delta>
  72   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  73
  74     return  Delta == DELTA_N  ?  p << 8
  75           : Delta == DELTA_S  ?  p >> 8
  76           : Delta == DELTA_NE ? (p & ~FileHBB) << 9
  77           : Delta == DELTA_SE ? (p & ~FileHBB) >> 7
  78           : Delta == DELTA_NW ? (p & ~FileABB) << 7
  79           : Delta == DELTA_SW ? (p & ~FileABB) >> 9 : 0;
  80   }
  81
  82
  83   template<GenType Type, Square Delta>
  84   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7,
  85                                         Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
  86
  87     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
  88
  89     while (b)
  90     {
  91         Square to = pop_lsb(&b);
  92
  93         if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  94             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  95
  96         if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  97         {
  98             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  99             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
 100             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
 101         }
 102
 103         // Knight-promotion is the only one that can give a direct check not
 104         // already included in the queen-promotion.
 105         if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ci->ksq))
 106             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
 107         else
 108             (void)ci; // Silence a warning under MSVC
 109     }
 110
 111     return mlist;
 112   }
 113
 114
 115   template<Color Us, GenType Type>
 116   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 117                                  Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 118
 119     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 120     // the point of view of white side.
 121     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 122     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 123     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 124     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 125     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 126     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 127     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 128
 129     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 130
 131     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 132     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 133
 134     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 135                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 136
 137     // Single and double pawn pushes, no promotions
 138     if (Type != CAPTURES)
 139     {
 140         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 141
 142         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 143         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 144
 145         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 146         {
 147             b1 &= target;
 148             b2 &= target;
 149         }
 150
 151         if (Type == QUIET_CHECKS)
 152         {
 153             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 154             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 155
 156             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 157             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 158             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 159             // promotion has been already generated among captures.
 160             if (pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates)
 161             {
 162                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ci->ksq);
 163                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 164
 165                 b1 |= dc1;
 166                 b2 |= dc2;
 167             }
 168         }
 169
 170         SERIALIZE_PAWNS(b1, UP);
 171         SERIALIZE_PAWNS(b2, UP + UP);
 172     }
 173
 174     // Promotions and underpromotions
 175     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 176     {
 177         if (Type == CAPTURES)
 178             emptySquares = ~pos.pieces();
 179
 180         if (Type == EVASIONS)
 181             emptySquares &= target;
 182
 183         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 184         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 185         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ci);
 186     }
 187
 188     // Standard and en-passant captures
 189     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 190     {
 191         b1 = move_pawns<RIGHT>(pawnsNotOn7) & enemies;
 192         b2 = move_pawns<LEFT >(pawnsNotOn7) & enemies;
 193
 194         SERIALIZE_PAWNS(b1, RIGHT);
 195         SERIALIZE_PAWNS(b2, LEFT);
 196
 197         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 198         {
 199             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 200
 201             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 202             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 203             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 204             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - UP)))
 205                 return mlist;
 206
 207             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 208
 209             assert(b1);
 210
 211             while (b1)
 212                 (*mlist++).move = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 213         }
 214     }
 215
 216     return mlist;
 217   }
 218
 219
 220   template<PieceType Pt, bool Checks> FORCE_INLINE
 221   MoveStack* generate_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
 222                             Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 223
 224     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 225
 226     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 227
 228     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 229     {
 230         if (Checks)
 231         {
 232             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 233                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSq[Pt]))
 234                 continue;
 235
 236             if (ci->dcCandidates && (ci->dcCandidates & from))
 237                 continue;
 238         }
 239
 240         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 241
 242         if (Checks)
 243             b &= ci->checkSq[Pt];
 244
 245         SERIALIZE(b);
 246     }
 247
 248     return mlist;
 249   }
 250
 251
 252   template<GenType Type> FORCE_INLINE
 253   MoveStack* generate_all(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
 254                           Bitboard target, const CheckInfo* ci = NULL) {
 255
 256     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 257
 258     mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target, ci)
 259                          : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target, ci));
 260
 261     mlist = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, mlist, us, target, ci);
 262     mlist = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, mlist, us, target, ci);
 263     mlist = generate_moves<ROOK,   Checks>(pos, mlist, us, target, ci);
 264     mlist = generate_moves<QUEEN,  Checks>(pos, mlist, us, target, ci);
 265
 266     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 267     {
 268         Square from = pos.king_square(us);
 269         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 270         SERIALIZE(b);
 271     }
 272
 273     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(us))
 274     {
 275         if (pos.is_chess960())
 276         {
 277             mlist = generate_castle<KING_SIDE,  Checks, true>(pos, mlist, us);
 278             mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, Checks, true>(pos, mlist, us);
 279         }
 280         else
 281         {
 282             mlist = generate_castle<KING_SIDE,  Checks, false>(pos, mlist, us);
 283             mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, Checks, false>(pos, mlist, us);
 284         }
 285     }
 286
 287     return mlist;
 288   }
 289
 290
 291 } // namespace
 292
 293
 294 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 295 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 296 ///
 297 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 298 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 299 ///
 300 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 301 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 302
 303 template<GenType Type>
 304 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 305
 306   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 307   assert(!pos.checkers());
 308
 309   Color us = pos.side_to_move();
 310
 311   Bitboard target = Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 312                   : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 313                   : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 314
 315   return generate_all<Type>(pos, mlist, us, target);
 316 }
 317
 318 // Explicit template instantiations
 319 template MoveStack* generate<CAPTURES>(const Position&, MoveStack*);
 320 template MoveStack* generate<QUIETS>(const Position&, MoveStack*);
 321 template MoveStack* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, MoveStack*);
 322
 323
 324 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 325 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 326 template<>
 327 MoveStack* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 328
 329   assert(!pos.checkers());
 330
 331   CheckInfo ci(pos);
 332   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 333
 334   while (dc)
 335   {
 336      Square from = pop_lsb(&dc);
 337      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 338
 339      if (pt == PAWN)
 340          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 341
 342      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 343
 344      if (pt == KING)
 345          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 346
 347      SERIALIZE(b);
 348   }
 349
 350   return generate_all<QUIET_CHECKS>(pos, mlist, pos.side_to_move(), ~pos.pieces(), &ci);
 351 }
 352
 353
 354 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 355 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 356 template<>
 357 MoveStack* generate<EVASIONS>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 358
 359   assert(pos.checkers());
 360
 361   Square from, checksq;
 362   int checkersCnt = 0;
 363   Color us = pos.side_to_move();
 364   Square ksq = pos.king_square(us);
 365   Bitboard sliderAttacks = 0;
 366   Bitboard b = pos.checkers();
 367
 368   assert(pos.checkers());
 369
 370   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 371   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 372   do
 373   {
 374       checkersCnt++;
 375       checksq = pop_lsb(&b);
 376
 377       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 378
 379       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 380       {
 381       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 382       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 383       case QUEEN:
 384           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 385           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 386           // not reachable by the king anyway.
 387           if (between_bb(ksq, checksq) || !(PseudoAttacks[BISHOP][checksq] & ksq))
 388               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 389
 390           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 391           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 392           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 393           else
 394               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 395
 396       default:
 397           break;
 398       }
 399   } while (b);
 400
 401   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 402   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 403   from = ksq;
 404   SERIALIZE(b);
 405
 406   if (checkersCnt > 1)
 407       return mlist; // Double check, only a king move can save the day
 408
 409   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 410   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | pos.checkers();
 411
 412   return generate_all<EVASIONS>(pos, mlist, us, target);
 413 }
 414
 415
 416 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 417
 418 template<>
 419 MoveStack* generate<LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 420
 421   MoveStack *end, *cur = mlist;
 422   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 423   Square ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
 424
 425   end = pos.checkers() ? generate<EVASIONS>(pos, mlist)
 426                        : generate<NON_EVASIONS>(pos, mlist);
 427   while (cur != end)
 428       if (   (pinned || from_sq(cur->move) == ksq || type_of(cur->move) == ENPASSANT)
 429           && !pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 430           cur->move = (--end)->move;
 431       else
 432           cur++;
 433
 434   return end;
 435 }