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_moves(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     {
  76         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
  77         clear_bit(&occ, rfrom);
  78         if (pos.attackers_to(kto, occ) & enemies)
  79             return mlist;
  80     }
  81
  82     (*mlist++).move = make_castle(kfrom, rfrom);
  83
  84     if (OnlyChecks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  85         mlist--;
  86
  87     return mlist;
  88   }
  89
  90
  91   template<Square Delta>
  92   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  93
  94     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
  95            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
  96            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
  97   }
  98
  99
 100   template<Square Delta>
 101   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 102
 103     const Bitboard TFileABB = (   Delta == DELTA_NE
 104                                || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 105
 106     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 107     SERIALIZE_PAWNS(b, -Delta);
 108     return mlist;
 109   }
 110
 111
 112   template<MoveType Type, Square Delta>
 113   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
 114
 115     const Bitboard TFileABB = (   Delta == DELTA_NE
 116                                || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 117
 118     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 119
 120     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 121         b &= ~TFileABB;
 122
 123     while (b)
 124     {
 125         Square to = pop_1st_bit(&b);
 126
 127         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 128             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
 129
 130         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 131         {
 132             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 133             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 134             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 135         }
 136
 137         // Knight-promotion is the only one that can give a check (direct or
 138         // discovered) not already included in the queen-promotion.
 139         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK && bit_is_set(StepAttacksBB[W_KNIGHT][to], ksq))
 140             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 141         else
 142             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 143     }
 144
 145     return mlist;
 146   }
 147
 148
 149   template<Color Us, MoveType Type>
 150   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq = SQ_NONE) {
 151
 152     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named according to
 153     // the point of view of white side.
 154     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 155     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 156     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 157     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 158     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 159     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 160
 161     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 162
 163     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(PAWN, Us) &  TRank7BB;
 164     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(PAWN, Us) & ~TRank7BB;
 165
 166     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 167                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 168
 169     // Single and double pawn pushes, no promotions
 170     if (Type != MV_CAPTURE)
 171     {
 172         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 173
 174         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 175         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 176
 177         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 178         {
 179             b1 &= target;
 180             b2 &= target;
 181         }
 182
 183         if (Type == MV_NON_CAPTURE_CHECK)
 184         {
 185             // Consider only direct checks
 186             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 187             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 188
 189             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 190             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 191             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 192             // promotion has been already generated among captures.
 193             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 194             {
 195                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 196                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 197
 198                 b1 |= dc1;
 199                 b2 |= dc2;
 200             }
 201         }
 202
 203         SERIALIZE_PAWNS(b1, -UP);
 204         SERIALIZE_PAWNS(b2, -UP -UP);
 205     }
 206
 207     // Promotions and underpromotions
 208     if (pawnsOn7)
 209     {
 210         if (Type == MV_CAPTURE)
 211             emptySquares = pos.empty_squares();
 212
 213         if (Type == MV_EVASION)
 214             emptySquares &= target;
 215
 216         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 217         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 218         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 219     }
 220
 221     // Standard and en-passant captures
 222     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 223     {
 224         mlist = generate_pawn_captures<RIGHT>(mlist, pawnsNotOn7, enemies);
 225         mlist = generate_pawn_captures<LEFT >(mlist, pawnsNotOn7, enemies);
 226
 227         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 228         {
 229             assert(rank_of(pos.ep_square()) == (Us == WHITE ? RANK_6 : RANK_3));
 230
 231             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 232             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 233             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 234             if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 235                 return mlist;
 236
 237             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 238
 239             assert(b1);
 240
 241             while (b1)
 242                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 243         }
 244     }
 245
 246     return mlist;
 247   }
 248
 249
 250   template<PieceType Pt>
 251   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 252                                            Color us, const CheckInfo& ci) {
 253     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 254
 255     Square from;
 256     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 257
 258     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
 259         return mlist;
 260
 261     Bitboard checkSqs = ci.checkSq[Pt] & pos.empty_squares();
 262
 263     do
 264     {
 265         if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 266             && !(PseudoAttacks[Pt][from] & checkSqs))
 267             continue;
 268
 269         if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
 270             continue;
 271
 272         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
 273         SERIALIZE(b);
 274
 275     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
 276
 277     return mlist;
 278   }
 279
 280
 281   template<PieceType Pt>
 282   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 283
 284     Bitboard b;
 285     Square from;
 286     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 287
 288     if (*pl != SQ_NONE)
 289     {
 290         do {
 291             from = *pl;
 292             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 293             SERIALIZE(b);
 294         } while (*++pl != SQ_NONE);
 295     }
 296
 297     return mlist;
 298   }
 299
 300
 301   template<>
 302   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 303
 304     Square from = pos.king_square(us);
 305     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 306     SERIALIZE(b);
 307     return mlist;
 308   }
 309
 310 } // namespace
 311
 312
 313 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 314 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 315 ///
 316 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 317 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 318 ///
 319 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 320 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 321
 322 template<MoveType Type>
 323 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 324
 325   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION);
 326   assert(!pos.in_check());
 327
 328   Color us = pos.side_to_move();
 329   Bitboard target;
 330
 331   if (Type == MV_CAPTURE)
 332       target = pos.pieces(~us);
 333
 334   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 335       target = pos.empty_squares();
 336
 337   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 338       target = pos.pieces(~us) | pos.empty_squares();
 339
 340   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 341                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target));
 342
 343   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 344   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 345   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 346   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 347   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 348
 349   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 350   {
 351       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 352       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 353   }
 354
 355   return mlist;
 356 }
 357
 358 // Explicit template instantiations
 359 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 360 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 361 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 362
 363
 364 /// generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 365 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 366 template<>
 367 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 368
 369   assert(!pos.in_check());
 370
 371   Color us = pos.side_to_move();
 372   CheckInfo ci(pos);
 373   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 374
 375   while (dc)
 376   {
 377      Square from = pop_1st_bit(&dc);
 378      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 379
 380      if (pt == PAWN)
 381          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 382
 383      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & pos.empty_squares();
 384
 385      if (pt == KING)
 386          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 387
 388      SERIALIZE(b);
 389   }
 390
 391   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq)
 392                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_NON_CAPTURE_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq));
 393
 394   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, ci);
 395   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, ci);
 396   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, ci);
 397   mlist = generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, ci);
 398
 399   if (pos.can_castle(us))
 400   {
 401       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 402       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 403   }
 404
 405   return mlist;
 406 }
 407
 408
 409 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 410 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 411 template<>
 412 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 413
 414   assert(pos.in_check());
 415
 416   Bitboard b, target;
 417   Square from, checksq;
 418   int checkersCnt = 0;
 419   Color us = pos.side_to_move();
 420   Square ksq = pos.king_square(us);
 421   Bitboard sliderAttacks = 0;
 422   Bitboard checkers = pos.checkers();
 423
 424   assert(checkers);
 425
 426   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 427   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 428   b = checkers;
 429   do
 430   {
 431       checkersCnt++;
 432       checksq = pop_1st_bit(&b);
 433
 434       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 435
 436       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 437       {
 438       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 439       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 440       case QUEEN:
 441           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 442           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 443           // not reachable by the king anyway.
 444           if (squares_between(ksq, checksq) || !bit_is_set(PseudoAttacks[BISHOP][checksq], ksq))
 445               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 446
 447           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 448           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 449           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 450           else
 451               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 452
 453       default:
 454           break;
 455       }
 456   } while (b);
 457
 458   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 459   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 460   from = ksq;
 461   SERIALIZE(b);
 462
 463   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 464   if (checkersCnt > 1)
 465       return mlist;
 466
 467   // Blocking evasions or captures of the checking piece
 468   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 469
 470   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_EVASION>(pos, mlist, target)
 471                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_EVASION>(pos, mlist, target));
 472
 473   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 474   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 475   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 476   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 477 }
 478
 479
 480 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 481
 482 template<>
 483 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 484
 485   MoveStack *last, *cur = mlist;
 486   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 487
 488   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 489                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 490   while (cur != last)
 491       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 492           cur->move = (--last)->move;
 493       else
 494           cur++;
 495
 496   return last;
 497 }