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
  50     Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & pos.empty_squares();
  51     if (Pt == KING)
  52     {
  53         Square ksq = pos.king_square(opposite_color(pos.side_to_move()));
  54         b &= ~QueenPseudoAttacks[ksq];
  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
  65     Bitboard checkSqs, b;
  66     Square from;
  67     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(us, Pt);
  68
  69     if ((from = *ptr++) == SQ_NONE)
  70         return mlist;
  71
  72     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
  73
  74     do
  75     {
  76         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
  77             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
  78             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
  79             continue;
  80
  81         if (dc && bit_is_set(dc, from))
  82             continue;
  83
  84         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
  85         SERIALIZE_MOVES(b);
  86
  87     } while ((from = *ptr++) != SQ_NONE);
  88
  89     return mlist;
  90   }
  91
  92   template<>
  93   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
  94
  95     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq)
  96                         : generate_pawn_moves<BLACK, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq));
  97   }
  98
  99   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 100   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 101
 102     assert(Pt == PAWN);
 103     assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION);
 104
 105     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 106                         : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE));
 107   }
 108
 109   template<PieceType Pt>
 110   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 111
 112     Bitboard b;
 113     Square from;
 114     const Square* ptr = pos.piece_list_begin(us, Pt);
 115
 116     if (*ptr != SQ_NONE)
 117     {
 118         do {
 119             from = *ptr;
 120             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 121             SERIALIZE_MOVES(b);
 122         } while (*++ptr != SQ_NONE);
 123     }
 124     return mlist;
 125   }
 126
 127   template<>
 128   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 129
 130     Bitboard b;
 131     Square from = pos.king_square(us);
 132
 133     b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 134     SERIALIZE_MOVES(b);
 135     return mlist;
 136   }
 137
 138 }
 139
 140
 141 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 142 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 143 ///
 144 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 145 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 146 ///
 147 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 148 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 149
 150 template<MoveType Type>
 151 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 152
 153   assert(pos.is_ok());
 154   assert(!pos.is_check());
 155
 156   Color us = pos.side_to_move();
 157   Bitboard target;
 158
 159   if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION)
 160       target = pos.pieces_of_color(opposite_color(us));
 161   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 162       target = pos.empty_squares();
 163   else
 164       assert(false);
 165
 166   if (Type == MV_NON_EVASION)
 167   {
 168       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_CAPTURE>(pos, mlist, us, target);
 169       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_NON_CAPTURE>(pos, mlist, us, pos.empty_squares());
 170       target |= pos.empty_squares();
 171   }
 172   else
 173       mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 174
 175   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 176   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 177   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 178   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 179   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 180
 181   if (Type != MV_CAPTURE)
 182   {
 183       if (pos.can_castle_kingside(us))
 184           mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE>(pos, mlist, us);
 185
 186       if (pos.can_castle_queenside(us))
 187           mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE>(pos, mlist, us);
 188   }
 189
 190   return mlist;
 191 }
 192
 193 // Explicit template instantiations
 194 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 195 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 196 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 197
 198
 199 /// generate_non_capture_checks() generates all pseudo-legal non-captures and knight
 200 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 201 template<>
 202 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 203
 204   assert(pos.is_ok());
 205   assert(!pos.is_check());
 206
 207   Bitboard b, dc;
 208   Square from;
 209   Color us = pos.side_to_move();
 210   Square ksq = pos.king_square(opposite_color(us));
 211
 212   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(opposite_color(us), KING));
 213
 214   // Discovered non-capture checks
 215   b = dc = pos.discovered_check_candidates(us);
 216
 217   while (b)
 218   {
 219      from = pop_1st_bit(&b);
 220      switch (pos.type_of_piece_on(from))
 221      {
 222       case PAWN:   /* Will be generated togheter with pawns direct checks */     break;
 223       case KNIGHT: mlist = generate_discovered_checks<KNIGHT>(pos, mlist, from); break;
 224       case BISHOP: mlist = generate_discovered_checks<BISHOP>(pos, mlist, from); break;
 225       case ROOK:   mlist = generate_discovered_checks<ROOK>(pos, mlist, from);   break;
 226       case KING:   mlist = generate_discovered_checks<KING>(pos, mlist, from);   break;
 227       default: assert(false); break;
 228      }
 229   }
 230
 231   // Direct non-capture checks
 232   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 233   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 234   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 235   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 236   return  generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 237 }
 238
 239
 240 /// generate_evasions() generates all pseudo-legal check evasions when
 241 /// the side to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 242 template<>
 243 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 244
 245   assert(pos.is_ok());
 246   assert(pos.is_check());
 247
 248   Bitboard b, target;
 249   Square from, checksq;
 250   int checkersCnt = 0;
 251   Color us = pos.side_to_move();
 252   Square ksq = pos.king_square(us);
 253   Bitboard checkers = pos.checkers();
 254   Bitboard sliderAttacks = EmptyBoardBB;
 255
 256   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 257   assert(checkers);
 258
 259   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove
 260   // them from the king evasions set so to early skip known
 261   // illegal moves and avoid an useless legality check later.
 262   b = checkers;
 263   do
 264   {
 265       checkersCnt++;
 266       checksq = pop_1st_bit(&b);
 267
 268       assert(pos.color_of_piece_on(checksq) == opposite_color(us));
 269
 270       switch (pos.type_of_piece_on(checksq))
 271       {
 272       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 273       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 274       case QUEEN:
 275           // In case of a queen remove also squares attacked in the other direction to
 276           // avoid possible illegal moves when queen and king are on adjacent squares.
 277           if (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq))
 278               sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<BISHOP>(checksq);
 279           else
 280               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 281       default:
 282           break;
 283       }
 284   } while (b);
 285
 286   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 287   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces_of_color(us) & ~sliderAttacks;
 288   from = ksq;
 289   SERIALIZE_MOVES(b);
 290
 291   // Generate evasions for other pieces only if not double check
 292   if (checkersCnt > 1)
 293       return mlist;
 294
 295   // Find squares where a blocking evasion or a capture of the
 296   // checker piece is possible.
 297   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 298
 299   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 300   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 301   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 302   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 303   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 304 }
 305
 306
 307 /// generate<MV_LEGAL / MV_PSEUDO_LEGAL> computes a complete list of legal
 308 /// or pseudo-legal moves in the current position.
 309 template<>
 310 MoveStack* generate<MV_PSEUDO_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 311
 312   assert(pos.is_ok());
 313
 314   return pos.is_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 315                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 316 }
 317
 318 template<>
 319 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 320
 321   assert(pos.is_ok());
 322
 323   MoveStack *last, *cur = mlist;
 324   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 325
 326   last = generate<MV_PSEUDO_LEGAL>(pos, mlist);
 327
 328   // Remove illegal moves from the list
 329   while (cur != last)
 330       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 331           cur->move = (--last)->move;
 332       else
 333           cur++;
 334
 335   return last;
 336 }
 337
 338
 339 namespace {
 340
 341   template<Square Delta>
 342   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
 343
 344     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
 345            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
 346            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
 347   }
 348
 349   template<MoveType Type, Square Delta>
 350   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 351
 352     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 353
 354     Bitboard b;
 355     Square to;
 356
 357     // Captures in the a1-h8 (a8-h1 for black) diagonal or in the h1-a8 (h8-a1 for black)
 358     b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 359     SERIALIZE_MOVES_D(b, -Delta);
 360     return mlist;
 361   }
 362
 363   template<Color Us, MoveType Type, Square Delta>
 364   inline MoveStack* generate_promotions(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target) {
 365
 366     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 367
 368     Bitboard b;
 369     Square to;
 370
 371     // Promotions and under-promotions, both captures and non-captures
 372     b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 373
 374     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 375         b &= ~TFileABB;
 376
 377     while (b)
 378     {
 379         to = pop_1st_bit(&b);
 380
 381         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 382             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, QUEEN);
 383
 384         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 385         {
 386             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, ROOK);
 387             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, BISHOP);
 388             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 389         }
 390
 391         // This is the only possible under promotion that can give a check
 392         // not already included in the queen-promotion.
 393         if (   Type == MV_CHECK
 394             && bit_is_set(pos.attacks_from<KNIGHT>(to), pos.king_square(opposite_color(Us))))
 395             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 396         else (void)pos; // Silence a warning under MSVC
 397     }
 398     return mlist;
 399   }
 400
 401   template<Color Us, MoveType Type>
 402   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 403
 404     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named
 405     // according to the point of view of white side.
 406     const Color    Them      = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 407     const Bitboard TRank7BB  = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 408     const Bitboard TRank3BB  = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 409     const Square   TDELTA_N  = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 410     const Square   TDELTA_NE = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SE);
 411     const Square   TDELTA_NW = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SW);
 412
 413     Square to;
 414     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, pawnPushes, emptySquares;
 415     Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, Us);
 416     Bitboard pawnsOn7 = pawns & TRank7BB;
 417     Bitboard enemyPieces = (Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces_of_color(Them));
 418
 419     // Pre-calculate pawn pushes before changing emptySquares definition
 420     if (Type != MV_CAPTURE)
 421     {
 422         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 423         pawnPushes = move_pawns<TDELTA_N>(pawns & ~TRank7BB) & emptySquares;
 424     }
 425
 426     if (Type == MV_EVASION)
 427     {
 428         emptySquares &= target; // Only blocking squares
 429         enemyPieces  &= target; // Capture only the checker piece
 430     }
 431
 432     // Promotions and underpromotions
 433     if (pawnsOn7)
 434     {
 435         if (Type == MV_CAPTURE)
 436             emptySquares = pos.empty_squares();
 437
 438         pawns &= ~TRank7BB;
 439         mlist = generate_promotions<Us, Type, TDELTA_NE>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 440         mlist = generate_promotions<Us, Type, TDELTA_NW>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 441         mlist = generate_promotions<Us, Type, TDELTA_N >(pos, mlist, pawnsOn7, emptySquares);
 442     }
 443
 444     // Standard captures
 445     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 446     {
 447         mlist = generate_pawn_captures<Type, TDELTA_NE>(mlist, pawns, enemyPieces);
 448         mlist = generate_pawn_captures<Type, TDELTA_NW>(mlist, pawns, enemyPieces);
 449     }
 450
 451     // Single and double pawn pushes
 452     if (Type != MV_CAPTURE)
 453     {
 454         b1 = pawnPushes & emptySquares;
 455         b2 = move_pawns<TDELTA_N>(pawnPushes & TRank3BB) & emptySquares;
 456
 457         if (Type == MV_CHECK)
 458         {
 459             // Consider only pawn moves which give direct checks
 460             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 461             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 462
 463             // Add pawn moves which gives discovered check. This is possible only
 464             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 465             // don't generate captures.
 466             if (pawns & target) // For CHECK type target is dc bitboard
 467             {
 468                 dc1 = move_pawns<TDELTA_N>(pawns & target & ~file_bb(ksq)) & emptySquares;
 469                 dc2 = move_pawns<TDELTA_N>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 470
 471                 b1 |= dc1;
 472                 b2 |= dc2;
 473             }
 474         }
 475         SERIALIZE_MOVES_D(b1, -TDELTA_N);
 476         SERIALIZE_MOVES_D(b2, -TDELTA_N -TDELTA_N);
 477     }
 478
 479     // En passant captures
 480     if ((Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION) && pos.ep_square() != SQ_NONE)
 481     {
 482         assert(Us != WHITE || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_6);
 483         assert(Us != BLACK || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_3);
 484
 485         // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 486         // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 487         // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 488         if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - TDELTA_N))
 489             return mlist;
 490
 491         b1 = pawns & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 492
 493         assert(b1 != EmptyBoardBB);
 494
 495         while (b1)
 496         {
 497             to = pop_1st_bit(&b1);
 498             (*mlist++).move = make_ep_move(to, pos.ep_square());
 499         }
 500     }
 501     return mlist;
 502   }
 503
 504   template<CastlingSide Side>
 505   MoveStack* generate_castle_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
 506
 507     Color them = opposite_color(us);
 508     Square ksq = pos.king_square(us);
 509
 510     assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 511
 512     Square rsq = (Side == KING_SIDE ? pos.initial_kr_square(us) : pos.initial_qr_square(us));
 513     Square s1 = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
 514     Square s2 = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
 515     Square s;
 516     bool illegal = false;
 517
 518     assert(pos.piece_on(rsq) == make_piece(us, ROOK));
 519
 520     // It is a bit complicated to correctly handle Chess960
 521     for (s = Min(ksq, s1); s <= Max(ksq, s1); s++)
 522         if (  (s != ksq && s != rsq && pos.square_is_occupied(s))
 523             ||(pos.attackers_to(s) & pos.pieces_of_color(them)))
 524             illegal = true;
 525
 526     for (s = Min(rsq, s2); s <= Max(rsq, s2); s++)
 527         if (s != ksq && s != rsq && pos.square_is_occupied(s))
 528             illegal = true;
 529
 530     if (   Side == QUEEN_SIDE
 531         && square_file(rsq) == FILE_B
 532         && (   pos.piece_on(relative_square(us, SQ_A1)) == make_piece(them, ROOK)
 533             || pos.piece_on(relative_square(us, SQ_A1)) == make_piece(them, QUEEN)))
 534         illegal = true;
 535
 536     if (!illegal)
 537         (*mlist++).move = make_castle_move(ksq, rsq);
 538
 539     return mlist;
 540   }
 541
 542 } // namespace