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