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) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
   6
   7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19 */
  20
  21 #include <cassert>
  22
  23 #include "movegen.h"
  24 #include "position.h"
  25
  26 namespace {
  27
  28   template<GenType Type, Direction D>
  29   ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, Square ksq) {
  30
  31     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  32         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  33
  34     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  35     {
  36         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  37         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  38         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  39     }
  40
  41     // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  42     // that's not already included in the queen promotion.
  43     if (Type == QUIET_CHECKS && (PseudoAttacks[KNIGHT][to] & ksq))
  44         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  45     else
  46         (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
  47
  48     return moveList;
  49   }
  50
  51
  52   template<Color Us, GenType Type>
  53   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  54
  55     constexpr Color     Them     = (Us == WHITE ? BLACK      : WHITE);
  56     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
  57     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
  58     constexpr Direction Up       = pawn_push(Us);
  59     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  60     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  61
  62     const Square ksq = pos.square<KING>(Them);
  63     Bitboard emptySquares;
  64
  65     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
  66     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  67
  68     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
  69                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
  70
  71     // Single and double pawn pushes, no promotions
  72     if (Type != CAPTURES)
  73     {
  74         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
  75
  76         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
  77         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  78
  79         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
  80         {
  81             b1 &= target;
  82             b2 &= target;
  83         }
  84
  85         if (Type == QUIET_CHECKS)
  86         {
  87             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
  88             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
  89
  90             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
  91             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
  92             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
  93             // promotion has been already generated amongst the captures.
  94             Bitboard dcCandidateQuiets = pos.blockers_for_king(Them) & pawnsNotOn7;
  95             if (dcCandidateQuiets)
  96             {
  97                 Bitboard dc1 = shift<Up>(dcCandidateQuiets) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
  98                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
  99
 100                 b1 |= dc1;
 101                 b2 |= dc2;
 102             }
 103         }
 104
 105         while (b1)
 106         {
 107             Square to = pop_lsb(&b1);
 108             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 109         }
 110
 111         while (b2)
 112         {
 113             Square to = pop_lsb(&b2);
 114             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 115         }
 116     }
 117
 118     // Promotions and underpromotions
 119     if (pawnsOn7)
 120     {
 121         if (Type == CAPTURES)
 122             emptySquares = ~pos.pieces();
 123
 124         if (Type == EVASIONS)
 125             emptySquares &= target;
 126
 127         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 128         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 129         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 130
 131         while (b1)
 132             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 133
 134         while (b2)
 135             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 136
 137         while (b3)
 138             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 139     }
 140
 141     // Standard and en-passant captures
 142     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 143     {
 144         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 145         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 146
 147         while (b1)
 148         {
 149             Square to = pop_lsb(&b1);
 150             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 151         }
 152
 153         while (b2)
 154         {
 155             Square to = pop_lsb(&b2);
 156             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 157         }
 158
 159         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 160         {
 161             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 162
 163             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 164             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 165             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 166             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 167                 return moveList;
 168
 169             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 170
 171             assert(b1);
 172
 173             while (b1)
 174                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 175         }
 176     }
 177
 178     return moveList;
 179   }
 180
 181
 182   template<PieceType Pt, bool Checks>
 183   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 184                           Bitboard target) {
 185
 186     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 187
 188     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
 189
 190     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 191     {
 192         if (Checks)
 193         {
 194             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 195                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & pos.check_squares(Pt)))
 196                 continue;
 197
 198             if (pos.blockers_for_king(~us) & from)
 199                 continue;
 200         }
 201
 202         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 203
 204         if (Checks)
 205             b &= pos.check_squares(Pt);
 206
 207         while (b)
 208             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 209     }
 210
 211     return moveList;
 212   }
 213
 214
 215   template<Color Us, GenType Type>
 216   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 217
 218     constexpr CastlingRights OO  = Us & KING_SIDE;
 219     constexpr CastlingRights OOO = Us & QUEEN_SIDE;
 220     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantations
 221
 222     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 223     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 224     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 225     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 226     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 227
 228     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 229     {
 230         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 231         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 232         while (b)
 233             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 234
 235         if (Type != CAPTURES && pos.can_castle(CastlingRights(OO | OOO)))
 236         {
 237             if (!pos.castling_impeded(OO) && pos.can_castle(OO))
 238                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OO));
 239
 240             if (!pos.castling_impeded(OOO) && pos.can_castle(OOO))
 241                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OOO));
 242         }
 243     }
 244
 245     return moveList;
 246   }
 247
 248 } // namespace
 249
 250
 251 /// <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures and queen promotions
 252 /// <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions
 253 /// <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 254 ///
 255 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 256
 257 template<GenType Type>
 258 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 259
 260   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS, "Unsupported type in generate()");
 261   assert(!pos.checkers());
 262
 263   Color us = pos.side_to_move();
 264
 265   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 266                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 267                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 268
 269   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 270                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 271 }
 272
 273 // Explicit template instantiations
 274 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 275 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 276 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 277
 278
 279 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 280 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 281 template<>
 282 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 283
 284   assert(!pos.checkers());
 285
 286   Color us = pos.side_to_move();
 287   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us);
 288
 289   while (dc)
 290   {
 291      Square from = pop_lsb(&dc);
 292      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 293
 294      if (pt == PAWN)
 295          continue; // Will be generated together with direct checks
 296
 297      Bitboard b = pos.attacks_from(pt, from) & ~pos.pieces();
 298
 299      if (pt == KING)
 300          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][pos.square<KING>(~us)];
 301
 302      while (b)
 303          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 304   }
 305
 306   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces())
 307                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces());
 308 }
 309
 310
 311 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 312 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 313 template<>
 314 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 315
 316   assert(pos.checkers());
 317
 318   Color us = pos.side_to_move();
 319   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 320   Bitboard sliderAttacks = 0;
 321   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 322
 323   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 324   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 325   // useless legality checks later on.
 326   while (sliders)
 327   {
 328       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 329       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 330   }
 331
 332   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 333   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 334   while (b)
 335       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 336
 337   if (more_than_one(pos.checkers()))
 338       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 339
 340   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 341   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 342   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 343
 344   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 345                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 346 }
 347
 348
 349 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 350
 351 template<>
 352 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 353
 354   Color us = pos.side_to_move();
 355   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 356   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 357   ExtMove* cur = moveList;
 358
 359   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 360                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 361   while (cur != moveList)
 362       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 363           && !pos.legal(*cur))
 364           *cur = (--moveList)->move;
 365       else
 366           ++cur;
 367
 368   return moveList;
 369 }