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) 2015-2019 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<Color Us, CastlingSide Cs, bool Checks, bool Chess960>
  29   ExtMove* generate_castling(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
  30
  31     constexpr CastlingRight Cr = Us | Cs;
  32     constexpr bool KingSide = (Cr == WHITE_OO || Cr == BLACK_OO);
  33
  34     if (pos.castling_impeded(Cr) || !pos.can_castle(Cr))
  35         return moveList;
  36
  37     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  38     // as they would be in standard chess.
  39     Square kfrom = pos.square<KING>(Us);
  40     Square rfrom = pos.castling_rook_square(Cr);
  41     Square kto = relative_square(Us, KingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
  42     Bitboard enemies = pos.pieces(~Us);
  43
  44     assert(!pos.checkers());
  45
  46     const Direction step = Chess960 ? kto > kfrom ? WEST : EAST
  47                                     : KingSide    ? WEST : EAST;
  48
  49     for (Square s = kto; s != kfrom; s += step)
  50         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  51             return moveList;
  52
  53     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  54     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  55     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  56     if (Chess960 && (attacks_bb<ROOK>(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & pos.pieces(~Us, ROOK, QUEEN)))
  57         return moveList;
  58
  59     Move m = make<CASTLING>(kfrom, rfrom);
  60
  61     if (Checks && !pos.gives_check(m))
  62         return moveList;
  63
  64     *moveList++ = m;
  65     return moveList;
  66   }
  67
  68
  69   template<GenType Type, Direction D>
  70   ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, Square to, Square ksq) {
  71
  72     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  73         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  74
  75     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  76     {
  77         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  78         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  79         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  80     }
  81
  82     // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  83     // that's not already included in the queen promotion.
  84     if (Type == QUIET_CHECKS && (PseudoAttacks[KNIGHT][to] & ksq))
  85         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  86     else
  87         (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
  88
  89     return moveList;
  90   }
  91
  92
  93   template<Color Us, GenType Type>
  94   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  95
  96     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
  97     // the point of view of white side.
  98     constexpr Color     Them     = (Us == WHITE ? BLACK      : WHITE);
  99     constexpr Bitboard  TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB    : Rank1BB);
 100     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
 101     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
 102     constexpr Direction Up       = (Us == WHITE ? NORTH      : SOUTH);
 103     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
 104     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
 105
 106     Bitboard emptySquares;
 107
 108     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 109     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 110
 111     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 112                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 113
 114     // Single and double pawn pushes, no promotions
 115     if (Type != CAPTURES)
 116     {
 117         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 118
 119         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 120         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 121
 122         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 123         {
 124             b1 &= target;
 125             b2 &= target;
 126         }
 127
 128         if (Type == QUIET_CHECKS)
 129         {
 130             Square ksq = pos.square<KING>(Them);
 131
 132             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 133             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 134
 135             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 136             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 137             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 138             // promotion has been already generated amongst the captures.
 139             Bitboard dcCandidates = pos.blockers_for_king(Them);
 140             if (pawnsNotOn7 & dcCandidates)
 141             {
 142                 Bitboard dc1 = shift<Up>(pawnsNotOn7 & dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 143                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 144
 145                 b1 |= dc1;
 146                 b2 |= dc2;
 147             }
 148         }
 149
 150         while (b1)
 151         {
 152             Square to = pop_lsb(&b1);
 153             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 154         }
 155
 156         while (b2)
 157         {
 158             Square to = pop_lsb(&b2);
 159             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 160         }
 161     }
 162
 163     // Promotions and underpromotions
 164     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 165     {
 166         if (Type == CAPTURES)
 167             emptySquares = ~pos.pieces();
 168
 169         if (Type == EVASIONS)
 170             emptySquares &= target;
 171
 172         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 173         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 174         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 175
 176         Square ksq = pos.square<KING>(Them);
 177
 178         while (b1)
 179             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 180
 181         while (b2)
 182             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 183
 184         while (b3)
 185             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 186     }
 187
 188     // Standard and en-passant captures
 189     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 190     {
 191         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 192         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 193
 194         while (b1)
 195         {
 196             Square to = pop_lsb(&b1);
 197             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 198         }
 199
 200         while (b2)
 201         {
 202             Square to = pop_lsb(&b2);
 203             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 204         }
 205
 206         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 207         {
 208             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 209
 210             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 211             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 212             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 213             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 214                 return moveList;
 215
 216             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 217
 218             assert(b1);
 219
 220             while (b1)
 221                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 222         }
 223     }
 224
 225     return moveList;
 226   }
 227
 228
 229   template<PieceType Pt, bool Checks>
 230   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 231                           Bitboard target) {
 232
 233     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 234
 235     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
 236
 237     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 238     {
 239         if (Checks)
 240         {
 241             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 242                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & pos.check_squares(Pt)))
 243                 continue;
 244
 245             if (pos.blockers_for_king(~us) & from)
 246                 continue;
 247         }
 248
 249         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 250
 251         if (Checks)
 252             b &= pos.check_squares(Pt);
 253
 254         while (b)
 255             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 256     }
 257
 258     return moveList;
 259   }
 260
 261
 262   template<Color Us, GenType Type>
 263   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 264
 265     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 266
 267     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 268     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 269     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 270     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 271     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 272
 273     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 274     {
 275         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 276         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 277         while (b)
 278             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 279     }
 280
 281     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 282     {
 283         if (pos.is_chess960())
 284         {
 285             moveList = generate_castling<Us, KING_SIDE, Checks, true>(pos, moveList);
 286             moveList = generate_castling<Us, QUEEN_SIDE, Checks, true>(pos, moveList);
 287         }
 288         else
 289         {
 290             moveList = generate_castling<Us, KING_SIDE, Checks, false>(pos, moveList);
 291             moveList = generate_castling<Us, QUEEN_SIDE, Checks, false>(pos, moveList);
 292         }
 293     }
 294
 295     return moveList;
 296   }
 297
 298 } // namespace
 299
 300
 301 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 302 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 303 ///
 304 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 305 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 306 ///
 307 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 308 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 309
 310 template<GenType Type>
 311 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 312
 313   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 314   assert(!pos.checkers());
 315
 316   Color us = pos.side_to_move();
 317
 318   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 319                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 320                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 321
 322   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 323                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 324 }
 325
 326 // Explicit template instantiations
 327 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 328 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 329 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 330
 331
 332 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 333 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 334 template<>
 335 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 336
 337   assert(!pos.checkers());
 338
 339   Color us = pos.side_to_move();
 340   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us);
 341
 342   while (dc)
 343   {
 344      Square from = pop_lsb(&dc);
 345      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 346
 347      if (pt == PAWN)
 348          continue; // Will be generated together with direct checks
 349
 350      Bitboard b = pos.attacks_from(pt, from) & ~pos.pieces();
 351
 352      if (pt == KING)
 353          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][pos.square<KING>(~us)];
 354
 355      while (b)
 356          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 357   }
 358
 359   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces())
 360                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces());
 361 }
 362
 363
 364 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 365 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 366 template<>
 367 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 368
 369   assert(pos.checkers());
 370
 371   Color us = pos.side_to_move();
 372   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 373   Bitboard sliderAttacks = 0;
 374   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 375
 376   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 377   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 378   // useless legality checks later on.
 379   while (sliders)
 380   {
 381       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 382       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 383   }
 384
 385   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 386   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 387   while (b)
 388       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 389
 390   if (more_than_one(pos.checkers()))
 391       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 392
 393   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 394   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 395   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 396
 397   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 398                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 399 }
 400
 401
 402 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 403
 404 template<>
 405 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 406
 407   Color us = pos.side_to_move();
 408   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 409   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 410   ExtMove* cur = moveList;
 411
 412   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 413                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 414   while (cur != moveList)
 415       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 416           && !pos.legal(*cur))
 417           *cur = (--moveList)->move;
 418       else
 419           ++cur;
 420
 421   return moveList;
 422 }