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(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.castle_impeded(CR[us]) || !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     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  52
  53     assert(!pos.in_check());
  54     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
  55     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
  56
  57     for (Square s = std::min(kfrom, kto), e = std::max(kfrom, kto); s <= e; s++)
  58         if (    s != kfrom // We are not in check
  59             && (pos.attackers_to(s) & enemies))
  60             return mlist;
  61
  62     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  63     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  64     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  65     if (    pos.is_chess960()
  66         && (pos.attackers_to(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & enemies))
  67             return mlist;
  68
  69     (*mlist++).move = make_castle(kfrom, rfrom);
  70
  71     if (OnlyChecks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  72         mlist--;
  73
  74     return mlist;
  75   }
  76
  77
  78   template<Square Delta>
  79   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  80
  81     return  Delta == DELTA_N  ?  p << 8
  82           : Delta == DELTA_S  ?  p >> 8
  83           : Delta == DELTA_NE ? (p & ~FileHBB) << 9
  84           : Delta == DELTA_SE ? (p & ~FileHBB) >> 7
  85           : Delta == DELTA_NW ? (p & ~FileABB) << 7
  86           : Delta == DELTA_SW ? (p & ~FileABB) >> 9 : 0;
  87   }
  88
  89
  90   template<MoveType Type, Square Delta>
  91   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
  92
  93     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
  94
  95     while (b)
  96     {
  97         Square to = pop_1st_bit(&b);
  98
  99         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 100             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
 101
 102         if (Type == MV_QUIET || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 103         {
 104             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 105             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 106             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 107         }
 108
 109         // Knight-promotion is the only one that can give a direct check not
 110         // already included in the queen-promotion.
 111         if (Type == MV_QUIET_CHECK && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ksq))
 112             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 113         else
 114             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 115     }
 116
 117     return mlist;
 118   }
 119
 120
 121   template<Color Us, MoveType Type>
 122   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq = SQ_NONE) {
 123
 124     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 125     // the point of view of white side.
 126     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 127     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 128     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 129     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 130     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 131     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 132     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 133
 134     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 135
 136     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(PAWN, Us) &  TRank7BB;
 137     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(PAWN, Us) & ~TRank7BB;
 138
 139     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 140                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 141
 142     // Single and double pawn pushes, no promotions
 143     if (Type != MV_CAPTURE)
 144     {
 145         emptySquares = (Type == MV_QUIET ? target : ~pos.pieces());
 146
 147         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 148         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 149
 150         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 151         {
 152             b1 &= target;
 153             b2 &= target;
 154         }
 155
 156         if (Type == MV_QUIET_CHECK)
 157         {
 158             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 159             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 160
 161             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 162             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 163             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 164             // promotion has been already generated among captures.
 165             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 166             {
 167                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 168                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 169
 170                 b1 |= dc1;
 171                 b2 |= dc2;
 172             }
 173         }
 174
 175         SERIALIZE_PAWNS(b1, UP);
 176         SERIALIZE_PAWNS(b2, UP + UP);
 177     }
 178
 179     // Promotions and underpromotions
 180     if (pawnsOn7 && (Type != MV_EVASION || (target & TRank8BB)))
 181     {
 182         if (Type == MV_CAPTURE)
 183             emptySquares = ~pos.pieces();
 184
 185         if (Type == MV_EVASION)
 186             emptySquares &= target;
 187
 188         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 189         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 190         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 191     }
 192
 193     // Standard and en-passant captures
 194     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 195     {
 196         b1 = move_pawns<RIGHT>(pawnsNotOn7) & enemies;
 197         b2 = move_pawns<LEFT >(pawnsNotOn7) & enemies;
 198
 199         SERIALIZE_PAWNS(b1, RIGHT);
 200         SERIALIZE_PAWNS(b2, LEFT);
 201
 202         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 203         {
 204             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 205
 206             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 207             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 208             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 209             if (Type == MV_EVASION && !(target & (pos.ep_square() - UP)))
 210                 return mlist;
 211
 212             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 213
 214             assert(b1);
 215
 216             while (b1)
 217                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 218         }
 219     }
 220
 221     return mlist;
 222   }
 223
 224
 225   template<PieceType Pt>
 226   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 227                                            Color us, const CheckInfo& ci) {
 228     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 229
 230     Bitboard b, target;
 231     Square from;
 232     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 233
 234     if (*pl != SQ_NONE)
 235     {
 236         target = ci.checkSq[Pt] & ~pos.pieces(); // Non capture checks only
 237
 238         do {
 239             from = *pl;
 240
 241             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 242                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target))
 243                 continue;
 244
 245             if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
 246                 continue;
 247
 248             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 249             SERIALIZE(b);
 250         } while (*++pl != SQ_NONE);
 251     }
 252
 253     return mlist;
 254   }
 255
 256
 257   template<PieceType Pt>
 258   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 259                                          Color us, Bitboard target) {
 260     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 261
 262     Bitboard b;
 263     Square from;
 264     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 265
 266     if (*pl != SQ_NONE)
 267         do {
 268             from = *pl;
 269             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 270             SERIALIZE(b);
 271         } while (*++pl != SQ_NONE);
 272
 273     return mlist;
 274   }
 275
 276
 277   template<>
 278   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 279                                                Color us, Bitboard target) {
 280     Square from = pos.king_square(us);
 281     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 282     SERIALIZE(b);
 283     return mlist;
 284   }
 285
 286 } // namespace
 287
 288
 289 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 290 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 291 ///
 292 /// generate<MV_QUIET> generates all pseudo-legal non-captures and
 293 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 294 ///
 295 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 296 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 297
 298 template<MoveType Type>
 299 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 300
 301   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_QUIET || Type == MV_NON_EVASION);
 302   assert(!pos.in_check());
 303
 304   Color us = pos.side_to_move();
 305   Bitboard target;
 306
 307   if (Type == MV_CAPTURE)
 308       target = pos.pieces(~us);
 309
 310   else if (Type == MV_QUIET)
 311       target = ~pos.pieces();
 312
 313   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 314       target = ~pos.pieces(us);
 315
 316   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 317                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target));
 318
 319   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 320   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 321   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 322   mlist = generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 323   mlist = generate_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 324
 325   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 326   {
 327       mlist = generate_castle<KING_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 328       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 329   }
 330
 331   return mlist;
 332 }
 333
 334 // Explicit template instantiations
 335 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 336 template MoveStack* generate<MV_QUIET>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 337 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 338
 339
 340 /// generate<MV_QUIET_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 341 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 342 template<>
 343 MoveStack* generate<MV_QUIET_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 344
 345   assert(!pos.in_check());
 346
 347   Color us = pos.side_to_move();
 348   CheckInfo ci(pos);
 349   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 350
 351   while (dc)
 352   {
 353      Square from = pop_1st_bit(&dc);
 354      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 355
 356      if (pt == PAWN)
 357          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 358
 359      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 360
 361      if (pt == KING)
 362          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 363
 364      SERIALIZE(b);
 365   }
 366
 367   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq)
 368                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq));
 369
 370   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, ci);
 371   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, ci);
 372   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, ci);
 373   mlist = generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, ci);
 374
 375   if (pos.can_castle(us))
 376   {
 377       mlist = generate_castle<KING_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 378       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 379   }
 380
 381   return mlist;
 382 }
 383
 384
 385 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 386 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 387 template<>
 388 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 389
 390   assert(pos.in_check());
 391
 392   Bitboard b, target;
 393   Square from, checksq;
 394   int checkersCnt = 0;
 395   Color us = pos.side_to_move();
 396   Square ksq = pos.king_square(us);
 397   Bitboard sliderAttacks = 0;
 398   Bitboard checkers = pos.checkers();
 399
 400   assert(checkers);
 401
 402   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 403   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 404   b = checkers;
 405   do
 406   {
 407       checkersCnt++;
 408       checksq = pop_1st_bit(&b);
 409
 410       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 411
 412       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 413       {
 414       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 415       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 416       case QUEEN:
 417           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 418           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 419           // not reachable by the king anyway.
 420           if (squares_between(ksq, checksq) || !(PseudoAttacks[BISHOP][checksq] & ksq))
 421               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 422
 423           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 424           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 425           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 426           else
 427               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 428
 429       default:
 430           break;
 431       }
 432   } while (b);
 433
 434   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 435   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 436   from = ksq;
 437   SERIALIZE(b);
 438
 439   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 440   if (checkersCnt > 1)
 441       return mlist;
 442
 443   // Blocking evasions or captures of the checking piece
 444   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 445
 446   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_EVASION>(pos, mlist, target)
 447                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_EVASION>(pos, mlist, target));
 448
 449   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 450   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 451   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 452   return  generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 453 }
 454
 455
 456 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 457
 458 template<>
 459 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 460
 461   MoveStack *last, *cur = mlist;
 462   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 463
 464   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 465                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 466   while (cur != last)
 467       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 468           cur->move = (--last)->move;
 469       else
 470           cur++;
 471
 472   return last;
 473 }