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     // Compute some compile time parameters relative to the white side
  56     constexpr Color     Them     = (Us == WHITE ? BLACK      : WHITE);
  57     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
  58     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
  59     constexpr Direction Up       = pawn_push(Us);
  60     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  61     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  62
  63     const Square ksq = pos.square<KING>(Them);
  64     Bitboard emptySquares;
  65
  66     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
  67     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  68
  69     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
  70                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
  71
  72     // Single and double pawn pushes, no promotions
  73     if (Type != CAPTURES)
  74     {
  75         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
  76
  77         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
  78         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  79
  80         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
  81         {
  82             b1 &= target;
  83             b2 &= target;
  84         }
  85
  86         if (Type == QUIET_CHECKS)
  87         {
  88             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
  89             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
  90
  91             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
  92             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
  93             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
  94             // promotion has been already generated amongst the captures.
  95             Bitboard dcCandidateQuiets = pos.blockers_for_king(Them) & pawnsNotOn7;
  96             if (dcCandidateQuiets)
  97             {
  98                 Bitboard dc1 = shift<Up>(dcCandidateQuiets) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
  99                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 100
 101                 b1 |= dc1;
 102                 b2 |= dc2;
 103             }
 104         }
 105
 106         while (b1)
 107         {
 108             Square to = pop_lsb(&b1);
 109             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 110         }
 111
 112         while (b2)
 113         {
 114             Square to = pop_lsb(&b2);
 115             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 116         }
 117     }
 118
 119     // Promotions and underpromotions
 120     if (pawnsOn7)
 121     {
 122         if (Type == CAPTURES)
 123             emptySquares = ~pos.pieces();
 124
 125         if (Type == EVASIONS)
 126             emptySquares &= target;
 127
 128         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 129         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 130         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 131
 132         while (b1)
 133             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 134
 135         while (b2)
 136             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 137
 138         while (b3)
 139             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 140     }
 141
 142     // Standard and en-passant captures
 143     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 144     {
 145         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 146         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 147
 148         while (b1)
 149         {
 150             Square to = pop_lsb(&b1);
 151             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 152         }
 153
 154         while (b2)
 155         {
 156             Square to = pop_lsb(&b2);
 157             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 158         }
 159
 160         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 161         {
 162             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 163
 164             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 165             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 166             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 167             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 168                 return moveList;
 169
 170             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 171
 172             assert(b1);
 173
 174             while (b1)
 175                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 176         }
 177     }
 178
 179     return moveList;
 180   }
 181
 182
 183   template<PieceType Pt, bool Checks>
 184   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 185                           Bitboard target) {
 186
 187     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 188
 189     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
 190
 191     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 192     {
 193         if (Checks)
 194         {
 195             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 196                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & pos.check_squares(Pt)))
 197                 continue;
 198
 199             if (pos.blockers_for_king(~us) & from)
 200                 continue;
 201         }
 202
 203         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 204
 205         if (Checks)
 206             b &= pos.check_squares(Pt);
 207
 208         while (b)
 209             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 210     }
 211
 212     return moveList;
 213   }
 214
 215
 216   template<Color Us, GenType Type>
 217   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 218
 219     constexpr CastlingRights OO  = Us & KING_SIDE;
 220     constexpr CastlingRights OOO = Us & QUEEN_SIDE;
 221     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantations
 222
 223     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 224     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 225     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 226     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 227     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 228
 229     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 230     {
 231         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 232         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 233         while (b)
 234             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 235
 236         if (Type != CAPTURES && pos.can_castle(CastlingRights(OO | OOO)))
 237         {
 238             if (!pos.castling_impeded(OO) && pos.can_castle(OO))
 239                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OO));
 240
 241             if (!pos.castling_impeded(OOO) && pos.can_castle(OOO))
 242                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OOO));
 243         }
 244     }
 245
 246     return moveList;
 247   }
 248
 249 } // namespace
 250
 251
 252 /// <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures and queen promotions
 253 /// <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions
 254 /// <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 255 ///
 256 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 257
 258 template<GenType Type>
 259 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 260
 261   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS, "Unsupported type in generate()");
 262   assert(!pos.checkers());
 263
 264   Color us = pos.side_to_move();
 265
 266   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 267                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 268                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 269
 270   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 271                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 272 }
 273
 274 // Explicit template instantiations
 275 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 276 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 277 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 278
 279
 280 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 281 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 282 template<>
 283 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 284
 285   assert(!pos.checkers());
 286
 287   Color us = pos.side_to_move();
 288   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us);
 289
 290   while (dc)
 291   {
 292      Square from = pop_lsb(&dc);
 293      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 294
 295      if (pt == PAWN)
 296          continue; // Will be generated together with direct checks
 297
 298      Bitboard b = pos.attacks_from(pt, from) & ~pos.pieces();
 299
 300      if (pt == KING)
 301          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][pos.square<KING>(~us)];
 302
 303      while (b)
 304          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 305   }
 306
 307   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces())
 308                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces());
 309 }
 310
 311
 312 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 313 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 314 template<>
 315 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 316
 317   assert(pos.checkers());
 318
 319   Color us = pos.side_to_move();
 320   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 321   Bitboard sliderAttacks = 0;
 322   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 323
 324   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 325   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 326   // useless legality checks later on.
 327   while (sliders)
 328   {
 329       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 330       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 331   }
 332
 333   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 334   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 335   while (b)
 336       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 337
 338   if (more_than_one(pos.checkers()))
 339       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 340
 341   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 342   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 343   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 344
 345   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 346                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 347 }
 348
 349
 350 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 351
 352 template<>
 353 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 354
 355   Color us = pos.side_to_move();
 356   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 357   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 358   ExtMove* cur = moveList;
 359
 360   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 361                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 362   while (cur != moveList)
 363       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 364           && !pos.legal(*cur))
 365           *cur = (--moveList)->move;
 366       else
 367           ++cur;
 368
 369   return moveList;
 370 }