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) 2008-2010 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 <cassert>
  21
  22 #include "bitcount.h"
  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 list name 'mlist' and from square 'from'.
  28 #define SERIALIZE_MOVES(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_MOVES_D(b, d) while (b) { to = pop_1st_bit(&b); (*mlist++).move = make_move(to + (d), to); }
  32
  33 namespace {
  34
  35   enum CastlingSide {
  36     KING_SIDE,
  37     QUEEN_SIDE
  38   };
  39
  40   template<CastlingSide>
  41   MoveStack* generate_castle_moves(const Position&, MoveStack*, Color us);
  42
  43   template<Color, MoveType>
  44   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position&, MoveStack*, Bitboard, Square);
  45
  46   template<PieceType Pt>
  47   inline MoveStack* generate_discovered_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Square from) {
  48
  49     assert(Pt != QUEEN);
  50     assert(Pt != PAWN);
  51
  52     Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & pos.empty_squares();
  53
  54     if (Pt == KING)
  55         b &= ~QueenPseudoAttacks[pos.king_square(opposite_color(pos.side_to_move()))];
  56
  57     SERIALIZE_MOVES(b);
  58     return mlist;
  59   }
  60
  61   template<PieceType Pt>
  62   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
  63                                            Bitboard dc, Square ksq) {
  64     assert(Pt != KING);
  65     assert(Pt != PAWN);
  66
  67     Bitboard checkSqs, b;
  68     Square from;
  69     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
  70
  71     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
  72         return mlist;
  73
  74     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
  75
  76     do
  77     {
  78         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
  79             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
  80             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
  81             continue;
  82
  83         if (dc && bit_is_set(dc, from))
  84             continue;
  85
  86         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
  87         SERIALIZE_MOVES(b);
  88
  89     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
  90
  91     return mlist;
  92   }
  93
  94   template<>
  95   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
  96
  97     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq)
  98                         : generate_pawn_moves<BLACK, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq));
  99   }
 100
 101   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 102   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 103
 104     assert(Pt == PAWN);
 105     assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION);
 106
 107     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 108                         : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE));
 109   }
 110
 111   template<PieceType Pt>
 112   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 113
 114     Bitboard b;
 115     Square from;
 116     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 117
 118     if (*pl != SQ_NONE)
 119     {
 120         do {
 121             from = *pl;
 122             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 123             SERIALIZE_MOVES(b);
 124         } while (*++pl != SQ_NONE);
 125     }
 126     return mlist;
 127   }
 128
 129   template<>
 130   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 131
 132     Bitboard b;
 133     Square from = pos.king_square(us);
 134
 135     b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 136     SERIALIZE_MOVES(b);
 137     return mlist;
 138   }
 139
 140 }
 141
 142
 143 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 144 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 145 ///
 146 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 147 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 148 ///
 149 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 150 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 151
 152 template<MoveType Type>
 153 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 154
 155   assert(!pos.in_check());
 156
 157   Color us = pos.side_to_move();
 158   Bitboard target;
 159
 160   if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION)
 161       target = pos.pieces(opposite_color(us));
 162   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 163       target = pos.empty_squares();
 164   else
 165       assert(false);
 166
 167   if (Type == MV_NON_EVASION)
 168   {
 169       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_CAPTURE>(pos, mlist, us, target);
 170       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_NON_CAPTURE>(pos, mlist, us, pos.empty_squares());
 171       target |= pos.empty_squares();
 172   }
 173   else
 174       mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 175
 176   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 177   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 178   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 179   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 180   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 181
 182   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 183   {
 184       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OO : BLACK_OO))
 185           mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE>(pos, mlist, us);
 186
 187       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OOO : BLACK_OOO))
 188           mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE>(pos, mlist, us);
 189   }
 190
 191   return mlist;
 192 }
 193
 194 // Explicit template instantiations
 195 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 196 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 197 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 198
 199
 200 /// generate_non_capture_checks() generates all pseudo-legal non-captures and knight
 201 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 202 template<>
 203 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 204
 205   assert(!pos.in_check());
 206
 207   Bitboard b, dc;
 208   Square from;
 209   Color us = pos.side_to_move();
 210   Square ksq = pos.king_square(opposite_color(us));
 211
 212   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(opposite_color(us), KING));
 213
 214   // Discovered non-capture checks
 215   b = dc = pos.discovered_check_candidates();
 216
 217   while (b)
 218   {
 219      from = pop_1st_bit(&b);
 220      switch (piece_type(pos.piece_on(from)))
 221      {
 222       case PAWN:   /* Will be generated togheter with pawns direct checks */     break;
 223       case KNIGHT: mlist = generate_discovered_checks<KNIGHT>(pos, mlist, from); break;
 224       case BISHOP: mlist = generate_discovered_checks<BISHOP>(pos, mlist, from); break;
 225       case ROOK:   mlist = generate_discovered_checks<ROOK>(pos, mlist, from);   break;
 226       case KING:   mlist = generate_discovered_checks<KING>(pos, mlist, from);   break;
 227       default: assert(false); break;
 228      }
 229   }
 230
 231   // Direct non-capture checks
 232   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 233   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 234   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 235   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 236   return  generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 237 }
 238
 239
 240 /// generate_evasions() generates all pseudo-legal check evasions when
 241 /// the side to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 242 template<>
 243 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 244
 245   assert(pos.in_check());
 246
 247   Bitboard b, target;
 248   Square from, checksq;
 249   int checkersCnt = 0;
 250   Color us = pos.side_to_move();
 251   Square ksq = pos.king_square(us);
 252   Bitboard checkers = pos.checkers();
 253   Bitboard sliderAttacks = EmptyBoardBB;
 254
 255   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 256   assert(checkers);
 257
 258   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove
 259   // them from the king evasions set so to early skip known
 260   // illegal moves and avoid an useless legality check later.
 261   b = checkers;
 262   do
 263   {
 264       checkersCnt++;
 265       checksq = pop_1st_bit(&b);
 266
 267       assert(piece_color(pos.piece_on(checksq)) == opposite_color(us));
 268
 269       switch (piece_type(pos.piece_on(checksq)))
 270       {
 271       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 272       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 273       case QUEEN:
 274           // If queen and king are far we can safely remove all the squares attacked
 275           // in the other direction becuase are not reachable by the king anyway.
 276           if (squares_between(ksq, checksq) || (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq)))
 277               sliderAttacks |= QueenPseudoAttacks[checksq];
 278
 279           // Otherwise, if king and queen are adjacent and on a diagonal line, we need to
 280           // use real rook attacks to check if king is safe to move in the other direction.
 281           // For example: king in B2, queen in A1 a knight in B1, and we can safely move to C1.
 282           else
 283               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 284
 285       default:
 286           break;
 287       }
 288   } while (b);
 289
 290   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 291   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 292   from = ksq;
 293   SERIALIZE_MOVES(b);
 294
 295   // Generate evasions for other pieces only if not double check
 296   if (checkersCnt > 1)
 297       return mlist;
 298
 299   // Find squares where a blocking evasion or a capture of the
 300   // checker piece is possible.
 301   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 302
 303   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 304   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 305   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 306   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 307   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 308 }
 309
 310
 311 /// generate<MV_LEGAL> computes a complete list of legal moves in the current position
 312
 313 template<>
 314 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 315
 316   MoveStack *last, *cur = mlist;
 317   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 318
 319   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 320                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 321
 322   // Remove illegal moves from the list
 323   while (cur != last)
 324       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 325           cur->move = (--last)->move;
 326       else
 327           cur++;
 328
 329   return last;
 330 }
 331
 332
 333 namespace {
 334
 335   template<Square Delta>
 336   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
 337
 338     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
 339            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
 340            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
 341   }
 342
 343   template<MoveType Type, Square Delta>
 344   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 345
 346     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 347
 348     Bitboard b;
 349     Square to;
 350
 351     // Captures in the a1-h8 (a8-h1 for black) diagonal or in the h1-a8 (h8-a1 for black)
 352     b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 353     SERIALIZE_MOVES_D(b, -Delta);
 354     return mlist;
 355   }
 356
 357   template<MoveType Type, Square Delta>
 358   inline MoveStack* generate_promotions(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target) {
 359
 360     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 361
 362     Bitboard b;
 363     Square to;
 364
 365     // Promotions and under-promotions, both captures and non-captures
 366     b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 367
 368     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 369         b &= ~TFileABB;
 370
 371     while (b)
 372     {
 373         to = pop_1st_bit(&b);
 374
 375         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 376             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, QUEEN);
 377
 378         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 379         {
 380             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, ROOK);
 381             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, BISHOP);
 382             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 383         }
 384
 385         // This is the only possible under promotion that can give a check
 386         // not already included in the queen-promotion.
 387         if (   Type == MV_CHECK
 388             && bit_is_set(pos.attacks_from<KNIGHT>(to), pos.king_square(Delta > 0 ? BLACK : WHITE)))
 389             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 390         else (void)pos; // Silence a warning under MSVC
 391     }
 392     return mlist;
 393   }
 394
 395   template<Color Us, MoveType Type>
 396   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 397
 398     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named
 399     // according to the point of view of white side.
 400     const Color    Them      = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 401     const Bitboard TRank7BB  = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 402     const Bitboard TRank3BB  = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 403     const Square   UP        = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 404     const Square   RIGHT_UP  = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 405     const Square   LEFT_UP   = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 406
 407     Square to;
 408     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, pawnPushes, emptySquares;
 409     Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, Us);
 410     Bitboard pawnsOn7 = pawns & TRank7BB;
 411     Bitboard enemyPieces = (Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 412
 413     // Pre-calculate pawn pushes before changing emptySquares definition
 414     if (Type != MV_CAPTURE)
 415     {
 416         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 417         pawnPushes = move_pawns<UP>(pawns & ~TRank7BB) & emptySquares;
 418     }
 419
 420     if (Type == MV_EVASION)
 421     {
 422         emptySquares &= target; // Only blocking squares
 423         enemyPieces  &= target; // Capture only the checker piece
 424     }
 425
 426     // Promotions and underpromotions
 427     if (pawnsOn7)
 428     {
 429         if (Type == MV_CAPTURE)
 430             emptySquares = pos.empty_squares();
 431
 432         pawns &= ~TRank7BB;
 433         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 434         mlist = generate_promotions<Type, LEFT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 435         mlist = generate_promotions<Type, UP>(pos, mlist, pawnsOn7, emptySquares);
 436     }
 437
 438     // Standard captures
 439     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 440     {
 441         mlist = generate_pawn_captures<Type, RIGHT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 442         mlist = generate_pawn_captures<Type, LEFT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 443     }
 444
 445     // Single and double pawn pushes
 446     if (Type != MV_CAPTURE)
 447     {
 448         b1 = (Type != MV_EVASION ? pawnPushes : pawnPushes & emptySquares);
 449         b2 = move_pawns<UP>(pawnPushes & TRank3BB) & emptySquares;
 450
 451         if (Type == MV_CHECK)
 452         {
 453             // Consider only pawn moves which give direct checks
 454             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 455             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 456
 457             // Add pawn moves which gives discovered check. This is possible only
 458             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 459             // don't generate captures.
 460             if (pawns & target) // For CHECK type target is dc bitboard
 461             {
 462                 dc1 = move_pawns<UP>(pawns & target & ~file_bb(ksq)) & emptySquares;
 463                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 464
 465                 b1 |= dc1;
 466                 b2 |= dc2;
 467             }
 468         }
 469         SERIALIZE_MOVES_D(b1, -UP);
 470         SERIALIZE_MOVES_D(b2, -UP -UP);
 471     }
 472
 473     // En passant captures
 474     if ((Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION) && pos.ep_square() != SQ_NONE)
 475     {
 476         assert(Us != WHITE || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_6);
 477         assert(Us != BLACK || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_3);
 478
 479         // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 480         // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 481         // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 482         if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 483             return mlist;
 484
 485         b1 = pawns & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 486
 487         assert(b1 != EmptyBoardBB);
 488
 489         while (b1)
 490         {
 491             to = pop_1st_bit(&b1);
 492             (*mlist++).move = make_ep_move(to, pos.ep_square());
 493         }
 494     }
 495     return mlist;
 496   }
 497
 498   template<CastlingSide Side>
 499   MoveStack* generate_castle_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
 500
 501     CastleRight f = CastleRight((Side == KING_SIDE ? WHITE_OO : WHITE_OOO) << us);
 502     Color them = opposite_color(us);
 503
 504     // After castling, the rook and king's final positions are exactly the same
 505     // in Chess960 as they would be in standard chess.
 506     Square kfrom = pos.king_square(us);
 507     Square rfrom = pos.castle_rook_square(f);
 508     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
 509     Square rto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
 510
 511     assert(!pos.in_check());
 512     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
 513     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
 514
 515     // Unimpeded rule: All the squares between the king's initial and final squares
 516     // (including the final square), and all the squares between the rook's initial
 517     // and final squares (including the final square), must be vacant except for
 518     // the king and castling rook.
 519     for (Square s = Min(kfrom, kto); s <= Max(kfrom, kto); s++)
 520         if (  (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 521             ||(pos.attackers_to(s) & pos.pieces(them)))
 522             return mlist;
 523
 524     for (Square s = Min(rfrom, rto); s <= Max(rfrom, rto); s++)
 525         if (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 526             return mlist;
 527
 528     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
 529     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
 530     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
 531     if (pos.is_chess960())
 532     {
 533         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
 534         clear_bit(&occ, rfrom);
 535         if (pos.attackers_to(kto, occ) & pos.pieces(them))
 536             return mlist;
 537     }
 538
 539     (*mlist++).move = make_castle_move(kfrom, rfrom);
 540
 541     return mlist;
 542   }
 543
 544 } // namespace