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   template<CastlingSide Side, bool OnlyChecks>
  36   MoveStack* generate_castle(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
  37
  38     if (pos.castle_impeded(us, Side) || !pos.can_castle(make_castle_right(us, Side)))
  39         return mlist;
  40
  41     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  42     // as they would be in standard chess.
  43     Square kfrom = pos.king_square(us);
  44     Square rfrom = pos.castle_rook_square(us, Side);
  45     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  46     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  47
  48     assert(!pos.in_check());
  49
  50     for (Square s = std::min(kfrom, kto), e = std::max(kfrom, kto); s <= e; s++)
  51         if (    s != kfrom // We are not in check
  52             && (pos.attackers_to(s) & enemies))
  53             return mlist;
  54
  55     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  56     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  57     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  58     if (    pos.is_chess960()
  59         && (pos.attackers_to(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & enemies))
  60             return mlist;
  61
  62     (*mlist++).move = make_castle(kfrom, rfrom);
  63
  64     if (OnlyChecks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  65         mlist--;
  66
  67     return mlist;
  68   }
  69
  70
  71   template<Square Delta>
  72   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  73
  74     return  Delta == DELTA_N  ?  p << 8
  75           : Delta == DELTA_S  ?  p >> 8
  76           : Delta == DELTA_NE ? (p & ~FileHBB) << 9
  77           : Delta == DELTA_SE ? (p & ~FileHBB) >> 7
  78           : Delta == DELTA_NW ? (p & ~FileABB) << 7
  79           : Delta == DELTA_SW ? (p & ~FileABB) >> 9 : 0;
  80   }
  81
  82
  83   template<MoveType Type, Square Delta>
  84   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
  85
  86     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
  87
  88     while (b)
  89     {
  90         Square to = pop_1st_bit(&b);
  91
  92         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
  93             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
  94
  95         if (Type == MV_QUIET || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
  96         {
  97             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
  98             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
  99             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 100         }
 101
 102         // Knight-promotion is the only one that can give a direct check not
 103         // already included in the queen-promotion.
 104         if (Type == MV_QUIET_CHECK && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ksq))
 105             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 106         else
 107             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 108     }
 109
 110     return mlist;
 111   }
 112
 113
 114   template<Color Us, MoveType Type>
 115   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq = SQ_NONE) {
 116
 117     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 118     // the point of view of white side.
 119     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 120     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 121     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 122     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 123     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 124     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 125     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 126
 127     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 128
 129     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 130     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 131
 132     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 133                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 134
 135     // Single and double pawn pushes, no promotions
 136     if (Type != MV_CAPTURE)
 137     {
 138         emptySquares = (Type == MV_QUIET ? target : ~pos.pieces());
 139
 140         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 141         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 142
 143         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 144         {
 145             b1 &= target;
 146             b2 &= target;
 147         }
 148
 149         if (Type == MV_QUIET_CHECK)
 150         {
 151             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 152             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 153
 154             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 155             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 156             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 157             // promotion has been already generated among captures.
 158             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 159             {
 160                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 161                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 162
 163                 b1 |= dc1;
 164                 b2 |= dc2;
 165             }
 166         }
 167
 168         SERIALIZE_PAWNS(b1, UP);
 169         SERIALIZE_PAWNS(b2, UP + UP);
 170     }
 171
 172     // Promotions and underpromotions
 173     if (pawnsOn7 && (Type != MV_EVASION || (target & TRank8BB)))
 174     {
 175         if (Type == MV_CAPTURE)
 176             emptySquares = ~pos.pieces();
 177
 178         if (Type == MV_EVASION)
 179             emptySquares &= target;
 180
 181         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 182         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 183         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 184     }
 185
 186     // Standard and en-passant captures
 187     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 188     {
 189         b1 = move_pawns<RIGHT>(pawnsNotOn7) & enemies;
 190         b2 = move_pawns<LEFT >(pawnsNotOn7) & enemies;
 191
 192         SERIALIZE_PAWNS(b1, RIGHT);
 193         SERIALIZE_PAWNS(b2, LEFT);
 194
 195         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 196         {
 197             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 198
 199             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 200             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 201             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 202             if (Type == MV_EVASION && !(target & (pos.ep_square() - UP)))
 203                 return mlist;
 204
 205             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 206
 207             assert(b1);
 208
 209             while (b1)
 210                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 211         }
 212     }
 213
 214     return mlist;
 215   }
 216
 217
 218   template<PieceType Pt>
 219   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 220                                            Color us, const CheckInfo& ci) {
 221     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 222
 223     Bitboard b, target;
 224     Square from;
 225     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 226
 227     if (*pl != SQ_NONE)
 228     {
 229         target = ci.checkSq[Pt] & ~pos.pieces(); // Non capture checks only
 230
 231         do {
 232             from = *pl;
 233
 234             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 235                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target))
 236                 continue;
 237
 238             if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
 239                 continue;
 240
 241             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 242             SERIALIZE(b);
 243         } while (*++pl != SQ_NONE);
 244     }
 245
 246     return mlist;
 247   }
 248
 249
 250   template<PieceType Pt>
 251   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 252                                          Color us, Bitboard target) {
 253     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 254
 255     Bitboard b;
 256     Square from;
 257     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 258
 259     if (*pl != SQ_NONE)
 260         do {
 261             from = *pl;
 262             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 263             SERIALIZE(b);
 264         } while (*++pl != SQ_NONE);
 265
 266     return mlist;
 267   }
 268
 269
 270   template<>
 271   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 272                                                Color us, Bitboard target) {
 273     Square from = pos.king_square(us);
 274     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 275     SERIALIZE(b);
 276     return mlist;
 277   }
 278
 279 } // namespace
 280
 281
 282 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 283 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 284 ///
 285 /// generate<MV_QUIET> generates all pseudo-legal non-captures and
 286 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 287 ///
 288 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 289 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 290
 291 template<MoveType Type>
 292 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 293
 294   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_QUIET || Type == MV_NON_EVASION);
 295   assert(!pos.in_check());
 296
 297   Color us = pos.side_to_move();
 298   Bitboard target;
 299
 300   if (Type == MV_CAPTURE)
 301       target = pos.pieces(~us);
 302
 303   else if (Type == MV_QUIET)
 304       target = ~pos.pieces();
 305
 306   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 307       target = ~pos.pieces(us);
 308
 309   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 310                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target));
 311
 312   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 313   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 314   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 315   mlist = generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 316   mlist = generate_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 317
 318   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 319   {
 320       mlist = generate_castle<KING_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 321       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 322   }
 323
 324   return mlist;
 325 }
 326
 327 // Explicit template instantiations
 328 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 329 template MoveStack* generate<MV_QUIET>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 330 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 331
 332
 333 /// generate<MV_QUIET_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 334 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 335 template<>
 336 MoveStack* generate<MV_QUIET_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 337
 338   assert(!pos.in_check());
 339
 340   Color us = pos.side_to_move();
 341   CheckInfo ci(pos);
 342   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 343
 344   while (dc)
 345   {
 346      Square from = pop_1st_bit(&dc);
 347      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 348
 349      if (pt == PAWN)
 350          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 351
 352      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 353
 354      if (pt == KING)
 355          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 356
 357      SERIALIZE(b);
 358   }
 359
 360   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq)
 361                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq));
 362
 363   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, ci);
 364   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, ci);
 365   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, ci);
 366   mlist = generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, ci);
 367
 368   if (pos.can_castle(us))
 369   {
 370       mlist = generate_castle<KING_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 371       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 372   }
 373
 374   return mlist;
 375 }
 376
 377
 378 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 379 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 380 template<>
 381 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 382
 383   assert(pos.in_check());
 384
 385   Bitboard b, target;
 386   Square from, checksq;
 387   int checkersCnt = 0;
 388   Color us = pos.side_to_move();
 389   Square ksq = pos.king_square(us);
 390   Bitboard sliderAttacks = 0;
 391   Bitboard checkers = pos.checkers();
 392
 393   assert(checkers);
 394
 395   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 396   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 397   b = checkers;
 398   do
 399   {
 400       checkersCnt++;
 401       checksq = pop_1st_bit(&b);
 402
 403       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 404
 405       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 406       {
 407       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 408       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 409       case QUEEN:
 410           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 411           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 412           // not reachable by the king anyway.
 413           if (between_bb(ksq, checksq) || !(PseudoAttacks[BISHOP][checksq] & ksq))
 414               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 415
 416           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 417           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 418           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 419           else
 420               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 421
 422       default:
 423           break;
 424       }
 425   } while (b);
 426
 427   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 428   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 429   from = ksq;
 430   SERIALIZE(b);
 431
 432   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 433   if (checkersCnt > 1)
 434       return mlist;
 435
 436   // Blocking evasions or captures of the checking piece
 437   target = between_bb(checksq, ksq) | checkers;
 438
 439   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_EVASION>(pos, mlist, target)
 440                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_EVASION>(pos, mlist, target));
 441
 442   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 443   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 444   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 445   return  generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 446 }
 447
 448
 449 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 450
 451 template<>
 452 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 453
 454   MoveStack *last, *cur = mlist;
 455   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 456
 457   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 458                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 459   while (cur != last)
 460       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 461           cur->move = (--last)->move;
 462       else
 463           cur++;
 464
 465   return last;
 466 }