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 #include <algorithm>
  22
  23 #include "bitcount.h"
  24 #include "movegen.h"
  25 #include "position.h"
  26
  27 // Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  28 // hardcoded list name 'mlist' and from square 'from'.
  29 #define SERIALIZE_MOVES(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_1st_bit(&b))
  30
  31 // Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  32 #define SERIALIZE_MOVES_D(b, d) while (b) { to = pop_1st_bit(&b); (*mlist++).move = make_move(to + (d), to); }
  33
  34 namespace {
  35
  36   enum CastlingSide {
  37     KING_SIDE,
  38     QUEEN_SIDE
  39   };
  40
  41   template<CastlingSide>
  42   MoveStack* generate_castle_moves(const Position&, MoveStack*, Color us);
  43
  44   template<Color, MoveType>
  45   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position&, MoveStack*, Bitboard, Square);
  46
  47   template<PieceType Pt>
  48   inline MoveStack* generate_discovered_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Square from) {
  49
  50     assert(Pt != QUEEN && 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(flip(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 && Pt != PAWN);
  65
  66     Bitboard checkSqs, b;
  67     Square from;
  68     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
  69
  70     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
  71         return mlist;
  72
  73     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
  74
  75     do
  76     {
  77         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
  78             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
  79             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
  80             continue;
  81
  82         if (dc && bit_is_set(dc, from))
  83             continue;
  84
  85         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
  86         SERIALIZE_MOVES(b);
  87
  88     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
  89
  90     return mlist;
  91   }
  92
  93   template<>
  94   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
  95
  96     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq)
  97                         : generate_pawn_moves<BLACK, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq));
  98   }
  99
 100   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 101   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 102
 103     assert(Pt == PAWN);
 104     assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION);
 105
 106     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 107                         : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE));
 108   }
 109
 110   template<PieceType Pt>
 111   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 112
 113     Bitboard b;
 114     Square from;
 115     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 116
 117     if (*pl != SQ_NONE)
 118     {
 119         do {
 120             from = *pl;
 121             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 122             SERIALIZE_MOVES(b);
 123         } while (*++pl != SQ_NONE);
 124     }
 125     return mlist;
 126   }
 127
 128   template<>
 129   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 130
 131     Bitboard b;
 132     Square from = pos.king_square(us);
 133
 134     b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 135     SERIALIZE_MOVES(b);
 136     return mlist;
 137   }
 138
 139 }
 140
 141
 142 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 143 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 144 ///
 145 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 146 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 147 ///
 148 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 149 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 150
 151 template<MoveType Type>
 152 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 153
 154   assert(!pos.in_check());
 155
 156   Color us = pos.side_to_move();
 157   Bitboard target;
 158
 159   if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION)
 160       target = pos.pieces(flip(us));
 161   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 162       target = pos.empty_squares();
 163   else
 164       assert(false);
 165
 166   if (Type == MV_NON_EVASION)
 167   {
 168       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_CAPTURE>(pos, mlist, us, target);
 169       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_NON_CAPTURE>(pos, mlist, us, pos.empty_squares());
 170       target |= pos.empty_squares();
 171   }
 172   else
 173       mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 174
 175   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 176   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 177   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 178   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 179   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 180
 181   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 182   {
 183       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OO : BLACK_OO))
 184           mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE>(pos, mlist, us);
 185
 186       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OOO : BLACK_OOO))
 187           mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE>(pos, mlist, us);
 188   }
 189
 190   return mlist;
 191 }
 192
 193 // Explicit template instantiations
 194 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 195 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 196 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 197
 198
 199 /// generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 200 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 201 template<>
 202 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 203
 204   assert(!pos.in_check());
 205
 206   Bitboard b, dc;
 207   Square from;
 208   Color us = pos.side_to_move();
 209   Square ksq = pos.king_square(flip(us));
 210
 211   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(flip(us), KING));
 212
 213   // Discovered non-capture checks
 214   b = dc = pos.discovered_check_candidates();
 215
 216   while (b)
 217   {
 218      from = pop_1st_bit(&b);
 219      switch (type_of(pos.piece_on(from)))
 220      {
 221       case PAWN:   /* Will be generated togheter with pawns direct checks */     break;
 222       case KNIGHT: mlist = generate_discovered_checks<KNIGHT>(pos, mlist, from); break;
 223       case BISHOP: mlist = generate_discovered_checks<BISHOP>(pos, mlist, from); break;
 224       case ROOK:   mlist = generate_discovered_checks<ROOK>(pos, mlist, from);   break;
 225       case KING:   mlist = generate_discovered_checks<KING>(pos, mlist, from);   break;
 226       default: assert(false); break;
 227      }
 228   }
 229
 230   // Direct non-capture checks
 231   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 232   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 233   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 234   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 235   return  generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 236 }
 237
 238
 239 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 240 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 241 template<>
 242 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 243
 244   assert(pos.in_check());
 245
 246   Bitboard b, target;
 247   Square from, checksq;
 248   int checkersCnt = 0;
 249   Color us = pos.side_to_move();
 250   Square ksq = pos.king_square(us);
 251   Bitboard checkers = pos.checkers();
 252   Bitboard sliderAttacks = 0;
 253
 254   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 255   assert(checkers);
 256
 257   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove
 258   // them from the king evasions set so to early skip known
 259   // illegal moves and avoid an useless legality check later.
 260   b = checkers;
 261   do
 262   {
 263       checkersCnt++;
 264       checksq = pop_1st_bit(&b);
 265
 266       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == flip(us));
 267
 268       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 269       {
 270       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 271       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 272       case QUEEN:
 273           // If queen and king are far we can safely remove all the squares attacked
 274           // in the other direction becuase are not reachable by the king anyway.
 275           if (squares_between(ksq, checksq) || (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq)))
 276               sliderAttacks |= QueenPseudoAttacks[checksq];
 277
 278           // Otherwise, if king and queen are adjacent and on a diagonal line, we need to
 279           // use real rook attacks to check if king is safe to move in the other direction.
 280           // For example: king in B2, queen in A1 a knight in B1, and we can safely move to C1.
 281           else
 282               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 283
 284       default:
 285           break;
 286       }
 287   } while (b);
 288
 289   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 290   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 291   from = ksq;
 292   SERIALIZE_MOVES(b);
 293
 294   // Generate evasions for other pieces only if not double check
 295   if (checkersCnt > 1)
 296       return mlist;
 297
 298   // Find squares where a blocking evasion or a capture of the
 299   // checker piece is possible.
 300   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 301
 302   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 303   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 304   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 305   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 306   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 307 }
 308
 309
 310 /// generate<MV_LEGAL> computes a complete list of legal moves in the current position
 311
 312 template<>
 313 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 314
 315   MoveStack *last, *cur = mlist;
 316   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 317
 318   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 319                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 320
 321   // Remove illegal moves from the list
 322   while (cur != last)
 323       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 324           cur->move = (--last)->move;
 325       else
 326           cur++;
 327
 328   return last;
 329 }
 330
 331
 332 namespace {
 333
 334   template<Square Delta>
 335   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
 336
 337     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
 338            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
 339            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
 340   }
 341
 342   template<MoveType Type, Square Delta>
 343   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 344
 345     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 346
 347     Bitboard b;
 348     Square to;
 349
 350     // Captures in the a1-h8 (a8-h1 for black) diagonal or in the h1-a8 (h8-a1 for black)
 351     b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 352     SERIALIZE_MOVES_D(b, -Delta);
 353     return mlist;
 354   }
 355
 356   template<MoveType Type, Square Delta>
 357   inline MoveStack* generate_promotions(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target) {
 358
 359     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 360
 361     Bitboard b;
 362     Square to;
 363
 364     // Promotions and under-promotions, both captures and non-captures
 365     b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 366
 367     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 368         b &= ~TFileABB;
 369
 370     while (b)
 371     {
 372         to = pop_1st_bit(&b);
 373
 374         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 375             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, QUEEN);
 376
 377         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 378         {
 379             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, ROOK);
 380             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, BISHOP);
 381             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 382         }
 383
 384         // This is the only possible under promotion that can give a check
 385         // not already included in the queen-promotion.
 386         if (   Type == MV_CHECK
 387             && bit_is_set(pos.attacks_from<KNIGHT>(to), pos.king_square(Delta > 0 ? BLACK : WHITE)))
 388             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 389         else (void)pos; // Silence a warning under MSVC
 390     }
 391     return mlist;
 392   }
 393
 394   template<Color Us, MoveType Type>
 395   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 396
 397     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named
 398     // according to the point of view of white side.
 399     const Color    Them      = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 400     const Bitboard TRank7BB  = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 401     const Bitboard TRank3BB  = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 402     const Square   UP        = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 403     const Square   RIGHT_UP  = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 404     const Square   LEFT_UP   = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 405
 406     Square to;
 407     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, pawnPushes, emptySquares;
 408     Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, Us);
 409     Bitboard pawnsOn7 = pawns & TRank7BB;
 410     Bitboard enemyPieces = (Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 411
 412     // Pre-calculate pawn pushes before changing emptySquares definition
 413     if (Type != MV_CAPTURE)
 414     {
 415         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 416         pawnPushes = move_pawns<UP>(pawns & ~TRank7BB) & emptySquares;
 417     }
 418
 419     if (Type == MV_EVASION)
 420     {
 421         emptySquares &= target; // Only blocking squares
 422         enemyPieces  &= target; // Capture only the checker piece
 423     }
 424
 425     // Promotions and underpromotions
 426     if (pawnsOn7)
 427     {
 428         if (Type == MV_CAPTURE)
 429             emptySquares = pos.empty_squares();
 430
 431         pawns &= ~TRank7BB;
 432         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 433         mlist = generate_promotions<Type, LEFT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 434         mlist = generate_promotions<Type, UP>(pos, mlist, pawnsOn7, emptySquares);
 435     }
 436
 437     // Standard captures
 438     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 439     {
 440         mlist = generate_pawn_captures<Type, RIGHT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 441         mlist = generate_pawn_captures<Type, LEFT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 442     }
 443
 444     // Single and double pawn pushes
 445     if (Type != MV_CAPTURE)
 446     {
 447         b1 = (Type != MV_EVASION ? pawnPushes : pawnPushes & emptySquares);
 448         b2 = move_pawns<UP>(pawnPushes & TRank3BB) & emptySquares;
 449
 450         if (Type == MV_CHECK)
 451         {
 452             // Consider only pawn moves which give direct checks
 453             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 454             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 455
 456             // Add pawn moves which gives discovered check. This is possible only
 457             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 458             // don't generate captures.
 459             if (pawns & target) // For CHECK type target is dc bitboard
 460             {
 461                 dc1 = move_pawns<UP>(pawns & target & ~file_bb(ksq)) & emptySquares;
 462                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 463
 464                 b1 |= dc1;
 465                 b2 |= dc2;
 466             }
 467         }
 468         SERIALIZE_MOVES_D(b1, -UP);
 469         SERIALIZE_MOVES_D(b2, -UP -UP);
 470     }
 471
 472     // En passant captures
 473     if ((Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION) && pos.ep_square() != SQ_NONE)
 474     {
 475         assert(Us != WHITE || rank_of(pos.ep_square()) == RANK_6);
 476         assert(Us != BLACK || rank_of(pos.ep_square()) == RANK_3);
 477
 478         // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 479         // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 480         // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 481         if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 482             return mlist;
 483
 484         b1 = pawns & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 485
 486         assert(b1);
 487
 488         while (b1)
 489         {
 490             to = pop_1st_bit(&b1);
 491             (*mlist++).move = make_enpassant_move(to, pos.ep_square());
 492         }
 493     }
 494     return mlist;
 495   }
 496
 497   template<CastlingSide Side>
 498   MoveStack* generate_castle_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
 499
 500     CastleRight f = CastleRight((Side == KING_SIDE ? WHITE_OO : WHITE_OOO) << us);
 501     Color them = flip(us);
 502
 503     // After castling, the rook and king's final positions are exactly the same
 504     // in Chess960 as they would be in standard chess.
 505     Square kfrom = pos.king_square(us);
 506     Square rfrom = pos.castle_rook_square(f);
 507     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
 508     Square rto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
 509
 510     assert(!pos.in_check());
 511     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
 512     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
 513
 514     // Unimpeded rule: All the squares between the king's initial and final squares
 515     // (including the final square), and all the squares between the rook's initial
 516     // and final squares (including the final square), must be vacant except for
 517     // the king and castling rook.
 518     for (Square s = std::min(kfrom, kto); s <= std::max(kfrom, kto); s++)
 519         if (  (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 520             ||(pos.attackers_to(s) & pos.pieces(them)))
 521             return mlist;
 522
 523     for (Square s = std::min(rfrom, rto); s <= std::max(rfrom, rto); s++)
 524         if (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 525             return mlist;
 526
 527     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
 528     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
 529     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
 530     if (pos.is_chess960())
 531     {
 532         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
 533         clear_bit(&occ, rfrom);
 534         if (pos.attackers_to(kto, occ) & pos.pieces(them))
 535             return mlist;
 536     }
 537
 538     (*mlist++).move = make_castle_move(kfrom, rfrom);
 539
 540     return mlist;
 541   }
 542
 543 } // namespace