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) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
   4
   5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8   (at your option) any later version.
   9
  10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13   GNU General Public License for more details.
  14
  15   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19 #include <cassert>
  20
  21 #include "movegen.h"
  22 #include "position.h"
  23
  24 namespace Stockfish {
  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     {
  33         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  34         if (attacks_bb<KNIGHT>(to) & ksq)
  35             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  36     }
  37
  38     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  39     {
  40         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  41         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  42         if (!(attacks_bb<KNIGHT>(to) & ksq))
  43             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  44     }
  45
  46     return moveList;
  47   }
  48
  49
  50   template<Color Us, GenType Type>
  51   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  52
  53     constexpr Color     Them     = ~Us;
  54     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
  55     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
  56     constexpr Direction Up       = pawn_push(Us);
  57     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  58     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  59
  60     const Square ksq = pos.square<KING>(Them);
  61     Bitboard emptySquares;
  62
  63     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
  64     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  65
  66     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
  67                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
  68
  69     // Single and double pawn pushes, no promotions
  70     if (Type != CAPTURES)
  71     {
  72         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
  73
  74         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
  75         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  76
  77         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
  78         {
  79             b1 &= target;
  80             b2 &= target;
  81         }
  82
  83         if (Type == QUIET_CHECKS)
  84         {
  85             b1 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq);
  86             b2 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq);
  87
  88             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
  89             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
  90             // don't generate captures. Note that a possible discovered check
  91             // promotion has been already generated amongst the captures.
  92             Bitboard dcCandidateQuiets = pos.blockers_for_king(Them) & pawnsNotOn7;
  93             if (dcCandidateQuiets)
  94             {
  95                 Bitboard dc1 = shift<Up>(dcCandidateQuiets) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
  96                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
  97
  98                 b1 |= dc1;
  99                 b2 |= dc2;
 100             }
 101         }
 102
 103         while (b1)
 104         {
 105             Square to = pop_lsb(&b1);
 106             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 107         }
 108
 109         while (b2)
 110         {
 111             Square to = pop_lsb(&b2);
 112             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 113         }
 114     }
 115
 116     // Promotions and underpromotions
 117     if (pawnsOn7)
 118     {
 119         if (Type == CAPTURES)
 120             emptySquares = ~pos.pieces();
 121
 122         if (Type == EVASIONS)
 123             emptySquares &= target;
 124
 125         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 126         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 127         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 128
 129         while (b1)
 130             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 131
 132         while (b2)
 133             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 134
 135         while (b3)
 136             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 137     }
 138
 139     // Standard and en passant captures
 140     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 141     {
 142         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 143         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 144
 145         while (b1)
 146         {
 147             Square to = pop_lsb(&b1);
 148             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 149         }
 150
 151         while (b2)
 152         {
 153             Square to = pop_lsb(&b2);
 154             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 155         }
 156
 157         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 158         {
 159             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 160
 161             // An en passant capture cannot resolve a discovered check.
 162             if (Type == EVASIONS && (target & (pos.ep_square() + Up)))
 163                 return moveList;
 164
 165             b1 = pawnsNotOn7 & pawn_attacks_bb(Them, pos.ep_square());
 166
 167             assert(b1);
 168
 169             while (b1)
 170                 *moveList++ = make<EN_PASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 171         }
 172     }
 173
 174     return moveList;
 175   }
 176
 177
 178   template<PieceType Pt, bool Checks>
 179   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard piecesToMove, Bitboard target) {
 180
 181     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 182
 183     Bitboard bb = piecesToMove & pos.pieces(Pt);
 184
 185     if (!bb)
 186         return moveList;
 187
 188     [[maybe_unused]] const Bitboard checkSquares = pos.check_squares(Pt);
 189
 190     while (bb) {
 191         Square from = pop_lsb(&bb);
 192
 193         Bitboard b = attacks_bb<Pt>(from, pos.pieces()) & target;
 194         if constexpr (Checks)
 195             b &= checkSquares;
 196
 197         while (b)
 198             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 199     }
 200
 201     return moveList;
 202   }
 203
 204
 205   template<Color Us, GenType Type>
 206   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 207
 208     static_assert(Type != LEGAL, "Unsupported type in generate_all()");
 209
 210     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantiations
 211     Bitboard target, piecesToMove = pos.pieces(Us);
 212
 213     if(Type == QUIET_CHECKS)
 214         piecesToMove &= ~pos.blockers_for_king(~Us);
 215
 216     switch (Type)
 217     {
 218         case CAPTURES:
 219             target =  pos.pieces(~Us);
 220             break;
 221         case QUIETS:
 222         case QUIET_CHECKS:
 223             target = ~pos.pieces();
 224             break;
 225         case EVASIONS:
 226             target = between_bb(pos.square<KING>(Us), lsb(pos.checkers())) | pos.checkers();
 227             break;
 228         case NON_EVASIONS:
 229             target = ~pos.pieces(Us);
 230             break;
 231     }
 232
 233     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 234     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, piecesToMove, target);
 235     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, piecesToMove, target);
 236     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, piecesToMove, target);
 237     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, piecesToMove, target);
 238
 239     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 240     {
 241         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 242         Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & target;
 243         while (b)
 244             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 245
 246         if ((Type != CAPTURES) && pos.can_castle(Us & ANY_CASTLING))
 247             for (CastlingRights cr : { Us & KING_SIDE, Us & QUEEN_SIDE } )
 248                 if (!pos.castling_impeded(cr) && pos.can_castle(cr))
 249                     *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(cr));
 250     }
 251
 252     return moveList;
 253   }
 254
 255 } // namespace
 256
 257
 258 /// <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures plus queen and checking knight promotions
 259 /// <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions (except checking knight)
 260 /// <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 261 ///
 262 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 263
 264 template<GenType Type>
 265 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 266
 267   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS, "Unsupported type in generate()");
 268   assert(!pos.checkers());
 269
 270   Color us = pos.side_to_move();
 271
 272   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList)
 273                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList);
 274 }
 275
 276 // Explicit template instantiations
 277 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 278 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 279 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 280
 281
 282 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures giving check,
 283 /// except castling. Returns a pointer to the end of the move list.
 284 template<>
 285 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 286
 287   assert(!pos.checkers());
 288
 289   Color us = pos.side_to_move();
 290   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us) & ~pos.pieces(PAWN);
 291
 292   while (dc)
 293   {
 294      Square from = pop_lsb(&dc);
 295      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 296
 297      Bitboard b = attacks_bb(pt, from, pos.pieces()) & ~pos.pieces();
 298
 299      if (pt == KING)
 300          b &= ~attacks_bb<QUEEN>(pos.square<KING>(~us));
 301
 302      while (b)
 303          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 304   }
 305
 306   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList)
 307                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList);
 308 }
 309
 310
 311 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 312 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 313 template<>
 314 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 315
 316   assert(pos.checkers());
 317
 318   Color us = pos.side_to_move();
 319   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 320   Bitboard sliderAttacks = 0;
 321   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 322
 323   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 324   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 325   // useless legality checks later on.
 326   while (sliders)
 327       sliderAttacks |= line_bb(ksq, pop_lsb(&sliders)) & ~pos.checkers();
 328
 329   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 330   Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 331   while (b)
 332       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 333
 334   if (more_than_one(pos.checkers()))
 335       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 336
 337   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 338   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList)
 339                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList);
 340 }
 341
 342
 343 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 344
 345 template<>
 346 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 347
 348   Color us = pos.side_to_move();
 349   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 350   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 351   ExtMove* cur = moveList;
 352
 353   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 354                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 355   while (cur != moveList)
 356       if (  ((pinned && pinned & from_sq(*cur)) || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == EN_PASSANT)
 357           && !pos.legal(*cur))
 358           *cur = (--moveList)->move;
 359       else
 360           ++cur;
 361
 362   return moveList;
 363 }
 364
 365 } // namespace Stockfish