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