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