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     CastleRight cr = CastleRight((Side == KING_SIDE ? WHITE_OO : WHITE_OOO) << us);
  39
  40     if (pos.castle_impeded(us, Side) || !pos.can_castle(cr))
  41         return mlist;
  42
  43     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  44     // as they would be in standard chess.
  45     Square kfrom = pos.king_square(us);
  46     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  47     Square rfrom = pos.castle_rook_square(us, Side);
  48     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  49
  50     assert(!pos.in_check());
  51
  52     for (Square s = std::min(kfrom, kto), e = std::max(kfrom, kto); s <= e; s++)
  53         if (    s != kfrom // We are not in check
  54             && (pos.attackers_to(s) & enemies))
  55             return mlist;
  56
  57     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  58     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  59     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  60     if (    pos.is_chess960()
  61         && (pos.attackers_to(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & enemies))
  62             return mlist;
  63
  64     (*mlist++).move = make_castle(kfrom, rfrom);
  65
  66     if (OnlyChecks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  67         mlist--;
  68
  69     return mlist;
  70   }
  71
  72
  73   template<Square Delta>
  74   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  75
  76     return  Delta == DELTA_N  ?  p << 8
  77           : Delta == DELTA_S  ?  p >> 8
  78           : Delta == DELTA_NE ? (p & ~FileHBB) << 9
  79           : Delta == DELTA_SE ? (p & ~FileHBB) >> 7
  80           : Delta == DELTA_NW ? (p & ~FileABB) << 7
  81           : Delta == DELTA_SW ? (p & ~FileABB) >> 9 : 0;
  82   }
  83
  84
  85   template<MoveType Type, Square Delta>
  86   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
  87
  88     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
  89
  90     while (b)
  91     {
  92         Square to = pop_1st_bit(&b);
  93
  94         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
  95             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
  96
  97         if (Type == MV_QUIET || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
  98         {
  99             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 100             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 101             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 102         }
 103
 104         // Knight-promotion is the only one that can give a direct check not
 105         // already included in the queen-promotion.
 106         if (Type == MV_QUIET_CHECK && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ksq))
 107             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 108         else
 109             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 110     }
 111
 112     return mlist;
 113   }
 114
 115
 116   template<Color Us, MoveType Type>
 117   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq = SQ_NONE) {
 118
 119     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 120     // the point of view of white side.
 121     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 122     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 123     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 124     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 125     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 126     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 127     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 128
 129     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 130
 131     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(PAWN, Us) &  TRank7BB;
 132     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(PAWN, Us) & ~TRank7BB;
 133
 134     Bitboard enemies = (Type == MV_EVASION ? pos.pieces(Them) & target:
 135                         Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 136
 137     // Single and double pawn pushes, no promotions
 138     if (Type != MV_CAPTURE)
 139     {
 140         emptySquares = (Type == MV_QUIET ? target : ~pos.pieces());
 141
 142         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 143         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 144
 145         if (Type == MV_EVASION) // Consider only blocking squares
 146         {
 147             b1 &= target;
 148             b2 &= target;
 149         }
 150
 151         if (Type == MV_QUIET_CHECK)
 152         {
 153             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 154             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 155
 156             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 157             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 158             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 159             // promotion has been already generated among captures.
 160             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 161             {
 162                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 163                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 164
 165                 b1 |= dc1;
 166                 b2 |= dc2;
 167             }
 168         }
 169
 170         SERIALIZE_PAWNS(b1, UP);
 171         SERIALIZE_PAWNS(b2, UP + UP);
 172     }
 173
 174     // Promotions and underpromotions
 175     if (pawnsOn7 && (Type != MV_EVASION || (target & TRank8BB)))
 176     {
 177         if (Type == MV_CAPTURE)
 178             emptySquares = ~pos.pieces();
 179
 180         if (Type == MV_EVASION)
 181             emptySquares &= target;
 182
 183         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 184         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 185         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 186     }
 187
 188     // Standard and en-passant captures
 189     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 190     {
 191         b1 = move_pawns<RIGHT>(pawnsNotOn7) & enemies;
 192         b2 = move_pawns<LEFT >(pawnsNotOn7) & enemies;
 193
 194         SERIALIZE_PAWNS(b1, RIGHT);
 195         SERIALIZE_PAWNS(b2, LEFT);
 196
 197         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 198         {
 199             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 200
 201             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 202             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 203             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 204             if (Type == MV_EVASION && !(target & (pos.ep_square() - UP)))
 205                 return mlist;
 206
 207             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 208
 209             assert(b1);
 210
 211             while (b1)
 212                 (*mlist++).move = make_enpassant(pop_1st_bit(&b1), pos.ep_square());
 213         }
 214     }
 215
 216     return mlist;
 217   }
 218
 219
 220   template<PieceType Pt>
 221   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 222                                            Color us, const CheckInfo& ci) {
 223     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 224
 225     Bitboard b, target;
 226     Square from;
 227     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 228
 229     if (*pl != SQ_NONE)
 230     {
 231         target = ci.checkSq[Pt] & ~pos.pieces(); // Non capture checks only
 232
 233         do {
 234             from = *pl;
 235
 236             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 237                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target))
 238                 continue;
 239
 240             if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
 241                 continue;
 242
 243             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 244             SERIALIZE(b);
 245         } while (*++pl != SQ_NONE);
 246     }
 247
 248     return mlist;
 249   }
 250
 251
 252   template<PieceType Pt>
 253   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 254                                          Color us, Bitboard target) {
 255     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 256
 257     Bitboard b;
 258     Square from;
 259     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 260
 261     if (*pl != SQ_NONE)
 262         do {
 263             from = *pl;
 264             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 265             SERIALIZE(b);
 266         } while (*++pl != SQ_NONE);
 267
 268     return mlist;
 269   }
 270
 271
 272   template<>
 273   FORCE_INLINE MoveStack* generate_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist,
 274                                                Color us, Bitboard target) {
 275     Square from = pos.king_square(us);
 276     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 277     SERIALIZE(b);
 278     return mlist;
 279   }
 280
 281 } // namespace
 282
 283
 284 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 285 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 286 ///
 287 /// generate<MV_QUIET> generates all pseudo-legal non-captures and
 288 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 289 ///
 290 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 291 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 292
 293 template<MoveType Type>
 294 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 295
 296   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_QUIET || Type == MV_NON_EVASION);
 297   assert(!pos.in_check());
 298
 299   Color us = pos.side_to_move();
 300   Bitboard target;
 301
 302   if (Type == MV_CAPTURE)
 303       target = pos.pieces(~us);
 304
 305   else if (Type == MV_QUIET)
 306       target = ~pos.pieces();
 307
 308   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 309       target = ~pos.pieces(us);
 310
 311   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 312                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target));
 313
 314   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 315   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 316   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 317   mlist = generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 318   mlist = generate_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 319
 320   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 321   {
 322       mlist = generate_castle<KING_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 323       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 324   }
 325
 326   return mlist;
 327 }
 328
 329 // Explicit template instantiations
 330 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 331 template MoveStack* generate<MV_QUIET>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 332 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 333
 334
 335 /// generate<MV_QUIET_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 336 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 337 template<>
 338 MoveStack* generate<MV_QUIET_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 339
 340   assert(!pos.in_check());
 341
 342   Color us = pos.side_to_move();
 343   CheckInfo ci(pos);
 344   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 345
 346   while (dc)
 347   {
 348      Square from = pop_1st_bit(&dc);
 349      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 350
 351      if (pt == PAWN)
 352          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 353
 354      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 355
 356      if (pt == KING)
 357          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 358
 359      SERIALIZE(b);
 360   }
 361
 362   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq)
 363                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_QUIET_CHECK>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq));
 364
 365   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, ci);
 366   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, ci);
 367   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, ci);
 368   mlist = generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, ci);
 369
 370   if (pos.can_castle(us))
 371   {
 372       mlist = generate_castle<KING_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 373       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 374   }
 375
 376   return mlist;
 377 }
 378
 379
 380 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 381 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 382 template<>
 383 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 384
 385   assert(pos.in_check());
 386
 387   Bitboard b, target;
 388   Square from, checksq;
 389   int checkersCnt = 0;
 390   Color us = pos.side_to_move();
 391   Square ksq = pos.king_square(us);
 392   Bitboard sliderAttacks = 0;
 393   Bitboard checkers = pos.checkers();
 394
 395   assert(checkers);
 396
 397   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 398   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 399   b = checkers;
 400   do
 401   {
 402       checkersCnt++;
 403       checksq = pop_1st_bit(&b);
 404
 405       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 406
 407       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 408       {
 409       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 410       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 411       case QUEEN:
 412           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 413           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 414           // not reachable by the king anyway.
 415           if (squares_between(ksq, checksq) || !(PseudoAttacks[BISHOP][checksq] & ksq))
 416               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 417
 418           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 419           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 420           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 421           else
 422               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 423
 424       default:
 425           break;
 426       }
 427   } while (b);
 428
 429   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 430   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 431   from = ksq;
 432   SERIALIZE(b);
 433
 434   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 435   if (checkersCnt > 1)
 436       return mlist;
 437
 438   // Blocking evasions or captures of the checking piece
 439   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 440
 441   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_EVASION>(pos, mlist, target)
 442                        : generate_pawn_moves<BLACK, MV_EVASION>(pos, mlist, target));
 443
 444   mlist = generate_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 445   mlist = generate_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 446   mlist = generate_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 447   return  generate_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 448 }
 449
 450
 451 /// generate<MV_LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 452
 453 template<>
 454 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 455
 456   MoveStack *last, *cur = mlist;
 457   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 458
 459   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 460                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 461   while (cur != last)
 462       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 463           cur->move = (--last)->move;
 464       else
 465           cur++;
 466
 467   return last;
 468 }