Assorted trivial cleanups
[stockfish] / 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) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5   Copyright (C) 2015-2019 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <cassert>
22
23 #include "movegen.h"
24 #include "position.h"
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         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
33
34     if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
35     {
36         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
37         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
38         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
39     }
40
41     // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
42     // that's not already included in the queen promotion.
43     if (Type == QUIET_CHECKS && (PseudoAttacks[KNIGHT][to] & ksq))
44         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
45     else
46         (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
47
48     return moveList;
49   }
50
51
52   template<Color Us, GenType Type>
53   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
54
55     // Compute some compile time parameters relative to the white side
56     constexpr Color     Them     = (Us == WHITE ? BLACK      : WHITE);
57     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB    : Rank2BB);
58     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB    : Rank6BB);
59     constexpr Direction Up       = (Us == WHITE ? NORTH      : SOUTH);
60     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
61     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
62
63     const Square ksq = pos.square<KING>(Them);
64     Bitboard emptySquares;
65
66     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
67     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
68
69     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
70                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
71
72     // Single and double pawn pushes, no promotions
73     if (Type != CAPTURES)
74     {
75         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
76
77         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
78         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
79
80         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
81         {
82             b1 &= target;
83             b2 &= target;
84         }
85
86         if (Type == QUIET_CHECKS)
87         {
88             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
89             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
90
91             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
92             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
93             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
94             // promotion has been already generated amongst the captures.
95             Bitboard dcCandidateQuiets = pos.blockers_for_king(Them) & pawnsNotOn7;
96             if (dcCandidateQuiets)
97             {
98                 Bitboard dc1 = shift<Up>(dcCandidateQuiets) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
99                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
100
101                 b1 |= dc1;
102                 b2 |= dc2;
103             }
104         }
105
106         while (b1)
107         {
108             Square to = pop_lsb(&b1);
109             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
110         }
111
112         while (b2)
113         {
114             Square to = pop_lsb(&b2);
115             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
116         }
117     }
118
119     // Promotions and underpromotions
120     if (pawnsOn7)
121     {
122         if (Type == CAPTURES)
123             emptySquares = ~pos.pieces();
124
125         if (Type == EVASIONS)
126             emptySquares &= target;
127
128         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
129         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
130         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
131
132         while (b1)
133             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
134
135         while (b2)
136             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
137
138         while (b3)
139             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
140     }
141
142     // Standard and en-passant captures
143     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
144     {
145         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
146         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
147
148         while (b1)
149         {
150             Square to = pop_lsb(&b1);
151             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
152         }
153
154         while (b2)
155         {
156             Square to = pop_lsb(&b2);
157             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
158         }
159
160         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
161         {
162             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
163
164             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
165             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
166             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
167             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
168                 return moveList;
169
170             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
171
172             assert(b1);
173
174             while (b1)
175                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
176         }
177     }
178
179     return moveList;
180   }
181
182
183   template<PieceType Pt, bool Checks>
184   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
185                           Bitboard target) {
186
187     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
188
189     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
190
191     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
192     {
193         if (Checks)
194         {
195             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
196                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & pos.check_squares(Pt)))
197                 continue;
198
199             if (pos.blockers_for_king(~us) & from)
200                 continue;
201         }
202
203         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
204
205         if (Checks)
206             b &= pos.check_squares(Pt);
207
208         while (b)
209             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
210     }
211
212     return moveList;
213   }
214
215
216   template<Color Us, GenType Type>
217   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
218
219     constexpr CastlingRights OO  = Us & KING_SIDE;
220     constexpr CastlingRights OOO = Us & QUEEN_SIDE;
221     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantations
222
223     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
224     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target);
225     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target);
226     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target);
227     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target);
228
229     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
230     {
231         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
232         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
233         while (b)
234             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
235
236         if (Type != CAPTURES && pos.can_castle(CastlingRights(OO | OOO)))
237         {
238             if (!pos.castling_impeded(OO) && pos.can_castle(OO))
239                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OO));
240
241             if (!pos.castling_impeded(OOO) && pos.can_castle(OOO))
242                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OOO));
243         }
244     }
245
246     return moveList;
247   }
248
249 } // namespace
250
251
252 /// <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures and queen promotions
253 /// <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions
254 /// <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
255 ///
256 /// Returns a pointer to the end of the move list.
257
258 template<GenType Type>
259 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
260
261   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS, "Unsupported type in generate()");
262   assert(!pos.checkers());
263
264   Color us = pos.side_to_move();
265
266   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
267                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
268                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
269
270   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
271                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
272 }
273
274 // Explicit template instantiations
275 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
276 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
277 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
278
279
280 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
281 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
282 template<>
283 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
284
285   assert(!pos.checkers());
286
287   Color us = pos.side_to_move();
288   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us);
289
290   while (dc)
291   {
292      Square from = pop_lsb(&dc);
293      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
294
295      if (pt == PAWN)
296          continue; // Will be generated together with direct checks
297
298      Bitboard b = pos.attacks_from(pt, from) & ~pos.pieces();
299
300      if (pt == KING)
301          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][pos.square<KING>(~us)];
302
303      while (b)
304          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
305   }
306
307   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces())
308                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces());
309 }
310
311
312 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
313 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
314 template<>
315 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
316
317   assert(pos.checkers());
318
319   Color us = pos.side_to_move();
320   Square ksq = pos.square<KING>(us);
321   Bitboard sliderAttacks = 0;
322   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
323
324   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
325   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
326   // useless legality checks later on.
327   while (sliders)
328   {
329       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
330       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
331   }
332
333   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
334   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
335   while (b)
336       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
337
338   if (more_than_one(pos.checkers()))
339       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
340
341   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
342   Square checksq = lsb(pos.checkers());
343   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
344
345   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
346                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
347 }
348
349
350 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
351
352 template<>
353 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
354
355   Color us = pos.side_to_move();
356   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
357   Square ksq = pos.square<KING>(us);
358   ExtMove* cur = moveList;
359
360   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
361                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
362   while (cur != moveList)
363       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
364           && !pos.legal(*cur))
365           *cur = (--moveList)->move;
366       else
367           ++cur;
368
369   return moveList;
370 }