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) 2008-2015 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     Bitboard emptySquares;
  64
  65     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
  66     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  67
  68     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
  69                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
  70
  71     // Single and double pawn pushes, no promotions
  72     if (Type != CAPTURES)
  73     {
  74         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
  75
  76         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
  77         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  78
  79         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
  80         {
  81             b1 &= target;
  82             b2 &= target;
  83         }
  84
  85         if (Type == QUIET_CHECKS)
  86         {
  87             Square ksq = pos.square<KING>(Them);
  88
  89             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
  90             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
  91
  92             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
  93             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
  94             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
  95             // promotion has been already generated amongst the captures.
  96             Bitboard dcCandidateQuiets = pos.blockers_for_king(Them) & pawnsNotOn7;
  97             if (dcCandidateQuiets)
  98             {
  99                 Bitboard dc1 = shift<Up>(dcCandidateQuiets) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 100                 Bitboard dc2 = shift<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 101
 102                 b1 |= dc1;
 103                 b2 |= dc2;
 104             }
 105         }
 106
 107         while (b1)
 108         {
 109             Square to = pop_lsb(&b1);
 110             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 111         }
 112
 113         while (b2)
 114         {
 115             Square to = pop_lsb(&b2);
 116             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 117         }
 118     }
 119
 120     // Promotions and underpromotions
 121     if (pawnsOn7)
 122     {
 123         if (Type == CAPTURES)
 124             emptySquares = ~pos.pieces();
 125
 126         if (Type == EVASIONS)
 127             emptySquares &= target;
 128
 129         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 130         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 131         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 132
 133         Square ksq = pos.square<KING>(Them);
 134
 135         while (b1)
 136             moveList = make_promotions<Type, UpRight>(moveList, pop_lsb(&b1), ksq);
 137
 138         while (b2)
 139             moveList = make_promotions<Type, UpLeft >(moveList, pop_lsb(&b2), ksq);
 140
 141         while (b3)
 142             moveList = make_promotions<Type, Up     >(moveList, pop_lsb(&b3), ksq);
 143     }
 144
 145     // Standard and en-passant captures
 146     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 147     {
 148         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 149         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 150
 151         while (b1)
 152         {
 153             Square to = pop_lsb(&b1);
 154             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 155         }
 156
 157         while (b2)
 158         {
 159             Square to = pop_lsb(&b2);
 160             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 161         }
 162
 163         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 164         {
 165             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 166
 167             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 168             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 169             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 170             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 171                 return moveList;
 172
 173             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 174
 175             assert(b1);
 176
 177             while (b1)
 178                 *moveList++ = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 179         }
 180     }
 181
 182     return moveList;
 183   }
 184
 185
 186   template<PieceType Pt, bool Checks>
 187   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Color us,
 188                           Bitboard target) {
 189
 190     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 191
 192     const Square* pl = pos.squares<Pt>(us);
 193
 194     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 195     {
 196         if (Checks)
 197         {
 198             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 199                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & pos.check_squares(Pt)))
 200                 continue;
 201
 202             if (pos.blockers_for_king(~us) & from)
 203                 continue;
 204         }
 205
 206         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 207
 208         if (Checks)
 209             b &= pos.check_squares(Pt);
 210
 211         while (b)
 212             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 213     }
 214
 215     return moveList;
 216   }
 217
 218
 219   template<Color Us, GenType Type>
 220   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 221
 222     constexpr CastlingRights OO  = Us & KING_SIDE;
 223     constexpr CastlingRights OOO = Us & QUEEN_SIDE;
 224     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantations
 225
 226     moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 227     moveList = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 228     moveList = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 229     moveList = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 230     moveList = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, moveList, Us, target);
 231
 232     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 233     {
 234         Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 235         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & target;
 236         while (b)
 237             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 238
 239         if (Type != CAPTURES && pos.can_castle(CastlingRights(OO | OOO)))
 240         {
 241             if (!pos.castling_impeded(OO) && pos.can_castle(OO))
 242                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OO));
 243
 244             if (!pos.castling_impeded(OOO) && pos.can_castle(OOO))
 245                 *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(OOO));
 246         }
 247     }
 248
 249     return moveList;
 250   }
 251
 252 } // namespace
 253
 254
 255 /// <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures and queen promotions
 256 /// <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions
 257 /// <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 258 ///
 259 /// Returns a pointer to the end of the move list.
 260
 261 template<GenType Type>
 262 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 263
 264   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 265   assert(!pos.checkers());
 266
 267   Color us = pos.side_to_move();
 268
 269   Bitboard target =  Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 270                    : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 271                    : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 272
 273   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList, target)
 274                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList, target);
 275 }
 276
 277 // Explicit template instantiations
 278 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 279 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 280 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 281
 282
 283 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 284 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 285 template<>
 286 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 287
 288   assert(!pos.checkers());
 289
 290   Color us = pos.side_to_move();
 291   Bitboard dc = pos.blockers_for_king(~us) & pos.pieces(us);
 292
 293   while (dc)
 294   {
 295      Square from = pop_lsb(&dc);
 296      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 297
 298      if (pt == PAWN)
 299          continue; // Will be generated together with direct checks
 300
 301      Bitboard b = pos.attacks_from(pt, from) & ~pos.pieces();
 302
 303      if (pt == KING)
 304          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][pos.square<KING>(~us)];
 305
 306      while (b)
 307          *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(&b));
 308   }
 309
 310   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces())
 311                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, moveList, ~pos.pieces());
 312 }
 313
 314
 315 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 316 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 317 template<>
 318 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 319
 320   assert(pos.checkers());
 321
 322   Color us = pos.side_to_move();
 323   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 324   Bitboard sliderAttacks = 0;
 325   Bitboard sliders = pos.checkers() & ~pos.pieces(KNIGHT, PAWN);
 326
 327   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 328   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 329   // useless legality checks later on.
 330   while (sliders)
 331   {
 332       Square checksq = pop_lsb(&sliders);
 333       sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 334   }
 335
 336   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 337   Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 338   while (b)
 339       *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(&b));
 340
 341   if (more_than_one(pos.checkers()))
 342       return moveList; // Double check, only a king move can save the day
 343
 344   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 345   Square checksq = lsb(pos.checkers());
 346   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 347
 348   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, moveList, target)
 349                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, moveList, target);
 350 }
 351
 352
 353 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 354
 355 template<>
 356 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 357
 358   Color us = pos.side_to_move();
 359   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 360   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 361   ExtMove* cur = moveList;
 362
 363   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 364                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 365   while (cur != moveList)
 366       if (   (pinned || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == ENPASSANT)
 367           && !pos.legal(*cur))
 368           *cur = (--moveList)->move;
 369       else
 370           ++cur;
 371
 372   return moveList;
 373 }