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
  22 #include "movegen.h"
  23 #include "position.h"
  24
  25 /// Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  26 /// hardcoded names 'mlist' and 'from'.
  27 #define SERIALIZE(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_lsb(&b))
  28
  29 /// Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  30 #define SERIALIZE_PAWNS(b, d) while (b) { Square to = pop_lsb(&b); \
  31                                          (*mlist++).move = make_move(to - (d), to); }
  32 namespace {
  33
  34   template<CastlingSide Side, bool OnlyChecks>
  35   MoveStack* generate_castle(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
  36
  37     if (pos.castle_impeded(us, Side) || !pos.can_castle(make_castle_right(us, Side)))
  38         return mlist;
  39
  40     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  41     // as they would be in standard chess.
  42     Square kfrom = pos.king_square(us);
  43     Square rfrom = pos.castle_rook_square(us, Side);
  44     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  45     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  46
  47     assert(!pos.in_check());
  48
  49     for (Square s = kto; s != kfrom; s += (Square)(Side == KING_SIDE ? -1 : 1))
  50         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  51             return mlist;
  52
  53     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  54     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  55     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  56     if (    pos.is_chess960()
  57         && (pos.attackers_to(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & enemies))
  58             return mlist;
  59
  60     (*mlist++).move = make<CASTLE>(kfrom, rfrom);
  61
  62     if (OnlyChecks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  63         mlist--;
  64
  65     return mlist;
  66   }
  67
  68
  69   template<Square Delta>
  70   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  71
  72     return  Delta == DELTA_N  ?  p << 8
  73           : Delta == DELTA_S  ?  p >> 8
  74           : Delta == DELTA_NE ? (p & ~FileHBB) << 9
  75           : Delta == DELTA_SE ? (p & ~FileHBB) >> 7
  76           : Delta == DELTA_NW ? (p & ~FileABB) << 7
  77           : Delta == DELTA_SW ? (p & ~FileABB) >> 9 : 0;
  78   }
  79
  80
  81   template<GenType Type, Square Delta>
  82   inline MoveStack* generate_promotions(MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target, Square ksq) {
  83
  84     Bitboard b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
  85
  86     while (b)
  87     {
  88         Square to = pop_lsb(&b);
  89
  90         if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  91             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  92
  93         if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  94         {
  95             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  96             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  97             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  98         }
  99
 100         // Knight-promotion is the only one that can give a direct check not
 101         // already included in the queen-promotion.
 102         if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ksq))
 103             (*mlist++).move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
 104         else
 105             (void)ksq; // Silence a warning under MSVC
 106     }
 107
 108     return mlist;
 109   }
 110
 111
 112   template<Color Us, GenType Type>
 113   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq = SQ_NONE) {
 114
 115     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 116     // the point of view of white side.
 117     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 118     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 119     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 120     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 121     const Square   UP       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 122     const Square   RIGHT    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 123     const Square   LEFT     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 124
 125     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 126
 127     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 128     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 129
 130     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 131                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 132
 133     // Single and double pawn pushes, no promotions
 134     if (Type != CAPTURES)
 135     {
 136         emptySquares = (Type == QUIETS ? target : ~pos.pieces());
 137
 138         b1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 139         b2 = move_pawns<UP>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 140
 141         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 142         {
 143             b1 &= target;
 144             b2 &= target;
 145         }
 146
 147         if (Type == QUIET_CHECKS)
 148         {
 149             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 150             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 151
 152             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 153             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 154             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 155             // promotion has been already generated among captures.
 156             if (pawnsNotOn7 & target) // Target is dc bitboard
 157             {
 158                 dc1 = move_pawns<UP>(pawnsNotOn7 & target) & emptySquares & ~file_bb(ksq);
 159                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 160
 161                 b1 |= dc1;
 162                 b2 |= dc2;
 163             }
 164         }
 165
 166         SERIALIZE_PAWNS(b1, UP);
 167         SERIALIZE_PAWNS(b2, UP + UP);
 168     }
 169
 170     // Promotions and underpromotions
 171     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 172     {
 173         if (Type == CAPTURES)
 174             emptySquares = ~pos.pieces();
 175
 176         if (Type == EVASIONS)
 177             emptySquares &= target;
 178
 179         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 180         mlist = generate_promotions<Type, LEFT>(mlist, pawnsOn7, enemies, ksq);
 181         mlist = generate_promotions<Type, UP>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ksq);
 182     }
 183
 184     // Standard and en-passant captures
 185     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 186     {
 187         b1 = move_pawns<RIGHT>(pawnsNotOn7) & enemies;
 188         b2 = move_pawns<LEFT >(pawnsNotOn7) & enemies;
 189
 190         SERIALIZE_PAWNS(b1, RIGHT);
 191         SERIALIZE_PAWNS(b2, LEFT);
 192
 193         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 194         {
 195             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 196
 197             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 198             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 199             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 200             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - UP)))
 201                 return mlist;
 202
 203             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 204
 205             assert(b1);
 206
 207             while (b1)
 208                 (*mlist++).move = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 209         }
 210     }
 211
 212     return mlist;
 213   }
 214
 215
 216   template<PieceType Pt, bool OnlyChecks> FORCE_INLINE
 217   MoveStack* generate_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
 218                             Bitboard target, const CheckInfo* ci = NULL) {
 219
 220     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 221
 222     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 223
 224     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 225     {
 226         if (OnlyChecks)
 227         {
 228             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 229                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSq[Pt]))
 230                 continue;
 231
 232             if (ci->dcCandidates && (ci->dcCandidates & from))
 233                 continue;
 234         }
 235
 236         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 237
 238         if (OnlyChecks)
 239             b &= ci->checkSq[Pt];
 240
 241         SERIALIZE(b);
 242     }
 243
 244     return mlist;
 245   }
 246
 247   template<> FORCE_INLINE
 248   MoveStack* generate_moves<KING, false>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
 249                                          Bitboard target, const CheckInfo*) {
 250     Square from = pos.king_square(us);
 251     Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 252     SERIALIZE(b);
 253     return mlist;
 254   }
 255
 256 } // namespace
 257
 258
 259 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 260 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 261 ///
 262 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 263 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 264 ///
 265 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 266 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 267
 268 template<GenType Type>
 269 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 270
 271   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 272   assert(!pos.in_check());
 273
 274   Color us = pos.side_to_move();
 275   Bitboard target;
 276
 277   if (Type == CAPTURES)
 278       target = pos.pieces(~us);
 279
 280   else if (Type == QUIETS)
 281       target = ~pos.pieces();
 282
 283   else if (Type == NON_EVASIONS)
 284       target = ~pos.pieces(us);
 285
 286   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 287                        : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(pos, mlist, target));
 288
 289   mlist = generate_moves<KNIGHT, false>(pos, mlist, us, target);
 290   mlist = generate_moves<BISHOP, false>(pos, mlist, us, target);
 291   mlist = generate_moves<ROOK,   false>(pos, mlist, us, target);
 292   mlist = generate_moves<QUEEN,  false>(pos, mlist, us, target);
 293   mlist = generate_moves<KING,   false>(pos, mlist, us, target);
 294
 295   if (Type != CAPTURES && pos.can_castle(us))
 296   {
 297       mlist = generate_castle<KING_SIDE,  false>(pos, mlist, us);
 298       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, false>(pos, mlist, us);
 299   }
 300
 301   return mlist;
 302 }
 303
 304 // Explicit template instantiations
 305 template MoveStack* generate<CAPTURES>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 306 template MoveStack* generate<QUIETS>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 307 template MoveStack* generate<NON_EVASIONS>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 308
 309
 310 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 311 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 312 template<>
 313 MoveStack* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 314
 315   assert(!pos.in_check());
 316
 317   Color us = pos.side_to_move();
 318   CheckInfo ci(pos);
 319   Bitboard empty = ~pos.pieces();
 320   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 321
 322   while (dc)
 323   {
 324      Square from = pop_lsb(&dc);
 325      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 326
 327      if (pt == PAWN)
 328          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 329
 330      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 331
 332      if (pt == KING)
 333          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 334
 335      SERIALIZE(b);
 336   }
 337
 338   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq)
 339                        : generate_pawn_moves<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ci.dcCandidates, ci.ksq));
 340
 341   mlist = generate_moves<KNIGHT, true>(pos, mlist, us, empty, &ci);
 342   mlist = generate_moves<BISHOP, true>(pos, mlist, us, empty, &ci);
 343   mlist = generate_moves<ROOK,   true>(pos, mlist, us, empty, &ci);
 344   mlist = generate_moves<QUEEN,  true>(pos, mlist, us, empty, &ci);
 345
 346   if (pos.can_castle(us))
 347   {
 348       mlist = generate_castle<KING_SIDE,  true>(pos, mlist, us);
 349       mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, true>(pos, mlist, us);
 350   }
 351
 352   return mlist;
 353 }
 354
 355
 356 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 357 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 358 template<>
 359 MoveStack* generate<EVASIONS>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 360
 361   assert(pos.in_check());
 362
 363   Bitboard b, target;
 364   Square from, checksq;
 365   int checkersCnt = 0;
 366   Color us = pos.side_to_move();
 367   Square ksq = pos.king_square(us);
 368   Bitboard sliderAttacks = 0;
 369   Bitboard checkers = pos.checkers();
 370
 371   assert(checkers);
 372
 373   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 374   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 375   b = checkers;
 376   do
 377   {
 378       checkersCnt++;
 379       checksq = pop_lsb(&b);
 380
 381       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 382
 383       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 384       {
 385       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 386       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 387       case QUEEN:
 388           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 389           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 390           // not reachable by the king anyway.
 391           if (between_bb(ksq, checksq) || !(PseudoAttacks[BISHOP][checksq] & ksq))
 392               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 393
 394           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 395           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 396           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 397           else
 398               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 399
 400       default:
 401           break;
 402       }
 403   } while (b);
 404
 405   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 406   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 407   from = ksq;
 408   SERIALIZE(b);
 409
 410   // Generate evasions for other pieces only if not under a double check
 411   if (checkersCnt > 1)
 412       return mlist;
 413
 414   // Blocking evasions or captures of the checking piece
 415   target = between_bb(checksq, ksq) | checkers;
 416
 417   mlist = (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, EVASIONS>(pos, mlist, target)
 418                        : generate_pawn_moves<BLACK, EVASIONS>(pos, mlist, target));
 419
 420   mlist = generate_moves<KNIGHT, false>(pos, mlist, us, target);
 421   mlist = generate_moves<BISHOP, false>(pos, mlist, us, target);
 422   mlist = generate_moves<ROOK,   false>(pos, mlist, us, target);
 423   return  generate_moves<QUEEN,  false>(pos, mlist, us, target);
 424 }
 425
 426
 427 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 428
 429 template<>
 430 MoveStack* generate<LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 431
 432   MoveStack *end, *cur = mlist;
 433   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 434
 435   end = pos.in_check() ? generate<EVASIONS>(pos, mlist)
 436                        : generate<NON_EVASIONS>(pos, mlist);
 437   while (cur != end)
 438       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 439           cur->move = (--end)->move;
 440       else
 441           cur++;
 442
 443   return end;
 444 }