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