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) 2008-2014 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 fancy, 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<CastlingRight Cr, bool Checks, bool Chess960>
  35   ExtMove* generate_castling(const Position& pos, ExtMove* mlist, Color us, const CheckInfo* ci) {
  36
  37     static const bool KingSide = (Cr == WHITE_OO || Cr == BLACK_OO);
  38
  39     if (pos.castling_impeded(Cr) || !pos.can_castle(Cr))
  40         return mlist;
  41
  42     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  43     // as they would be in standard chess.
  44     Square kfrom = pos.king_square(us);
  45     Square rfrom = pos.castling_rook_square(Cr);
  46     Square kto = relative_square(us, KingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
  47     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  48
  49     assert(!pos.checkers());
  50
  51     const Square K = Chess960 ? kto > kfrom ? DELTA_W : DELTA_E
  52                               : KingSide    ? DELTA_W : DELTA_E;
  53
  54     for (Square s = kto; s != kfrom; s += K)
  55         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  56             return mlist;
  57
  58     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  59     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  60     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  61     if (Chess960 && (attacks_bb<ROOK>(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & pos.pieces(~us, ROOK, QUEEN)))
  62         return mlist;
  63
  64     Move m = make<CASTLING>(kfrom, rfrom);
  65
  66     if (Checks && !pos.gives_check(m, *ci))
  67         return mlist;
  68
  69     (mlist++)->move = m;
  70
  71     return mlist;
  72   }
  73
  74
  75   template<GenType Type, Square Delta>
  76   inline ExtMove* generate_promotions(ExtMove* mlist, Bitboard pawnsOn7,
  77                                       Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
  78
  79     Bitboard b = shift_bb<Delta>(pawnsOn7) & target;
  80
  81     while (b)
  82     {
  83         Square to = pop_lsb(&b);
  84
  85         if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  86             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  87
  88         if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  89         {
  90             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  91             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  92             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  93         }
  94
  95         // Knight promotion is the only promotion that can give a direct check
  96         // that's not already included in the queen promotion.
  97         if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ci->ksq))
  98             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  99         else
 100             (void)ci; // Silence a warning under MSVC
 101     }
 102
 103     return mlist;
 104   }
 105
 106
 107   template<Color Us, GenType Type>
 108   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* mlist,
 109                                Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 110
 111     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 112     // the point of view of white side.
 113     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 114     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 115     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 116     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 117     const Square   Up       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 118     const Square   Right    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 119     const Square   Left     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 120
 121     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 122
 123     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 124     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 125
 126     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 127                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 128
 129     // Single and double pawn pushes, no promotions
 130     if (Type != CAPTURES)
 131     {
 132         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 133
 134         b1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 135         b2 = shift_bb<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 136
 137         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 138         {
 139             b1 &= target;
 140             b2 &= target;
 141         }
 142
 143         if (Type == QUIET_CHECKS)
 144         {
 145             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 146             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 147
 148             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 149             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 150             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 151             // promotion has been already generated amongst the captures.
 152             if (pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates)
 153             {
 154                 dc1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ci->ksq);
 155                 dc2 = shift_bb<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 156
 157                 b1 |= dc1;
 158                 b2 |= dc2;
 159             }
 160         }
 161
 162         SERIALIZE_PAWNS(b1, Up);
 163         SERIALIZE_PAWNS(b2, Up + Up);
 164     }
 165
 166     // Promotions and underpromotions
 167     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 168     {
 169         if (Type == CAPTURES)
 170             emptySquares = ~pos.pieces();
 171
 172         if (Type == EVASIONS)
 173             emptySquares &= target;
 174
 175         mlist = generate_promotions<Type, Right>(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 176         mlist = generate_promotions<Type, Left >(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 177         mlist = generate_promotions<Type, Up>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ci);
 178     }
 179
 180     // Standard and en-passant captures
 181     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 182     {
 183         b1 = shift_bb<Right>(pawnsNotOn7) & enemies;
 184         b2 = shift_bb<Left >(pawnsNotOn7) & enemies;
 185
 186         SERIALIZE_PAWNS(b1, Right);
 187         SERIALIZE_PAWNS(b2, Left);
 188
 189         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 190         {
 191             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 192
 193             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 194             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 195             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 196             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 197                 return mlist;
 198
 199             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 200
 201             assert(b1);
 202
 203             while (b1)
 204                 (mlist++)->move = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 205         }
 206     }
 207
 208     return mlist;
 209   }
 210
 211
 212   template<PieceType Pt, bool Checks> FORCE_INLINE
 213   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* mlist, Color us,
 214                           Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 215
 216     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 217
 218     const Square* pl = pos.list<Pt>(us);
 219
 220     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 221     {
 222         if (Checks)
 223         {
 224             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 225                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSq[Pt]))
 226                 continue;
 227
 228             if (unlikely(ci->dcCandidates) && (ci->dcCandidates & from))
 229                 continue;
 230         }
 231
 232         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 233
 234         if (Checks)
 235             b &= ci->checkSq[Pt];
 236
 237         SERIALIZE(b);
 238     }
 239
 240     return mlist;
 241   }
 242
 243
 244   template<Color Us, GenType Type> FORCE_INLINE
 245   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* mlist, Bitboard target,
 246                         const CheckInfo* ci = NULL) {
 247
 248     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 249
 250     mlist = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, mlist, target, ci);
 251     mlist = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 252     mlist = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 253     mlist = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 254     mlist = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 255
 256     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 257     {
 258         Square from = pos.king_square(Us);
 259         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 260         SERIALIZE(b);
 261     }
 262
 263     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 264     {
 265         if (pos.is_chess960())
 266         {
 267             mlist = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, true>(pos, mlist, Us, ci);
 268             mlist = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, true>(pos, mlist, Us, ci);
 269         }
 270         else
 271         {
 272             mlist = generate_castling<MakeCastling<Us,  KING_SIDE>::right, Checks, false>(pos, mlist, Us, ci);
 273             mlist = generate_castling<MakeCastling<Us, QUEEN_SIDE>::right, Checks, false>(pos, mlist, Us, ci);
 274         }
 275     }
 276
 277     return mlist;
 278   }
 279
 280
 281 } // namespace
 282
 283
 284 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 285 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 286 ///
 287 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 288 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 289 ///
 290 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 291 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 292
 293 template<GenType Type>
 294 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 295
 296   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 297   assert(!pos.checkers());
 298
 299   Color us = pos.side_to_move();
 300
 301   Bitboard target = Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 302                   : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 303                   : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 304
 305   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 306                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, mlist, target);
 307 }
 308
 309 // Explicit template instantiations
 310 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 311 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 312 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 313
 314
 315 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 316 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 317 template<>
 318 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 319
 320   assert(!pos.checkers());
 321
 322   Color us = pos.side_to_move();
 323   CheckInfo ci(pos);
 324   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 325
 326   while (dc)
 327   {
 328      Square from = pop_lsb(&dc);
 329      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 330
 331      if (pt == PAWN)
 332          continue; // Will be generated together with direct checks
 333
 334      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 335
 336      if (pt == KING)
 337          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 338
 339      SERIALIZE(b);
 340   }
 341
 342   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ~pos.pieces(), &ci)
 343                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ~pos.pieces(), &ci);
 344 }
 345
 346
 347 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 348 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 349 template<>
 350 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 351
 352   assert(pos.checkers());
 353
 354   int checkersCnt = 0;
 355   Color us = pos.side_to_move();
 356   Square ksq = pos.king_square(us), from = ksq /* For SERIALIZE */, checksq;
 357   Bitboard sliderAttacks = 0;
 358   Bitboard b = pos.checkers();
 359
 360   assert(pos.checkers());
 361
 362   // Find all the squares attacked by slider checkers. We will remove them from
 363   // the king evasions in order to skip known illegal moves, which avoids any
 364   // useless legality checks later on.
 365   do
 366   {
 367       ++checkersCnt;
 368       checksq = pop_lsb(&b);
 369
 370       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 371
 372       if (type_of(pos.piece_on(checksq)) > KNIGHT) // A slider
 373           sliderAttacks |= LineBB[checksq][ksq] ^ checksq;
 374
 375   } while (b);
 376
 377   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 378   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 379   SERIALIZE(b);
 380
 381   if (checkersCnt > 1)
 382       return mlist; // Double check, only a king move can save the day
 383
 384   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 385   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 386
 387   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, mlist, target)
 388                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, mlist, target);
 389 }
 390
 391
 392 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 393
 394 template<>
 395 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 396
 397   ExtMove *end, *cur = mlist;
 398   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 399   Square ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
 400
 401   end = pos.checkers() ? generate<EVASIONS>(pos, mlist)
 402                        : generate<NON_EVASIONS>(pos, mlist);
 403   while (cur != end)
 404       if (   (pinned || from_sq(cur->move) == ksq || type_of(cur->move) == ENPASSANT)
 405           && !pos.legal(cur->move, pinned))
 406           cur->move = (--end)->move;
 407       else
 408           ++cur;
 409
 410   return end;
 411 }