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) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
   4
   5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8   (at your option) any later version.
   9
  10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13   GNU General Public License for more details.
  14
  15   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19 #include "movegen.h"
  20
  21 #include <cassert>
  22 #include <initializer_list>
  23
  24 #include "bitboard.h"
  25 #include "position.h"
  26
  27 namespace Stockfish {
  28
  29 namespace {
  30
  31 template<GenType Type, Direction D, bool Enemy>
  32 ExtMove* make_promotions(ExtMove* moveList, [[maybe_unused]] Square to) {
  33
  34     if constexpr (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  35     {
  36         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  37         if constexpr (Enemy && Type == CAPTURES)
  38         {
  39             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  40             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  41             *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  42         }
  43     }
  44
  45     if constexpr ((Type == QUIETS && !Enemy) || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  46     {
  47         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  48         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  49         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  50     }
  51
  52     return moveList;
  53 }
  54
  55
  56 template<Color Us, GenType Type>
  57 ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  58
  59     constexpr Color     Them     = ~Us;
  60     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB : Rank2BB);
  61     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB : Rank6BB);
  62     constexpr Direction Up       = pawn_push(Us);
  63     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  64     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  65
  66     const Bitboard emptySquares = ~pos.pieces();
  67     const Bitboard enemies      = Type == EVASIONS ? pos.checkers() : pos.pieces(Them);
  68
  69     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) & TRank7BB;
  70     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  71
  72     // Single and double pawn pushes, no promotions
  73     if constexpr (Type != CAPTURES)
  74     {
  75         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7) & emptySquares;
  76         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  77
  78         if constexpr (Type == EVASIONS)  // Consider only blocking squares
  79         {
  80             b1 &= target;
  81             b2 &= target;
  82         }
  83
  84         if constexpr (Type == QUIET_CHECKS)
  85         {
  86             // To make a quiet check, you either make a direct check by pushing a pawn
  87             // or push a blocker pawn that is not on the same file as the enemy king.
  88             // Discovered check promotion has been already generated amongst the captures.
  89             Square   ksq              = pos.square<KING>(Them);
  90             Bitboard dcCandidatePawns = pos.blockers_for_king(Them) & ~file_bb(ksq);
  91             b1 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq) | shift<Up>(dcCandidatePawns);
  92             b2 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq) | shift<Up + Up>(dcCandidatePawns);
  93         }
  94
  95         while (b1)
  96         {
  97             Square to   = pop_lsb(b1);
  98             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
  99         }
 100
 101         while (b2)
 102         {
 103             Square to   = pop_lsb(b2);
 104             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 105         }
 106     }
 107
 108     // Promotions and underpromotions
 109     if (pawnsOn7)
 110     {
 111         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 112         Bitboard b2 = shift<UpLeft>(pawnsOn7) & enemies;
 113         Bitboard b3 = shift<Up>(pawnsOn7) & emptySquares;
 114
 115         if constexpr (Type == EVASIONS)
 116             b3 &= target;
 117
 118         while (b1)
 119             moveList = make_promotions<Type, UpRight, true>(moveList, pop_lsb(b1));
 120
 121         while (b2)
 122             moveList = make_promotions<Type, UpLeft, true>(moveList, pop_lsb(b2));
 123
 124         while (b3)
 125             moveList = make_promotions<Type, Up, false>(moveList, pop_lsb(b3));
 126     }
 127
 128     // Standard and en passant captures
 129     if constexpr (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 130     {
 131         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 132         Bitboard b2 = shift<UpLeft>(pawnsNotOn7) & enemies;
 133
 134         while (b1)
 135         {
 136             Square to   = pop_lsb(b1);
 137             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 138         }
 139
 140         while (b2)
 141         {
 142             Square to   = pop_lsb(b2);
 143             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 144         }
 145
 146         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 147         {
 148             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 149
 150             // An en passant capture cannot resolve a discovered check
 151             if (Type == EVASIONS && (target & (pos.ep_square() + Up)))
 152                 return moveList;
 153
 154             b1 = pawnsNotOn7 & pawn_attacks_bb(Them, pos.ep_square());
 155
 156             assert(b1);
 157
 158             while (b1)
 159                 *moveList++ = make<EN_PASSANT>(pop_lsb(b1), pos.ep_square());
 160         }
 161     }
 162
 163     return moveList;
 164 }
 165
 166
 167 template<Color Us, PieceType Pt, bool Checks>
 168 ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 169
 170     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 171
 172     Bitboard bb = pos.pieces(Us, Pt);
 173
 174     while (bb)
 175     {
 176         Square   from = pop_lsb(bb);
 177         Bitboard b    = attacks_bb<Pt>(from, pos.pieces()) & target;
 178
 179         // To check, you either move freely a blocker or make a direct check.
 180         if (Checks && (Pt == QUEEN || !(pos.blockers_for_king(~Us) & from)))
 181             b &= pos.check_squares(Pt);
 182
 183         while (b)
 184             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(b));
 185     }
 186
 187     return moveList;
 188 }
 189
 190
 191 template<Color Us, GenType Type>
 192 ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 193
 194     static_assert(Type != LEGAL, "Unsupported type in generate_all()");
 195
 196     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;  // Reduce template instantiations
 197     const Square   ksq    = pos.square<KING>(Us);
 198     Bitboard       target;
 199
 200     // Skip generating non-king moves when in double check
 201     if (Type != EVASIONS || !more_than_one(pos.checkers()))
 202     {
 203         target = Type == EVASIONS     ? between_bb(ksq, lsb(pos.checkers()))
 204                : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(Us)
 205                : Type == CAPTURES     ? pos.pieces(~Us)
 206                                       : ~pos.pieces();  // QUIETS || QUIET_CHECKS
 207
 208         moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 209         moveList = generate_moves<Us, KNIGHT, Checks>(pos, moveList, target);
 210         moveList = generate_moves<Us, BISHOP, Checks>(pos, moveList, target);
 211         moveList = generate_moves<Us, ROOK, Checks>(pos, moveList, target);
 212         moveList = generate_moves<Us, QUEEN, Checks>(pos, moveList, target);
 213     }
 214
 215     if (!Checks || pos.blockers_for_king(~Us) & ksq)
 216     {
 217         Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & (Type == EVASIONS ? ~pos.pieces(Us) : target);
 218         if (Checks)
 219             b &= ~attacks_bb<QUEEN>(pos.square<KING>(~Us));
 220
 221         while (b)
 222             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(b));
 223
 224         if ((Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS) && pos.can_castle(Us & ANY_CASTLING))
 225             for (CastlingRights cr : {Us & KING_SIDE, Us & QUEEN_SIDE})
 226                 if (!pos.castling_impeded(cr) && pos.can_castle(cr))
 227                     *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(cr));
 228     }
 229
 230     return moveList;
 231 }
 232
 233 }  // namespace
 234
 235
 236 // <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures plus queen promotions
 237 // <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions
 238 // <EVASIONS>     Generates all pseudo-legal check evasions
 239 // <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 240 // <QUIET_CHECKS> Generates all pseudo-legal non-captures giving check,
 241 //                except castling and promotions
 242 //
 243 // Returns a pointer to the end of the move list.
 244
 245 template<GenType Type>
 246 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 247
 248     static_assert(Type != LEGAL, "Unsupported type in generate()");
 249     assert((Type == EVASIONS) == bool(pos.checkers()));
 250
 251     Color us = pos.side_to_move();
 252
 253     return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList)
 254                        : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList);
 255 }
 256
 257 // Explicit template instantiations
 258 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 259 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 260 template ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 261 template ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position&, ExtMove*);
 262 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 263
 264
 265 // generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 266
 267 template<>
 268 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 269
 270     Color    us     = pos.side_to_move();
 271     Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 272     Square   ksq    = pos.square<KING>(us);
 273     ExtMove* cur    = moveList;
 274
 275     moveList =
 276       pos.checkers() ? generate<EVASIONS>(pos, moveList) : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 277     while (cur != moveList)
 278         if (((pinned & from_sq(*cur)) || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == EN_PASSANT)
 279             && !pos.legal(*cur))
 280             *cur = (--moveList)->move;
 281         else
 282             ++cur;
 283
 284     return moveList;
 285 }
 286
 287 }  // namespace Stockfish