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