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     constexpr bool all = Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS;
  35
  36     if constexpr (Type == CAPTURES || all)
  37         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, QUEEN);
  38
  39     if constexpr ((Type == CAPTURES && Enemy) || (Type == QUIETS && !Enemy) || all)
  40     {
  41         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, ROOK);
  42         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, BISHOP);
  43         *moveList++ = make<PROMOTION>(to - D, to, KNIGHT);
  44     }
  45
  46     return moveList;
  47 }
  48
  49
  50 template<Color Us, GenType Type>
  51 ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
  52
  53     constexpr Color     Them     = ~Us;
  54     constexpr Bitboard  TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB : Rank2BB);
  55     constexpr Bitboard  TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB : Rank6BB);
  56     constexpr Direction Up       = pawn_push(Us);
  57     constexpr Direction UpRight  = (Us == WHITE ? NORTH_EAST : SOUTH_WEST);
  58     constexpr Direction UpLeft   = (Us == WHITE ? NORTH_WEST : SOUTH_EAST);
  59
  60     const Bitboard emptySquares = ~pos.pieces();
  61     const Bitboard enemies      = Type == EVASIONS ? pos.checkers() : pos.pieces(Them);
  62
  63     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) & TRank7BB;
  64     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  65
  66     // Single and double pawn pushes, no promotions
  67     if constexpr (Type != CAPTURES)
  68     {
  69         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7) & emptySquares;
  70         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  71
  72         if constexpr (Type == EVASIONS)  // Consider only blocking squares
  73         {
  74             b1 &= target;
  75             b2 &= target;
  76         }
  77
  78         if constexpr (Type == QUIET_CHECKS)
  79         {
  80             // To make a quiet check, you either make a direct check by pushing a pawn
  81             // or push a blocker pawn that is not on the same file as the enemy king.
  82             // Discovered check promotion has been already generated amongst the captures.
  83             Square   ksq              = pos.square<KING>(Them);
  84             Bitboard dcCandidatePawns = pos.blockers_for_king(Them) & ~file_bb(ksq);
  85             b1 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq) | shift<Up>(dcCandidatePawns);
  86             b2 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq) | shift<Up + Up>(dcCandidatePawns);
  87         }
  88
  89         while (b1)
  90         {
  91             Square to   = pop_lsb(b1);
  92             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
  93         }
  94
  95         while (b2)
  96         {
  97             Square to   = pop_lsb(b2);
  98             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
  99         }
 100     }
 101
 102     // Promotions and underpromotions
 103     if (pawnsOn7)
 104     {
 105         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 106         Bitboard b2 = shift<UpLeft>(pawnsOn7) & enemies;
 107         Bitboard b3 = shift<Up>(pawnsOn7) & emptySquares;
 108
 109         if constexpr (Type == EVASIONS)
 110             b3 &= target;
 111
 112         while (b1)
 113             moveList = make_promotions<Type, UpRight, true>(moveList, pop_lsb(b1));
 114
 115         while (b2)
 116             moveList = make_promotions<Type, UpLeft, true>(moveList, pop_lsb(b2));
 117
 118         while (b3)
 119             moveList = make_promotions<Type, Up, false>(moveList, pop_lsb(b3));
 120     }
 121
 122     // Standard and en passant captures
 123     if constexpr (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 124     {
 125         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 126         Bitboard b2 = shift<UpLeft>(pawnsNotOn7) & enemies;
 127
 128         while (b1)
 129         {
 130             Square to   = pop_lsb(b1);
 131             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 132         }
 133
 134         while (b2)
 135         {
 136             Square to   = pop_lsb(b2);
 137             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 138         }
 139
 140         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 141         {
 142             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 143
 144             // An en passant capture cannot resolve a discovered check
 145             if (Type == EVASIONS && (target & (pos.ep_square() + Up)))
 146                 return moveList;
 147
 148             b1 = pawnsNotOn7 & pawn_attacks_bb(Them, pos.ep_square());
 149
 150             assert(b1);
 151
 152             while (b1)
 153                 *moveList++ = make<EN_PASSANT>(pop_lsb(b1), pos.ep_square());
 154         }
 155     }
 156
 157     return moveList;
 158 }
 159
 160
 161 template<Color Us, PieceType Pt, bool Checks>
 162 ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 163
 164     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 165
 166     Bitboard bb = pos.pieces(Us, Pt);
 167
 168     while (bb)
 169     {
 170         Square   from = pop_lsb(bb);
 171         Bitboard b    = attacks_bb<Pt>(from, pos.pieces()) & target;
 172
 173         // To check, you either move freely a blocker or make a direct check.
 174         if (Checks && (Pt == QUEEN || !(pos.blockers_for_king(~Us) & from)))
 175             b &= pos.check_squares(Pt);
 176
 177         while (b)
 178             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(b));
 179     }
 180
 181     return moveList;
 182 }
 183
 184
 185 template<Color Us, GenType Type>
 186 ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 187
 188     static_assert(Type != LEGAL, "Unsupported type in generate_all()");
 189
 190     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;  // Reduce template instantiations
 191     const Square   ksq    = pos.square<KING>(Us);
 192     Bitboard       target;
 193
 194     // Skip generating non-king moves when in double check
 195     if (Type != EVASIONS || !more_than_one(pos.checkers()))
 196     {
 197         target = Type == EVASIONS     ? between_bb(ksq, lsb(pos.checkers()))
 198                : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(Us)
 199                : Type == CAPTURES     ? pos.pieces(~Us)
 200                                       : ~pos.pieces();  // QUIETS || QUIET_CHECKS
 201
 202         moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 203         moveList = generate_moves<Us, KNIGHT, Checks>(pos, moveList, target);
 204         moveList = generate_moves<Us, BISHOP, Checks>(pos, moveList, target);
 205         moveList = generate_moves<Us, ROOK, Checks>(pos, moveList, target);
 206         moveList = generate_moves<Us, QUEEN, Checks>(pos, moveList, target);
 207     }
 208
 209     if (!Checks || pos.blockers_for_king(~Us) & ksq)
 210     {
 211         Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & (Type == EVASIONS ? ~pos.pieces(Us) : target);
 212         if (Checks)
 213             b &= ~attacks_bb<QUEEN>(pos.square<KING>(~Us));
 214
 215         while (b)
 216             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(b));
 217
 218         if ((Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS) && pos.can_castle(Us & ANY_CASTLING))
 219             for (CastlingRights cr : {Us & KING_SIDE, Us & QUEEN_SIDE})
 220                 if (!pos.castling_impeded(cr) && pos.can_castle(cr))
 221                     *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(cr));
 222     }
 223
 224     return moveList;
 225 }
 226
 227 }  // namespace
 228
 229
 230 // <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures plus queen promotions
 231 // <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions
 232 // <EVASIONS>     Generates all pseudo-legal check evasions
 233 // <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 234 // <QUIET_CHECKS> Generates all pseudo-legal non-captures giving check,
 235 //                except castling and promotions
 236 //
 237 // Returns a pointer to the end of the move list.
 238 template<GenType Type>
 239 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 240
 241     static_assert(Type != LEGAL, "Unsupported type in generate()");
 242     assert((Type == EVASIONS) == bool(pos.checkers()));
 243
 244     Color us = pos.side_to_move();
 245
 246     return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList)
 247                        : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList);
 248 }
 249
 250 // Explicit template instantiations
 251 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 252 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 253 template ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 254 template ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position&, ExtMove*);
 255 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 256
 257
 258 // generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 259
 260 template<>
 261 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 262
 263     Color    us     = pos.side_to_move();
 264     Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 265     Square   ksq    = pos.square<KING>(us);
 266     ExtMove* cur    = moveList;
 267
 268     moveList =
 269       pos.checkers() ? generate<EVASIONS>(pos, moveList) : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 270     while (cur != moveList)
 271         if (((pinned & from_sq(*cur)) || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == EN_PASSANT)
 272             && !pos.legal(*cur))
 273             *cur = (--moveList)->move;
 274         else
 275             ++cur;
 276
 277     return moveList;
 278 }
 279
 280 }  // namespace Stockfish