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 <cassert>
  21 #include <algorithm>
  22
  23 #include "bitcount.h"
  24 #include "movegen.h"
  25 #include "position.h"
  26 #include "misc.h"
  27
  28 // Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  29 // hardcoded list name 'mlist' and from square 'from'.
  30 #define SERIALIZE_MOVES(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_1st_bit(&b))
  31
  32 // Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  33 #define SERIALIZE_MOVES_D(b, d) while (b) { to = pop_1st_bit(&b); (*mlist++).move = make_move(to + (d), to); }
  34
  35 namespace {
  36
  37   enum CastlingSide { KING_SIDE, QUEEN_SIDE };
  38
  39   template<CastlingSide Side>
  40   MoveStack* generate_castle_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
  41
  42     const CastleRight CR[] = { Side ? WHITE_OOO : WHITE_OO,
  43                                Side ? BLACK_OOO : BLACK_OO };
  44
  45     if (!pos.can_castle(CR[us]))
  46         return mlist;
  47
  48     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  49     // as they would be in standard chess.
  50     Square kfrom = pos.king_square(us);
  51     Square rfrom = pos.castle_rook_square(CR[us]);
  52     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  53     Square rto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
  54     Bitboard enemies = pos.pieces(flip(us));
  55
  56     assert(!pos.in_check());
  57     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
  58     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
  59
  60     // Unimpeded rule: All the squares between the king's initial and final squares
  61     // (including the final square), and all the squares between the rook's initial
  62     // and final squares (including the final square), must be vacant except for
  63     // the king and castling rook.
  64     for (Square s = std::min(rfrom, rto), e = std::max(rfrom, rto); s <= e; s++)
  65         if (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
  66             return mlist;
  67
  68     for (Square s = std::min(kfrom, kto), e = std::max(kfrom, kto); s <= e; s++)
  69         if (  (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
  70             ||(pos.attackers_to(s) & enemies))
  71             return mlist;
  72
  73     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  74     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  75     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  76     if (pos.is_chess960())
  77     {
  78         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
  79         clear_bit(&occ, rfrom);
  80         if (pos.attackers_to(kto, occ) & enemies)
  81             return mlist;
  82     }
  83
  84     (*mlist++).move = make_castle(kfrom, rfrom);
  85
  86     return mlist;
  87   }
  88
  89
  90   template<Square Delta>
  91   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
  92
  93     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
  94            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
  95            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
  96   }
  97
  98
  99   template<Square Delta>
 100   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 101
 102     const Bitboard EdgeFileBB = (   Delta == DELTA_NE
 103                                  || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 104     Bitboard b;
 105     Square to;
 106
 107     b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~EdgeFileBB;
 108     SERIALIZE_MOVES_D(b, -Delta);
 109     return mlist;
 110   }
 111
 112
 113   template<MoveType Type, Square Delta>
 114   inline MoveStack* generate_promotions(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target) {
 115
 116     const Bitboard EdgeFileBB = (   Delta == DELTA_NE
 117                                  || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 118     Bitboard b;
 119     Square to;
 120
 121     b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 122
 123     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 124         b &= ~EdgeFileBB;
 125
 126     while (b)
 127     {
 128         to = pop_1st_bit(&b);
 129
 130         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 131             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, QUEEN);
 132
 133         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 134         {
 135             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, ROOK);
 136             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, BISHOP);
 137             (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 138         }
 139
 140         // Knight under promotion is the only one that can give a check not
 141         // already included in the queen-promotion.
 142         if (Type == MV_CHECK)
 143         {
 144             Square ksq = pos.king_square(Delta > 0 ? BLACK : WHITE);
 145             if (bit_is_set(pos.attacks_from<KNIGHT>(to), ksq))
 146                 (*mlist++).move = make_promotion(to - Delta, to, KNIGHT);
 147         }
 148         else
 149             (void)pos; // Silence a warning under MSVC
 150     }
 151     return mlist;
 152   }
 153
 154
 155   template<Color Us, MoveType Type>
 156   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 157
 158     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named
 159     // according to the point of view of white side.
 160     const Color    Them      = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 161     const Bitboard TRank7BB  = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 162     const Bitboard TRank3BB  = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 163     const Square   UP        = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 164     const Square   RIGHT_UP  = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 165     const Square   LEFT_UP   = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 166
 167     Square to;
 168     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, pawnPushes, emptySquares;
 169     Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, Us);
 170     Bitboard pawnsOn7 = pawns & TRank7BB;
 171     Bitboard enemyPieces = (Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 172
 173     // Pre-calculate pawn pushes before changing emptySquares definition
 174     if (Type != MV_CAPTURE)
 175     {
 176         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 177         pawnPushes = move_pawns<UP>(pawns & ~TRank7BB) & emptySquares;
 178     }
 179
 180     if (Type == MV_EVASION)
 181     {
 182         emptySquares &= target; // Only blocking squares
 183         enemyPieces  &= target; // Capture only the checker piece
 184     }
 185
 186     // Promotions and underpromotions
 187     if (pawnsOn7)
 188     {
 189         if (Type == MV_CAPTURE)
 190             emptySquares = pos.empty_squares();
 191
 192         pawns &= ~TRank7BB;
 193         mlist = generate_promotions<Type, RIGHT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 194         mlist = generate_promotions<Type, LEFT_UP>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 195         mlist = generate_promotions<Type, UP>(pos, mlist, pawnsOn7, emptySquares);
 196     }
 197
 198     // Standard captures
 199     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 200     {
 201         mlist = generate_pawn_captures<RIGHT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 202         mlist = generate_pawn_captures<LEFT_UP>(mlist, pawns, enemyPieces);
 203     }
 204
 205     // Single and double pawn pushes
 206     if (Type != MV_CAPTURE)
 207     {
 208         b1 = (Type != MV_EVASION ? pawnPushes : pawnPushes & emptySquares);
 209         b2 = move_pawns<UP>(pawnPushes & TRank3BB) & emptySquares;
 210
 211         if (Type == MV_CHECK)
 212         {
 213             // Consider only pawn moves which give direct checks
 214             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 215             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 216
 217             // Add pawn moves which gives discovered check. This is possible only
 218             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 219             // don't generate captures.
 220             if (pawns & target) // For CHECK type target is dc bitboard
 221             {
 222                 dc1 = move_pawns<UP>(pawns & target & ~file_bb(ksq)) & emptySquares;
 223                 dc2 = move_pawns<UP>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 224
 225                 b1 |= dc1;
 226                 b2 |= dc2;
 227             }
 228         }
 229         SERIALIZE_MOVES_D(b1, -UP);
 230         SERIALIZE_MOVES_D(b2, -UP -UP);
 231     }
 232
 233     // En passant captures
 234     if (  (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION || Type == MV_NON_EVASION)
 235         && pos.ep_square() != SQ_NONE)
 236     {
 237         assert(Us != WHITE || rank_of(pos.ep_square()) == RANK_6);
 238         assert(Us != BLACK || rank_of(pos.ep_square()) == RANK_3);
 239
 240         // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 241         // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 242         // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 243         if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - UP))
 244             return mlist;
 245
 246         b1 = pawns & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 247
 248         assert(b1);
 249
 250         while (b1)
 251         {
 252             to = pop_1st_bit(&b1);
 253             (*mlist++).move = make_enpassant(to, pos.ep_square());
 254         }
 255     }
 256     return mlist;
 257   }
 258
 259
 260   template<PieceType Pt>
 261   inline MoveStack* generate_discovered_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Square from) {
 262
 263     assert(Pt != QUEEN && Pt != PAWN);
 264
 265     Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & pos.empty_squares();
 266
 267     if (Pt == KING)
 268         b &= ~QueenPseudoAttacks[pos.king_square(flip(pos.side_to_move()))];
 269
 270     SERIALIZE_MOVES(b);
 271     return mlist;
 272   }
 273
 274
 275   template<PieceType Pt>
 276   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
 277                                            Bitboard dc, Square ksq) {
 278     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 279
 280     Bitboard checkSqs, b;
 281     Square from;
 282     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 283
 284     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
 285         return mlist;
 286
 287     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
 288
 289     do
 290     {
 291         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
 292             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
 293             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
 294             continue;
 295
 296         if (dc && bit_is_set(dc, from))
 297             continue;
 298
 299         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
 300         SERIALIZE_MOVES(b);
 301
 302     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
 303
 304     return mlist;
 305   }
 306
 307
 308   template<>
 309   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
 310
 311     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq)
 312                         : generate_pawn_moves<BLACK, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq));
 313   }
 314
 315
 316   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 317   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 318
 319     assert(Pt == PAWN);
 320     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 321                         : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE));
 322   }
 323
 324
 325   template<PieceType Pt>
 326   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 327
 328     Bitboard b;
 329     Square from;
 330     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 331
 332     if (*pl != SQ_NONE)
 333     {
 334         do {
 335             from = *pl;
 336             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 337             SERIALIZE_MOVES(b);
 338         } while (*++pl != SQ_NONE);
 339     }
 340     return mlist;
 341   }
 342
 343
 344   template<>
 345   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 346
 347     Bitboard b;
 348     Square from = pos.king_square(us);
 349
 350     b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 351     SERIALIZE_MOVES(b);
 352     return mlist;
 353   }
 354
 355 } // namespace
 356
 357
 358 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 359 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 360 ///
 361 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 362 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 363 ///
 364 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 365 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 366
 367 template<MoveType Type>
 368 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 369
 370   assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION);
 371   assert(!pos.in_check());
 372
 373   Color us = pos.side_to_move();
 374   Bitboard target;
 375
 376   if (Type == MV_CAPTURE)
 377       target = pos.pieces(flip(us));
 378
 379   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 380       target = pos.empty_squares();
 381
 382   else if (Type == MV_NON_EVASION)
 383       target = pos.pieces(flip(us)) | pos.empty_squares();
 384
 385   mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 386   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 387   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 388   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 389   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 390   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 391
 392   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 393   {
 394       mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE>(pos, mlist, us);
 395       mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE>(pos, mlist, us);
 396   }
 397
 398   return mlist;
 399 }
 400
 401 // Explicit template instantiations
 402 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 403 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 404 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 405
 406
 407 /// generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 408 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 409 template<>
 410 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 411
 412   assert(!pos.in_check());
 413
 414   Bitboard b, dc;
 415   Square from;
 416   Color us = pos.side_to_move();
 417   Square ksq = pos.king_square(flip(us));
 418
 419   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(flip(us), KING));
 420
 421   // Discovered non-capture checks
 422   b = dc = pos.discovered_check_candidates();
 423
 424   while (b)
 425   {
 426      from = pop_1st_bit(&b);
 427      switch (type_of(pos.piece_on(from)))
 428      {
 429       case PAWN:   /* Will be generated togheter with pawns direct checks */     break;
 430       case KNIGHT: mlist = generate_discovered_checks<KNIGHT>(pos, mlist, from); break;
 431       case BISHOP: mlist = generate_discovered_checks<BISHOP>(pos, mlist, from); break;
 432       case ROOK:   mlist = generate_discovered_checks<ROOK>(pos, mlist, from);   break;
 433       case KING:   mlist = generate_discovered_checks<KING>(pos, mlist, from);   break;
 434       default: assert(false); break;
 435      }
 436   }
 437
 438   // Direct non-capture checks
 439   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 440   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 441   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 442   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 443   return  generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 444 }
 445
 446
 447 /// generate<MV_EVASION> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 448 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 449 template<>
 450 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 451
 452   assert(pos.in_check());
 453
 454   Bitboard b, target;
 455   Square from, checksq;
 456   int checkersCnt = 0;
 457   Color us = pos.side_to_move();
 458   Square ksq = pos.king_square(us);
 459   Bitboard checkers = pos.checkers();
 460   Bitboard sliderAttacks = 0;
 461
 462   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 463   assert(checkers);
 464
 465   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove
 466   // them from the king evasions set so to early skip known
 467   // illegal moves and avoid an useless legality check later.
 468   b = checkers;
 469   do
 470   {
 471       checkersCnt++;
 472       checksq = pop_1st_bit(&b);
 473
 474       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == flip(us));
 475
 476       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 477       {
 478       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 479       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 480       case QUEEN:
 481           // If queen and king are far we can safely remove all the squares attacked
 482           // in the other direction becuase are not reachable by the king anyway.
 483           if (squares_between(ksq, checksq) || (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq)))
 484               sliderAttacks |= QueenPseudoAttacks[checksq];
 485
 486           // Otherwise, if king and queen are adjacent and on a diagonal line, we need to
 487           // use real rook attacks to check if king is safe to move in the other direction.
 488           // For example: king in B2, queen in A1 a knight in B1, and we can safely move to C1.
 489           else
 490               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 491
 492       default:
 493           break;
 494       }
 495   } while (b);
 496
 497   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 498   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 499   from = ksq;
 500   SERIALIZE_MOVES(b);
 501
 502   // Generate evasions for other pieces only if not double check
 503   if (checkersCnt > 1)
 504       return mlist;
 505
 506   // Find squares where a blocking evasion or a capture of the
 507   // checker piece is possible.
 508   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 509
 510   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 511   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 512   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 513   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 514   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 515 }
 516
 517
 518 /// generate<MV_LEGAL> computes a complete list of legal moves in the current position
 519
 520 template<>
 521 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 522
 523   MoveStack *last, *cur = mlist;
 524   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 525
 526   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 527                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 528
 529   // Remove illegal moves from the list
 530   while (cur != last)
 531       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 532           cur->move = (--last)->move;
 533       else
 534           cur++;
 535
 536   return last;
 537 }