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()
  68                                                     : pos.pieces(Them);
  69
  70     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
  71     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
  72
  73     // Single and double pawn pushes, no promotions
  74     if constexpr (Type != CAPTURES)
  75     {
  76         Bitboard b1 = shift<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
  77         Bitboard b2 = shift<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
  78
  79         if constexpr (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
  80         {
  81             b1 &= target;
  82             b2 &= target;
  83         }
  84
  85         if constexpr (Type == QUIET_CHECKS)
  86         {
  87             // To make a quiet check, you either make a direct check by pushing a pawn
  88             // or push a blocker pawn that is not on the same file as the enemy king.
  89             // Discovered check promotion has been already generated amongst the captures.
  90             Square ksq = pos.square<KING>(Them);
  91             Bitboard dcCandidatePawns = pos.blockers_for_king(Them) & ~file_bb(ksq);
  92             b1 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq) | shift<   Up>(dcCandidatePawns);
  93             b2 &= pawn_attacks_bb(Them, ksq) | shift<Up+Up>(dcCandidatePawns);
  94         }
  95
  96         while (b1)
  97         {
  98             Square to = pop_lsb(b1);
  99             *moveList++ = make_move(to - Up, to);
 100         }
 101
 102         while (b2)
 103         {
 104             Square to = pop_lsb(b2);
 105             *moveList++ = make_move(to - Up - Up, to);
 106         }
 107     }
 108
 109     // Promotions and underpromotions
 110     if (pawnsOn7)
 111     {
 112         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsOn7) & enemies;
 113         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsOn7) & enemies;
 114         Bitboard b3 = shift<Up     >(pawnsOn7) & emptySquares;
 115
 116         if constexpr (Type == EVASIONS)
 117             b3 &= target;
 118
 119         while (b1)
 120             moveList = make_promotions<Type, UpRight, true>(moveList, pop_lsb(b1));
 121
 122         while (b2)
 123             moveList = make_promotions<Type, UpLeft, true>(moveList, pop_lsb(b2));
 124
 125         while (b3)
 126             moveList = make_promotions<Type, Up,    false>(moveList, pop_lsb(b3));
 127     }
 128
 129     // Standard and en passant captures
 130     if constexpr (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 131     {
 132         Bitboard b1 = shift<UpRight>(pawnsNotOn7) & enemies;
 133         Bitboard b2 = shift<UpLeft >(pawnsNotOn7) & enemies;
 134
 135         while (b1)
 136         {
 137             Square to = pop_lsb(b1);
 138             *moveList++ = make_move(to - UpRight, to);
 139         }
 140
 141         while (b2)
 142         {
 143             Square to = pop_lsb(b2);
 144             *moveList++ = make_move(to - UpLeft, to);
 145         }
 146
 147         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 148         {
 149             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 150
 151             // An en passant capture cannot resolve a discovered check
 152             if (Type == EVASIONS && (target & (pos.ep_square() + Up)))
 153                 return moveList;
 154
 155             b1 = pawnsNotOn7 & pawn_attacks_bb(Them, pos.ep_square());
 156
 157             assert(b1);
 158
 159             while (b1)
 160                 *moveList++ = make<EN_PASSANT>(pop_lsb(b1), pos.ep_square());
 161         }
 162     }
 163
 164     return moveList;
 165   }
 166
 167
 168   template<Color Us, PieceType Pt, bool Checks>
 169   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* moveList, Bitboard target) {
 170
 171     static_assert(Pt != KING && Pt != PAWN, "Unsupported piece type in generate_moves()");
 172
 173     Bitboard bb = pos.pieces(Us, Pt);
 174
 175     while (bb)
 176     {
 177         Square from = pop_lsb(bb);
 178         Bitboard b = attacks_bb<Pt>(from, pos.pieces()) & target;
 179
 180         // To check, you either move freely a blocker or make a direct check.
 181         if (Checks && (Pt == QUEEN || !(pos.blockers_for_king(~Us) & from)))
 182             b &= pos.check_squares(Pt);
 183
 184         while (b)
 185             *moveList++ = make_move(from, pop_lsb(b));
 186     }
 187
 188     return moveList;
 189   }
 190
 191
 192   template<Color Us, GenType Type>
 193   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 194
 195     static_assert(Type != LEGAL, "Unsupported type in generate_all()");
 196
 197     constexpr bool Checks = Type == QUIET_CHECKS; // Reduce template instantiations
 198     const Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 199     Bitboard target;
 200
 201     // Skip generating non-king moves when in double check
 202     if (Type != EVASIONS || !more_than_one(pos.checkers()))
 203     {
 204         target = Type == EVASIONS     ?  between_bb(ksq, lsb(pos.checkers()))
 205                : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces( Us)
 206                : Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~Us)
 207                                       : ~pos.pieces(   ); // QUIETS || QUIET_CHECKS
 208
 209         moveList = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, moveList, target);
 210         moveList = generate_moves<Us, KNIGHT, Checks>(pos, moveList, target);
 211         moveList = generate_moves<Us, BISHOP, Checks>(pos, moveList, target);
 212         moveList = generate_moves<Us,   ROOK, Checks>(pos, moveList, target);
 213         moveList = generate_moves<Us,  QUEEN, Checks>(pos, moveList, target);
 214     }
 215
 216     if (!Checks || pos.blockers_for_king(~Us) & ksq)
 217     {
 218         Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq) & (Type == EVASIONS ? ~pos.pieces(Us) : target);
 219         if (Checks)
 220             b &= ~attacks_bb<QUEEN>(pos.square<KING>(~Us));
 221
 222         while (b)
 223             *moveList++ = make_move(ksq, pop_lsb(b));
 224
 225         if ((Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS) && pos.can_castle(Us & ANY_CASTLING))
 226             for (CastlingRights cr : { Us & KING_SIDE, Us & QUEEN_SIDE } )
 227                 if (!pos.castling_impeded(cr) && pos.can_castle(cr))
 228                     *moveList++ = make<CASTLING>(ksq, pos.castling_rook_square(cr));
 229     }
 230
 231     return moveList;
 232   }
 233
 234 } // namespace
 235
 236
 237 // <CAPTURES>     Generates all pseudo-legal captures plus queen promotions
 238 // <QUIETS>       Generates all pseudo-legal non-captures and underpromotions
 239 // <EVASIONS>     Generates all pseudo-legal check evasions
 240 // <NON_EVASIONS> Generates all pseudo-legal captures and non-captures
 241 // <QUIET_CHECKS> Generates all pseudo-legal non-captures giving check,
 242 //                except castling and promotions
 243 //
 244 // Returns a pointer to the end of the move list.
 245
 246 template<GenType Type>
 247 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 248
 249   static_assert(Type != LEGAL, "Unsupported type in generate()");
 250   assert((Type == EVASIONS) == bool(pos.checkers()));
 251
 252   Color us = pos.side_to_move();
 253
 254   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, moveList)
 255                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, moveList);
 256 }
 257
 258 // Explicit template instantiations
 259 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 260 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 261 template ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 262 template ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position&, ExtMove*);
 263 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 264
 265
 266 // generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 267
 268 template<>
 269 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* moveList) {
 270
 271   Color us = pos.side_to_move();
 272   Bitboard pinned = pos.blockers_for_king(us) & pos.pieces(us);
 273   Square ksq = pos.square<KING>(us);
 274   ExtMove* cur = moveList;
 275
 276   moveList = pos.checkers() ? generate<EVASIONS    >(pos, moveList)
 277                             : generate<NON_EVASIONS>(pos, moveList);
 278   while (cur != moveList)
 279       if (  ((pinned & from_sq(*cur)) || from_sq(*cur) == ksq || type_of(*cur) == EN_PASSANT)
 280           && !pos.legal(*cur))
 281           *cur = (--moveList)->move;
 282       else
 283           ++cur;
 284
 285   return moveList;
 286 }
 287
 288 } // namespace Stockfish