Simplify Position::is_mate()
[stockfish] / src / position.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 Marco Costalba
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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29
30 #include "mersenne.h"
31 #include "movegen.h"
32 #include "movepick.h"
33 #include "position.h"
34 #include "psqtab.h"
35 #include "san.h"
36 #include "ucioption.h"
37
38
39 ////
40 //// Variables
41 ////
42
43 extern SearchStack EmptySearchStack;
44
45 int Position::castleRightsMask[64];
46
47 Key Position::zobrist[2][8][64];
48 Key Position::zobEp[64];
49 Key Position::zobCastle[16];
50 Key Position::zobMaterial[2][8][16];
51 Key Position::zobSideToMove;
52
53 Value Position::MgPieceSquareTable[16][64];
54 Value Position::EgPieceSquareTable[16][64];
55
56 static bool RequestPending = false;
57
58 ////
59 //// Functions
60 ////
61
62 /// Constructors
63
64 Position::Position(const Position& pos) {
65   copy(pos);
66 }
67
68 Position::Position(const std::string& fen) {
69   from_fen(fen);
70 }
71
72
73 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
74 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
75 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
76
77 void Position::from_fen(const std::string& fen) {
78
79   static const std::string pieceLetters = "KQRBNPkqrbnp";
80   static const Piece pieces[] = { WK, WQ, WR, WB, WN, WP, BK, BQ, BR, BB, BN, BP };
81
82   clear();
83
84   // Board
85   Rank rank = RANK_8;
86   File file = FILE_A;
87   size_t i = 0;
88   for ( ; fen[i] != ' '; i++)
89   {
90       if (isdigit(fen[i]))
91       {
92           // Skip the given number of files
93           file += (fen[i] - '1' + 1);
94           continue;
95       }
96       else if (fen[i] == '/')
97       {
98           file = FILE_A;
99           rank--;
100           continue;
101       }
102       size_t idx = pieceLetters.find(fen[i]);
103       if (idx == std::string::npos)
104       {
105            std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
106            return;
107       }
108       Square square = make_square(file, rank);
109       put_piece(pieces[idx], square);
110       file++;
111   }
112
113   // Side to move
114   i++;
115   if (fen[i] != 'w' && fen[i] != 'b')
116   {
117       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
118       return;
119   }
120   sideToMove = (fen[i] == 'w' ? WHITE : BLACK);
121
122   // Castling rights
123   i++;
124   if (fen[i] != ' ')
125   {
126       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
127       return;
128   }
129
130   i++;
131   while(strchr("KQkqabcdefghABCDEFGH-", fen[i])) {
132     if (fen[i] == '-')
133     {
134       i++;
135       break;
136     }
137     else if(fen[i] == 'K') allow_oo(WHITE);
138     else if(fen[i] == 'Q') allow_ooo(WHITE);
139     else if(fen[i] == 'k') allow_oo(BLACK);
140     else if(fen[i] == 'q') allow_ooo(BLACK);
141     else if(fen[i] >= 'A' && fen[i] <= 'H') {
142       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
143       for(Square square = SQ_B1; square <= SQ_G1; square++)
144         if(piece_on(square) == WK)
145           kingFile = square_file(square);
146       if(kingFile == FILE_NONE) {
147         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
148         return;
149       }
150       initialKFile = kingFile;
151       rookFile = File(fen[i] - 'A') + FILE_A;
152       if(rookFile < initialKFile) {
153         allow_ooo(WHITE);
154         initialQRFile = rookFile;
155       }
156       else {
157         allow_oo(WHITE);
158         initialKRFile = rookFile;
159       }
160     }
161     else if(fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h') {
162       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
163       for(Square square = SQ_B8; square <= SQ_G8; square++)
164         if(piece_on(square) == BK)
165           kingFile = square_file(square);
166       if(kingFile == FILE_NONE) {
167         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
168         return;
169       }
170       initialKFile = kingFile;
171       rookFile = File(fen[i] - 'a') + FILE_A;
172       if(rookFile < initialKFile) {
173         allow_ooo(BLACK);
174         initialQRFile = rookFile;
175       }
176       else {
177         allow_oo(BLACK);
178         initialKRFile = rookFile;
179       }
180     }
181     else {
182       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
183       return;
184     }
185     i++;
186   }
187
188   // Skip blanks
189   while (fen[i] == ' ')
190       i++;
191
192   // En passant square
193   if (    i <= fen.length() - 2
194       && (fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h')
195       && (fen[i+1] == '3' || fen[i+1] == '6'))
196       st->epSquare = square_from_string(fen.substr(i, 2));
197
198   // Various initialisation
199   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
200       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
201
202   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO|WHITE_OOO);
203   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO|BLACK_OOO);
204   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OO;
205   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OO;
206   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OOO;
207   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OOO;
208
209   find_checkers();
210
211   st->key = compute_key();
212   st->pawnKey = compute_pawn_key();
213   st->materialKey = compute_material_key();
214   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
215   st->egValue = compute_value<EndGame>();
216   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
217   npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
218 }
219
220
221 /// Position::to_fen() converts the position object to a FEN string. This is
222 /// probably only useful for debugging.
223
224 const std::string Position::to_fen() const {
225
226   static const std::string pieceLetters = " PNBRQK  pnbrqk";
227   std::string fen;
228   int skip;
229
230   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
231   {
232       skip = 0;
233       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
234       {
235           Square sq = make_square(file, rank);
236           if (!square_is_occupied(sq))
237           {   skip++;
238               continue;
239           }
240           if (skip > 0)
241           {
242               fen += (char)skip + '0';
243               skip = 0;
244           }
245           fen += pieceLetters[piece_on(sq)];
246       }
247       if (skip > 0)
248           fen += (char)skip + '0';
249
250       fen += (rank > RANK_1 ? '/' : ' ');
251   }
252   fen += (sideToMove == WHITE ? "w " : "b ");
253   if (st->castleRights != NO_CASTLES)
254   {
255     if (can_castle_kingside(WHITE))  fen += 'K';
256     if (can_castle_queenside(WHITE)) fen += 'Q';
257     if (can_castle_kingside(BLACK))  fen += 'k';
258     if (can_castle_queenside(BLACK)) fen += 'q';
259   } else
260       fen += '-';
261
262   fen += ' ';
263   if (ep_square() != SQ_NONE)
264       fen += square_to_string(ep_square());
265   else
266       fen += '-';
267
268   return fen;
269 }
270
271
272 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
273 /// the standard output. If a move is given then also the san is print.
274
275 void Position::print(Move m) const {
276
277   static const std::string pieceLetters = " PNBRQK  PNBRQK .";
278
279   // Check for reentrancy, as example when called from inside
280   // MovePicker that is used also here in move_to_san()
281   if (RequestPending)
282       return;
283
284   RequestPending = true;
285
286   std::cout << std::endl;
287   if (m != MOVE_NONE)
288   {
289       std::string col = (color_of_piece_on(move_from(m)) == BLACK ? ".." : "");
290       std::cout << "Move is: " << col << move_to_san(*this, m) << std::endl;
291   }
292   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
293   {
294       std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl;
295       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
296       {
297           Square sq = make_square(file, rank);
298           Piece piece = piece_on(sq);
299           if (piece == EMPTY && square_color(sq) == WHITE)
300               piece = NO_PIECE;
301
302           char col = (color_of_piece_on(sq) == BLACK ? '=' : ' ');
303           std::cout << '|' << col << pieceLetters[piece] << col;
304       }
305       std::cout << '|' << std::endl;
306   }
307   std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl
308             << "Fen is: " << to_fen() << std::endl
309             << "Key is: " << st->key << std::endl;
310
311   RequestPending = false;
312 }
313
314
315 /// Position::copy() creates a copy of the input position.
316
317 void Position::copy(const Position &pos) {
318
319   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
320 }
321
322
323 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
324 /// king) pieces for the given color and for the given pinner type. Or, when
325 /// template parameter FindPinned is false, the pieces of the given color
326 /// candidate for a discovery check against the enemy king.
327 /// Note that checkersBB bitboard must be already updated.
328
329 template<bool FindPinned>
330 Bitboard Position::hidden_checkers(Color c) const {
331
332   Bitboard pinners, result = EmptyBoardBB;
333
334   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack
335   // the enemy king.
336   Square ksq = king_square(FindPinned ? c : opposite_color(c));
337
338   // Pinners are sliders, not checkers, that give check when
339   // candidate pinned is removed.
340   pinners =  (rooks_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & RookPseudoAttacks[ksq])
341            | (bishops_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & BishopPseudoAttacks[ksq]);
342
343   if (FindPinned && pinners)
344       pinners &= ~st->checkersBB;
345
346   while (pinners)
347   {
348       Square s = pop_1st_bit(&pinners);
349       Bitboard b = squares_between(s, ksq) & occupied_squares();
350
351       assert(b);
352
353       if (  !(b & (b - 1)) // Only one bit set?
354           && (b & pieces_of_color(c))) // Is an our piece?
355           result |= b;
356   }
357   return result;
358 }
359
360
361 /// Position:pinned_pieces() returns a bitboard of all pinned (against the
362 /// king) pieces for the given color.
363
364 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
365
366   return hidden_checkers<true>(c);
367 }
368
369
370 /// Position:discovered_check_candidates() returns a bitboard containing all
371 /// pieces for the given side which are candidates for giving a discovered
372 /// check.
373
374 Bitboard Position::discovered_check_candidates(Color c) const {
375
376   return hidden_checkers<false>(c);
377 }
378
379 /// Position::attacks_to() computes a bitboard containing all pieces which
380 /// attacks a given square. There are two versions of this function: One
381 /// which finds attackers of both colors, and one which only finds the
382 /// attackers for one side.
383
384 Bitboard Position::attacks_to(Square s) const {
385
386   return  (pawn_attacks(BLACK, s)   & pawns(WHITE))
387         | (pawn_attacks(WHITE, s)   & pawns(BLACK))
388         | (piece_attacks<KNIGHT>(s) & pieces_of_type(KNIGHT))
389         | (piece_attacks<ROOK>(s)   & rooks_and_queens())
390         | (piece_attacks<BISHOP>(s) & bishops_and_queens())
391         | (piece_attacks<KING>(s)   & pieces_of_type(KING));
392 }
393
394 /// Position::piece_attacks_square() tests whether the piece on square f
395 /// attacks square t.
396
397 bool Position::piece_attacks_square(Piece p, Square f, Square t) const {
398
399   assert(square_is_ok(f));
400   assert(square_is_ok(t));
401
402   switch (p)
403   {
404   case WP:          return pawn_attacks_square(WHITE, f, t);
405   case BP:          return pawn_attacks_square(BLACK, f, t);
406   case WN: case BN: return piece_attacks_square<KNIGHT>(f, t);
407   case WB: case BB: return piece_attacks_square<BISHOP>(f, t);
408   case WR: case BR: return piece_attacks_square<ROOK>(f, t);
409   case WQ: case BQ: return piece_attacks_square<QUEEN>(f, t);
410   case WK: case BK: return piece_attacks_square<KING>(f, t);
411   default: break;
412   }
413   return false;
414 }
415
416
417 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
418 /// position attacks a given square.
419
420 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
421
422   assert(move_is_ok(m));
423   assert(square_is_ok(s));
424
425   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
426
427   assert(square_is_occupied(f));
428
429   if (piece_attacks_square(piece_on(f), t, s))
430       return true;
431
432   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
433   Bitboard occ = occupied_squares();
434   Color us = color_of_piece_on(f);
435   clear_bit(&occ, f);
436   set_bit(&occ, t);
437   Bitboard xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ) & rooks_and_queens())
438                    |(bishop_attacks_bb(s, occ) & bishops_and_queens())) & pieces_of_color(us);
439
440   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
441   // and are not already existent ones.
442   return xray && (xray ^ (xray & piece_attacks<QUEEN>(s)));
443 }
444
445
446 /// Position::find_checkers() computes the checkersBB bitboard, which
447 /// contains a nonzero bit for each checking piece (0, 1 or 2). It
448 /// currently works by calling Position::attacks_to, which is probably
449 /// inefficient. Consider rewriting this function to use the last move
450 /// played, like in non-bitboard versions of Glaurung.
451
452 void Position::find_checkers() {
453
454   Color us = side_to_move();
455   st->checkersBB = attacks_to(king_square(us), opposite_color(us));
456 }
457
458
459 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
460
461 bool Position::pl_move_is_legal(Move m) const {
462
463   return pl_move_is_legal(m, pinned_pieces(side_to_move()));
464 }
465
466 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
467
468   assert(is_ok());
469   assert(move_is_ok(m));
470   assert(pinned == pinned_pieces(side_to_move()));
471
472   // If we're in check, all pseudo-legal moves are legal, because our
473   // check evasion generator only generates true legal moves.
474   if (is_check())
475       return true;
476
477   // Castling moves are checked for legality during move generation.
478   if (move_is_castle(m))
479       return true;
480
481   Color us = side_to_move();
482   Square from = move_from(m);
483   Square ksq = king_square(us);
484
485   assert(color_of_piece_on(from) == us);
486   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(us, KING));
487
488   // En passant captures are a tricky special case.  Because they are
489   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
490   // after the move is made
491   if (move_is_ep(m))
492   {
493       Color them = opposite_color(us);
494       Square to = move_to(m);
495       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
496       Bitboard b = occupied_squares();
497
498       assert(to == ep_square());
499       assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
500       assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
501       assert(piece_on(to) == EMPTY);
502
503       clear_bit(&b, from);
504       clear_bit(&b, capsq);
505       set_bit(&b, to);
506
507       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(them))
508             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(them));
509   }
510
511   // If the moving piece is a king, check whether the destination
512   // square is attacked by the opponent.
513   if (from == ksq)
514       return !(square_is_attacked(move_to(m), opposite_color(us)));
515
516   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
517   // is moving along the ray towards or away from the king.
518   return (   !pinned
519           || !bit_is_set(pinned, from)
520           || (direction_between_squares(from, ksq) == direction_between_squares(move_to(m), ksq)));
521 }
522
523
524 /// Position::move_is_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
525
526 bool Position::move_is_check(Move m) const {
527
528   Bitboard dc = discovered_check_candidates(side_to_move());
529   return move_is_check(m, dc);
530 }
531
532 bool Position::move_is_check(Move m, Bitboard dcCandidates) const {
533
534   assert(is_ok());
535   assert(move_is_ok(m));
536   assert(dcCandidates == discovered_check_candidates(side_to_move()));
537
538   Color us = side_to_move();
539   Color them = opposite_color(us);
540   Square from = move_from(m);
541   Square to = move_to(m);
542   Square ksq = king_square(them);
543
544   assert(color_of_piece_on(from) == us);
545   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(them, KING));
546
547   // Proceed according to the type of the moving piece
548   switch (type_of_piece_on(from))
549   {
550   case PAWN:
551
552       if (bit_is_set(pawn_attacks(them, ksq), to)) // Normal check?
553           return true;
554
555       if (   dcCandidates // Discovered check?
556           && bit_is_set(dcCandidates, from)
557           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
558           return true;
559
560       if (move_promotion(m)) // Promotion with check?
561       {
562           Bitboard b = occupied_squares();
563           clear_bit(&b, from);
564
565           switch (move_promotion(m))
566           {
567           case KNIGHT:
568               return bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(to), ksq);
569           case BISHOP:
570               return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
571           case ROOK:
572               return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
573           case QUEEN:
574               return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
575           default:
576               assert(false);
577           }
578       }
579       // En passant capture with check?  We have already handled the case
580       // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
581       // need to handle is the unusual case of a discovered check through the
582       // captured pawn.
583       else if (move_is_ep(m))
584       {
585           Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
586           Bitboard b = occupied_squares();
587           clear_bit(&b, from);
588           clear_bit(&b, capsq);
589           set_bit(&b, to);
590           return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(us))
591                 ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(us));
592       }
593       return false;
594
595   // Test discovered check and normal check according to piece type
596   case KNIGHT:
597     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
598           || bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(ksq), to);
599
600   case BISHOP:
601     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
602           || (   direction_between_squares(ksq, to) != DIR_NONE
603               && bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to));
604
605   case ROOK:
606     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
607           || (   direction_between_squares(ksq, to) != DIR_NONE
608               && bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to));
609
610   case QUEEN:
611       // Discovered checks are impossible!
612       assert(!bit_is_set(dcCandidates, from));
613       return (   direction_between_squares(ksq, to) != DIR_NONE
614               && bit_is_set(piece_attacks<QUEEN>(ksq), to));
615
616   case KING:
617       // Discovered check?
618       if (   bit_is_set(dcCandidates, from)
619           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
620           return true;
621
622       // Castling with check?
623       if (move_is_castle(m))
624       {
625           Square kfrom, kto, rfrom, rto;
626           Bitboard b = occupied_squares();
627           kfrom = from;
628           rfrom = to;
629
630           if (rfrom > kfrom)
631           {
632               kto = relative_square(us, SQ_G1);
633               rto = relative_square(us, SQ_F1);
634           } else {
635               kto = relative_square(us, SQ_C1);
636               rto = relative_square(us, SQ_D1);
637           }
638           clear_bit(&b, kfrom);
639           clear_bit(&b, rfrom);
640           set_bit(&b, rto);
641           set_bit(&b, kto);
642           return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
643       }
644       return false;
645
646   default: // NO_PIECE_TYPE
647       break;
648   }
649   assert(false);
650   return false;
651 }
652
653
654 /// Position::move_is_capture() tests whether a move from the current
655 /// position is a capture. Move must not be MOVE_NONE.
656
657 bool Position::move_is_capture(Move m) const {
658
659   assert(m != MOVE_NONE);
660
661   return (   !square_is_empty(move_to(m))
662           && (color_of_piece_on(move_to(m)) != color_of_piece_on(move_from(m)))
663          )
664          || move_is_ep(m);
665 }
666
667
668 /// Position::update_checkers() udpates chekers info given the move. It is called
669 /// in do_move() and is faster then find_checkers().
670
671 template<PieceType Piece>
672 inline void Position::update_checkers(Bitboard* pCheckersBB, Square ksq, Square from,
673                                       Square to, Bitboard dcCandidates) {
674
675   const bool Bishop = (Piece == QUEEN || Piece == BISHOP);
676   const bool Rook   = (Piece == QUEEN || Piece == ROOK);
677   const bool Slider = Bishop || Rook;
678
679   if (  (   (Bishop && bit_is_set(BishopPseudoAttacks[ksq], to))
680          || (Rook   && bit_is_set(RookPseudoAttacks[ksq], to)))
681       && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to)) // slow, try to early skip
682       set_bit(pCheckersBB, to);
683
684   else if (   Piece != KING
685            && !Slider
686            && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to))
687       set_bit(pCheckersBB, to);
688
689   if (Piece != QUEEN && bit_is_set(dcCandidates, from))
690   {
691       if (Piece != ROOK)
692           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<ROOK>(ksq) & rooks_and_queens(side_to_move()));
693
694       if (Piece != BISHOP)
695           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<BISHOP>(ksq) & bishops_and_queens(side_to_move()));
696   }
697 }
698
699
700 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
701 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal.
702 /// Pseudo-legal moves should be filtered out before this function is called.
703
704 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
705
706   do_move(m, newSt, discovered_check_candidates(side_to_move()));
707 }
708
709 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, Bitboard dcCandidates) {
710
711   assert(is_ok());
712   assert(move_is_ok(m));
713
714   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the
715   // ones which are recalculated from scratch anyway, then switch our state
716   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
717   struct ReducedStateInfo {
718     Key key, pawnKey, materialKey;
719     int castleRights, rule50;
720     Square epSquare;
721     Value mgValue, egValue;
722   };
723
724   memcpy(&newSt, st, sizeof(ReducedStateInfo));
725   newSt.capture = NO_PIECE_TYPE;
726   newSt.previous = st;
727   st = &newSt;
728
729   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
730   // detect repetition draws.
731   history[gamePly] = st->key;
732
733   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
734   // case of non-reversible moves is taken care of later.
735   st->rule50++;
736
737   if (move_is_castle(m))
738       do_castle_move(m);
739   else if (move_promotion(m))
740       do_promotion_move(m);
741   else if (move_is_ep(m))
742       do_ep_move(m);
743   else
744   {
745     Color us = side_to_move();
746     Color them = opposite_color(us);
747     Square from = move_from(m);
748     Square to = move_to(m);
749
750     assert(color_of_piece_on(from) == us);
751     assert(color_of_piece_on(to) == them || piece_on(to) == EMPTY);
752
753     PieceType piece = type_of_piece_on(from);
754
755     st->capture = type_of_piece_on(to);
756
757     if (st->capture)
758       do_capture_move(st->capture, them, to);
759
760     // Move the piece
761     clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
762     clear_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
763     clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
764     set_bit(&(byColorBB[us]), to);
765     set_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
766     set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
767     board[to] = board[from];
768     board[from] = EMPTY;
769
770     // Update hash key
771     st->key ^= zobrist[us][piece][from] ^ zobrist[us][piece][to];
772
773     // Update incremental scores
774     st->mgValue -= pst<MidGame>(us, piece, from);
775     st->mgValue += pst<MidGame>(us, piece, to);
776     st->egValue -= pst<EndGame>(us, piece, from);
777     st->egValue += pst<EndGame>(us, piece, to);
778
779     // If the moving piece was a king, update the king square
780     if (piece == KING)
781         kingSquare[us] = to;
782
783     // Reset en passant square
784     if (st->epSquare != SQ_NONE)
785     {
786         st->key ^= zobEp[st->epSquare];
787         st->epSquare = SQ_NONE;
788     }
789
790     // If the moving piece was a pawn do some special extra work
791     if (piece == PAWN)
792     {
793         // Reset rule 50 draw counter
794         st->rule50 = 0;
795
796         // Update pawn hash key
797         st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
798
799         // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
800         if (abs(int(to) - int(from)) == 16)
801         {
802             if (   (us == WHITE && (pawn_attacks(WHITE, from + DELTA_N) & pawns(BLACK)))
803                 || (us == BLACK && (pawn_attacks(BLACK, from + DELTA_S) & pawns(WHITE))))
804             {
805                 st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
806                 st->key ^= zobEp[st->epSquare];
807             }
808         }
809     }
810
811     // Update piece lists
812     pieceList[us][piece][index[from]] = to;
813     index[to] = index[from];
814
815     // Update castle rights
816     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
817     st->castleRights &= castleRightsMask[from];
818     st->castleRights &= castleRightsMask[to];
819     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
820
821     // Update checkers bitboard, piece must be already moved
822     st->checkersBB = EmptyBoardBB;
823     Square ksq = king_square(them);
824     switch (piece)
825     {
826     case PAWN:   update_checkers<PAWN>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
827     case KNIGHT: update_checkers<KNIGHT>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates); break;
828     case BISHOP: update_checkers<BISHOP>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates); break;
829     case ROOK:   update_checkers<ROOK>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
830     case QUEEN:  update_checkers<QUEEN>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);  break;
831     case KING:   update_checkers<KING>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
832     default: assert(false); break;
833     }
834   }
835
836   // Finish
837   st->key ^= zobSideToMove;
838   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
839   gamePly++;
840
841   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
842   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
843
844   assert(is_ok());
845 }
846
847
848 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
849 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
850
851 void Position::do_capture_move(PieceType capture, Color them, Square to) {
852
853     assert(capture != KING);
854
855     // Remove captured piece
856     clear_bit(&(byColorBB[them]), to);
857     clear_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
858
859     // Update hash key
860     st->key ^= zobrist[them][capture][to];
861
862     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key
863     if (capture == PAWN)
864         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][to];
865
866     // Update incremental scores
867     st->mgValue -= pst<MidGame>(them, capture, to);
868     st->egValue -= pst<EndGame>(them, capture, to);
869
870     // Update material
871     if (capture != PAWN)
872         npMaterial[them] -= piece_value_midgame(capture);
873
874     // Update material hash key
875     st->materialKey ^= zobMaterial[them][capture][pieceCount[them][capture]];
876
877     // Update piece count
878     pieceCount[them][capture]--;
879
880     // Update piece list
881     pieceList[them][capture][index[to]] = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
882     index[pieceList[them][capture][index[to]]] = index[to];
883
884     // Reset rule 50 counter
885     st->rule50 = 0;
886 }
887
888
889 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
890 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
891 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
892 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
893
894 void Position::do_castle_move(Move m) {
895
896   assert(is_ok());
897   assert(move_is_ok(m));
898   assert(move_is_castle(m));
899
900   Color us = side_to_move();
901   Color them = opposite_color(us);
902
903   // Find source squares for king and rook
904   Square kfrom = move_from(m);
905   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
906   Square kto, rto;
907
908   assert(piece_on(kfrom) == piece_of_color_and_type(us, KING));
909   assert(piece_on(rfrom) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
910
911   // Find destination squares for king and rook
912   if (rfrom > kfrom) // O-O
913   {
914       kto = relative_square(us, SQ_G1);
915       rto = relative_square(us, SQ_F1);
916   } else { // O-O-O
917       kto = relative_square(us, SQ_C1);
918       rto = relative_square(us, SQ_D1);
919   }
920
921   // Remove pieces from source squares
922   clear_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
923   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
924   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
925   clear_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
926   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
927   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
928
929   // Put pieces on destination squares
930   set_bit(&(byColorBB[us]), kto);
931   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
932   set_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
933   set_bit(&(byColorBB[us]), rto);
934   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
935   set_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
936
937   // Update board array
938   board[kfrom] = board[rfrom] = EMPTY;
939   board[kto] = piece_of_color_and_type(us, KING);
940   board[rto] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
941
942   // Update king square
943   kingSquare[us] = kto;
944
945   // Update piece lists
946   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
947   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
948   int tmp = index[rfrom];
949   index[kto] = index[kfrom];
950   index[rto] = tmp;
951
952   // Update incremental scores
953   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, KING, kfrom);
954   st->mgValue += pst<MidGame>(us, KING, kto);
955   st->egValue -= pst<EndGame>(us, KING, kfrom);
956   st->egValue += pst<EndGame>(us, KING, kto);
957   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, ROOK, rfrom);
958   st->mgValue += pst<MidGame>(us, ROOK, rto);
959   st->egValue -= pst<EndGame>(us, ROOK, rfrom);
960   st->egValue += pst<EndGame>(us, ROOK, rto);
961
962   // Update hash key
963   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
964   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
965
966   // Clear en passant square
967   if (st->epSquare != SQ_NONE)
968   {
969       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
970       st->epSquare = SQ_NONE;
971   }
972
973   // Update castling rights
974   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
975   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
976   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
977
978   // Reset rule 50 counter
979   st->rule50 = 0;
980
981   // Update checkers BB
982   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
983 }
984
985
986 /// Position::do_promotion_move() is a private method used to make a promotion
987 /// move. It is called from the main Position::do_move function.
988
989 void Position::do_promotion_move(Move m) {
990
991   Color us, them;
992   Square from, to;
993   PieceType promotion;
994
995   assert(is_ok());
996   assert(move_is_ok(m));
997   assert(move_promotion(m));
998
999   us = side_to_move();
1000   them = opposite_color(us);
1001   from = move_from(m);
1002   to = move_to(m);
1003
1004   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1005   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1006   assert(color_of_piece_on(to) == them || square_is_empty(to));
1007
1008   st->capture = type_of_piece_on(to);
1009
1010   if (st->capture)
1011     do_capture_move(st->capture, them, to);
1012
1013   // Remove pawn
1014   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1015   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1016   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1017   board[from] = EMPTY;
1018
1019   // Insert promoted piece
1020   promotion = move_promotion(m);
1021   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1022   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1023   set_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1024   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1025   board[to] = piece_of_color_and_type(us, promotion);
1026
1027   // Update hash key
1028   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][promotion][to];
1029
1030   // Update pawn hash key
1031   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from];
1032
1033   // Update material key
1034   st->materialKey ^= zobMaterial[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1035   st->materialKey ^= zobMaterial[us][promotion][pieceCount[us][promotion]+1];
1036
1037   // Update piece counts
1038   pieceCount[us][PAWN]--;
1039   pieceCount[us][promotion]++;
1040
1041   // Update piece lists
1042   pieceList[us][PAWN][index[from]] = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1043   index[pieceList[us][PAWN][index[from]]] = index[from];
1044   pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1] = to;
1045   index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
1046
1047   // Update incremental scores
1048   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1049   st->mgValue += pst<MidGame>(us, promotion, to);
1050   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1051   st->egValue += pst<EndGame>(us, promotion, to);
1052
1053   // Update material
1054   npMaterial[us] += piece_value_midgame(promotion);
1055
1056   // Clear the en passant square
1057   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1058   {
1059       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1060       st->epSquare = SQ_NONE;
1061   }
1062
1063   // Update castle rights
1064   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1065   st->castleRights &= castleRightsMask[to];
1066   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1067
1068   // Reset rule 50 counter
1069   st->rule50 = 0;
1070
1071   // Update checkers BB
1072   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1073 }
1074
1075
1076 /// Position::do_ep_move() is a private method used to make an en passant
1077 /// capture. It is called from the main Position::do_move function.
1078
1079 void Position::do_ep_move(Move m) {
1080
1081   Color us, them;
1082   Square from, to, capsq;
1083
1084   assert(is_ok());
1085   assert(move_is_ok(m));
1086   assert(move_is_ep(m));
1087
1088   us = side_to_move();
1089   them = opposite_color(us);
1090   from = move_from(m);
1091   to = move_to(m);
1092   capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1093
1094   assert(to == st->epSquare);
1095   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1096   assert(piece_on(to) == EMPTY);
1097   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1098   assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
1099
1100   // Remove captured piece
1101   clear_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1102   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1103   clear_bit(&(byTypeBB[0]), capsq); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1104   board[capsq] = EMPTY;
1105
1106   // Remove moving piece from source square
1107   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1108   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1109   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1110
1111   // Put moving piece on destination square
1112   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1113   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1114   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1115   board[to] = board[from];
1116   board[from] = EMPTY;
1117
1118   // Update material hash key
1119   st->materialKey ^= zobMaterial[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1120
1121   // Update piece count
1122   pieceCount[them][PAWN]--;
1123
1124   // Update piece list
1125   pieceList[us][PAWN][index[from]] = to;
1126   index[to] = index[from];
1127   pieceList[them][PAWN][index[capsq]] = pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1128   index[pieceList[them][PAWN][index[capsq]]] = index[capsq];
1129
1130   // Update hash key
1131   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1132   st->key ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1133   st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1134
1135   // Update pawn hash key
1136   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1137   st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1138
1139   // Update incremental scores
1140   st->mgValue -= pst<MidGame>(them, PAWN, capsq);
1141   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1142   st->mgValue += pst<MidGame>(us, PAWN, to);
1143   st->egValue -= pst<EndGame>(them, PAWN, capsq);
1144   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1145   st->egValue += pst<EndGame>(us, PAWN, to);
1146
1147   // Reset en passant square
1148   st->epSquare = SQ_NONE;
1149
1150   // Reset rule 50 counter
1151   st->rule50 = 0;
1152
1153   // Update checkers BB
1154   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1155 }
1156
1157
1158 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1159 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1160
1161 void Position::undo_move(Move m) {
1162
1163   assert(is_ok());
1164   assert(move_is_ok(m));
1165
1166   gamePly--;
1167   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1168
1169   if (move_is_castle(m))
1170       undo_castle_move(m);
1171   else if (move_promotion(m))
1172       undo_promotion_move(m);
1173   else if (move_is_ep(m))
1174       undo_ep_move(m);
1175   else
1176   {
1177       Color us, them;
1178       Square from, to;
1179       PieceType piece;
1180
1181       us = side_to_move();
1182       them = opposite_color(us);
1183       from = move_from(m);
1184       to = move_to(m);
1185
1186       assert(piece_on(from) == EMPTY);
1187       assert(color_of_piece_on(to) == us);
1188
1189       // Put the piece back at the source square
1190       piece = type_of_piece_on(to);
1191       set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1192       set_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
1193       set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1194       board[from] = piece_of_color_and_type(us, piece);
1195
1196       // Clear the destination square
1197       clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1198       clear_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
1199       clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1200
1201       // If the moving piece was a king, update the king square
1202       if (piece == KING)
1203           kingSquare[us] = from;
1204
1205       // Update piece list
1206       pieceList[us][piece][index[to]] = from;
1207       index[from] = index[to];
1208
1209       if (st->capture)
1210       {
1211           assert(st->capture != KING);
1212
1213           // Replace the captured piece
1214           set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1215           set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1216           set_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1217           board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1218
1219           // Update material
1220           if (st->capture != PAWN)
1221               npMaterial[them] += piece_value_midgame(st->capture);
1222
1223           // Update piece list
1224           pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1225           index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1226
1227           // Update piece count
1228           pieceCount[them][st->capture]++;
1229       } else
1230           board[to] = EMPTY;
1231   }
1232
1233   // Finally point our state pointer back to the previous state
1234   st = st->previous;
1235
1236   assert(is_ok());
1237 }
1238
1239
1240 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1241 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1242 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1243 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1244
1245 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1246
1247   assert(move_is_ok(m));
1248   assert(move_is_castle(m));
1249
1250   // When we have arrived here, some work has already been done by
1251   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1252   // so the code below is correct.
1253   Color us = side_to_move();
1254
1255   // Find source squares for king and rook
1256   Square kfrom = move_from(m);
1257   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1258   Square kto, rto;
1259
1260   // Find destination squares for king and rook
1261   if (rfrom > kfrom) // O-O
1262   {
1263       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1264       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1265   } else { // O-O-O
1266       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1267       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1268   }
1269
1270   assert(piece_on(kto) == piece_of_color_and_type(us, KING));
1271   assert(piece_on(rto) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
1272
1273   // Remove pieces from destination squares
1274   clear_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1275   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1276   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1277   clear_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1278   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1279   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1280
1281   // Put pieces on source squares
1282   set_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1283   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1284   set_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1285   set_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1286   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1287   set_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1288
1289   // Update board
1290   board[rto] = board[kto] = EMPTY;
1291   board[rfrom] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
1292   board[kfrom] = piece_of_color_and_type(us, KING);
1293
1294   // Update king square
1295   kingSquare[us] = kfrom;
1296
1297   // Update piece lists
1298   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1299   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1300   int tmp = index[rto];  // Necessary because we may have rto == kfrom in FRC.
1301   index[kfrom] = index[kto];
1302   index[rfrom] = tmp;
1303 }
1304
1305
1306 /// Position::undo_promotion_move() is a private method used to unmake a
1307 /// promotion move. It is called from the main Position::do_move
1308 /// function.
1309
1310 void Position::undo_promotion_move(Move m) {
1311
1312   Color us, them;
1313   Square from, to;
1314   PieceType promotion;
1315
1316   assert(move_is_ok(m));
1317   assert(move_promotion(m));
1318
1319   // When we have arrived here, some work has already been done by
1320   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1321   // so the code below is correct.
1322   us = side_to_move();
1323   them = opposite_color(us);
1324   from = move_from(m);
1325   to = move_to(m);
1326
1327   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1328   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1329
1330   // Remove promoted piece
1331   promotion = move_promotion(m);
1332   assert(piece_on(to)==piece_of_color_and_type(us, promotion));
1333   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1334   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1335   clear_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1336   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1337
1338   // Insert pawn at source square
1339   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1340   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1341   set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1342   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1343
1344   // Update material
1345   npMaterial[us] -= piece_value_midgame(promotion);
1346
1347   // Update piece list
1348   pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = from;
1349   index[from] = pieceCount[us][PAWN];
1350   pieceList[us][promotion][index[to]] =
1351     pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1];
1352   index[pieceList[us][promotion][index[to]]] = index[to];
1353
1354   // Update piece counts
1355   pieceCount[us][promotion]--;
1356   pieceCount[us][PAWN]++;
1357
1358   if (st->capture)
1359   {
1360       assert(st->capture != KING);
1361
1362       // Insert captured piece:
1363       set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1364       set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1365       set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1366       board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1367
1368       // Update material. Because the move is a promotion move, we know
1369       // that the captured piece cannot be a pawn.
1370       assert(st->capture != PAWN);
1371       npMaterial[them] += piece_value_midgame(st->capture);
1372
1373       // Update piece list
1374       pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1375       index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1376
1377       // Update piece count
1378       pieceCount[them][st->capture]++;
1379   } else
1380       board[to] = EMPTY;
1381 }
1382
1383
1384 /// Position::undo_ep_move() is a private method used to unmake an en passant
1385 /// capture. It is called from the main Position::undo_move function.
1386
1387 void Position::undo_ep_move(Move m) {
1388
1389   assert(move_is_ok(m));
1390   assert(move_is_ep(m));
1391
1392   // When we have arrived here, some work has already been done by
1393   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1394   // so the code below is correct.
1395   Color us = side_to_move();
1396   Color them = opposite_color(us);
1397   Square from = move_from(m);
1398   Square to = move_to(m);
1399   Square capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1400
1401   assert(to == st->previous->epSquare);
1402   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1403   assert(piece_on(to) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1404   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1405   assert(piece_on(capsq) == EMPTY);
1406
1407   // Replace captured piece
1408   set_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1409   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1410   set_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1411   board[capsq] = piece_of_color_and_type(them, PAWN);
1412
1413   // Remove moving piece from destination square
1414   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1415   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1416   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1417   board[to] = EMPTY;
1418
1419   // Replace moving piece at source square
1420   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1421   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1422   set_bit(&(byTypeBB[0]), from);
1423   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1424
1425   // Update piece list:
1426   pieceList[us][PAWN][index[to]] = from;
1427   index[from] = index[to];
1428   pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]] = capsq;
1429   index[capsq] = pieceCount[them][PAWN];
1430
1431   // Update piece count:
1432   pieceCount[them][PAWN]++;
1433 }
1434
1435
1436 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1437 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1438
1439 void Position::do_null_move(StateInfo& backupSt) {
1440
1441   assert(is_ok());
1442   assert(!is_check());
1443
1444   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1445   // StateInfo object. In the case of a null move, the only thing we need to
1446   // remember is the last move made and the en passant square.
1447   // Note that differently from normal case here backupSt is actually used as
1448   // a backup storage not as a new state to be used.
1449   backupSt.lastMove = st->lastMove;
1450   backupSt.epSquare = st->epSquare;
1451   backupSt.previous = st->previous;
1452   st->previous = &backupSt;
1453
1454   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1455   // detect repetition draws.
1456   history[gamePly] = st->key;
1457
1458   // Update the necessary information
1459   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1460   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1461       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1462
1463   st->epSquare = SQ_NONE;
1464   st->rule50++;
1465   gamePly++;
1466   st->key ^= zobSideToMove;
1467
1468   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1469   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1470
1471   assert(is_ok());
1472 }
1473
1474
1475 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1476
1477 void Position::undo_null_move() {
1478
1479   assert(is_ok());
1480   assert(!is_check());
1481
1482   // Restore information from the our backup StateInfo object
1483   st->lastMove = st->previous->lastMove;
1484   st->epSquare = st->previous->epSquare;
1485   st->previous = st->previous->previous;
1486
1487   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1488       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1489
1490   // Update the necessary information
1491   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1492   st->rule50--;
1493   gamePly--;
1494   st->key ^= zobSideToMove;
1495
1496   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1497   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1498
1499   assert(is_ok());
1500 }
1501
1502
1503 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1504 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1505 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1506 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1507 /// not yet understand promotions captures.
1508
1509 int Position::see(Square to) const {
1510
1511   assert(square_is_ok(to));
1512   return see(SQ_NONE, to);
1513 }
1514
1515 int Position::see(Move m) const {
1516
1517   assert(move_is_ok(m));
1518   return see(move_from(m), move_to(m));
1519 }
1520
1521 int Position::see(Square from, Square to) const {
1522
1523   // Material values
1524   static const int seeValues[18] = {
1525     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1526        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1527     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1528        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1529     0, 0
1530   };
1531
1532   Bitboard attackers, occ, b;
1533
1534   assert(square_is_ok(from) || from == SQ_NONE);
1535   assert(square_is_ok(to));
1536
1537   // Initialize colors
1538   Color us = (from != SQ_NONE ? color_of_piece_on(from) : opposite_color(color_of_piece_on(to)));
1539   Color them = opposite_color(us);
1540
1541   // Initialize pieces
1542   Piece piece = piece_on(from);
1543   Piece capture = piece_on(to);
1544
1545   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1546   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1547   occ = occupied_squares();
1548
1549   // Handle en passant moves
1550   if (st->epSquare == to && type_of_piece_on(from) == PAWN)
1551   {
1552       assert(capture == EMPTY);
1553
1554       Square capQq = (side_to_move() == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1555       capture = piece_on(capQq);
1556
1557       assert(type_of_piece_on(capQq) == PAWN);
1558
1559       // Remove the captured pawn
1560       clear_bit(&occ, capQq);
1561   }
1562
1563   while (true)
1564   {
1565       clear_bit(&occ, from);
1566       attackers =  (rook_attacks_bb(to, occ)   & rooks_and_queens())
1567                  | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens())
1568                  | (piece_attacks<KNIGHT>(to)  & knights())
1569                  | (piece_attacks<KING>(to)    & kings())
1570                  | (pawn_attacks(WHITE, to)    & pawns(BLACK))
1571                  | (pawn_attacks(BLACK, to)    & pawns(WHITE));
1572
1573       if (from != SQ_NONE)
1574           break;
1575
1576       // If we don't have any attacker we are finished
1577       if ((attackers & pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
1578           return 0;
1579
1580       // Locate the least valuable attacker to the destination square
1581       // and use it to initialize from square.
1582       PieceType pt;
1583       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt)); pt++)
1584           assert(pt < KING);
1585
1586       from = first_1(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt));
1587       piece = piece_on(from);
1588   }
1589
1590   // If the opponent has no attackers we are finished
1591   if ((attackers & pieces_of_color(them)) == EmptyBoardBB)
1592       return seeValues[capture];
1593
1594   attackers &= occ; // Remove the moving piece
1595
1596   // The destination square is defended, which makes things rather more
1597   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1598   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1599   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1600   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1601   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1602   int lastCapturingPieceValue = seeValues[piece];
1603   int swapList[32], n = 1;
1604   Color c = them;
1605   PieceType pt;
1606
1607   swapList[0] = seeValues[capture];
1608
1609   do {
1610       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1611       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1612       // that the side to move still has at least one attacker left.
1613       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt)); pt++)
1614           assert(pt < KING);
1615
1616       // Remove the attacker we just found from the 'attackers' bitboard,
1617       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1618       b = attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt);
1619       occ ^= (b & (~b + 1));
1620       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occ) & rooks_and_queens())
1621                   | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens());
1622
1623       attackers &= occ;
1624
1625       // Add the new entry to the swap list
1626       assert(n < 32);
1627       swapList[n] = -swapList[n - 1] + lastCapturingPieceValue;
1628       n++;
1629
1630       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to move
1631       // before beginning the next iteration
1632       lastCapturingPieceValue = seeValues[pt];
1633       c = opposite_color(c);
1634
1635       // Stop after a king capture
1636       if (pt == KING && (attackers & pieces_of_color(c)))
1637       {
1638           assert(n < 32);
1639           swapList[n++] = 100;
1640           break;
1641       }
1642   } while (attackers & pieces_of_color(c));
1643
1644   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1645   // achievable score from the point of view of the side to move
1646   while (--n)
1647       swapList[n-1] = Min(-swapList[n], swapList[n-1]);
1648
1649   return swapList[0];
1650 }
1651
1652
1653 /// Position::setStartState() copies the content of the argument
1654 /// inside startState and makes st point to it. This is needed
1655 /// when the st pointee could become stale, as example because
1656 /// the caller is about to going out of scope.
1657
1658 void Position::setStartState(const StateInfo& s) {
1659
1660   startState = s;
1661   st = &startState;
1662 }
1663
1664
1665 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1666 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1667
1668 void Position::clear() {
1669
1670   st = &startState;
1671   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1672   st->epSquare = SQ_NONE;
1673
1674   memset(index, 0, sizeof(int) * 64);
1675   memset(byColorBB, 0, sizeof(Bitboard) * 2);
1676
1677   for (int i = 0; i < 64; i++)
1678       board[i] = EMPTY;
1679
1680   for (int i = 0; i < 7; i++)
1681   {
1682       byTypeBB[i] = EmptyBoardBB;
1683       pieceCount[0][i] = pieceCount[1][i] = 0;
1684       for (int j = 0; j < 8; j++)
1685           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1686   }
1687
1688   sideToMove = WHITE;
1689   gamePly = 0;
1690   initialKFile = FILE_E;
1691   initialKRFile = FILE_H;
1692   initialQRFile = FILE_A;
1693 }
1694
1695
1696 /// Position::reset_game_ply() simply sets gamePly to 0. It is used from the
1697 /// UCI interface code, whenever a non-reversible move is made in a
1698 /// 'position fen <fen> moves m1 m2 ...' command.  This makes it possible
1699 /// for the program to handle games of arbitrary length, as long as the GUI
1700 /// handles draws by the 50 move rule correctly.
1701
1702 void Position::reset_game_ply() {
1703
1704   gamePly = 0;
1705 }
1706
1707
1708 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1709 /// updating the board array, bitboards, and piece counts.
1710
1711 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1712
1713   Color c = color_of_piece(p);
1714   PieceType pt = type_of_piece(p);
1715
1716   board[s] = p;
1717   index[s] = pieceCount[c][pt];
1718   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1719
1720   set_bit(&(byTypeBB[pt]), s);
1721   set_bit(&(byColorBB[c]), s);
1722   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1723
1724   pieceCount[c][pt]++;
1725
1726   if (pt == KING)
1727       kingSquare[c] = s;
1728 }
1729
1730
1731 /// Position::allow_oo() gives the given side the right to castle kingside.
1732 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1733
1734 void Position::allow_oo(Color c) {
1735
1736   st->castleRights |= (1 + int(c));
1737 }
1738
1739
1740 /// Position::allow_ooo() gives the given side the right to castle queenside.
1741 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1742
1743 void Position::allow_ooo(Color c) {
1744
1745   st->castleRights |= (4 + 4*int(c));
1746 }
1747
1748
1749 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1750 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1751 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1752 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1753
1754 Key Position::compute_key() const {
1755
1756   Key result = Key(0ULL);
1757
1758   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1759       if (square_is_occupied(s))
1760           result ^= zobrist[color_of_piece_on(s)][type_of_piece_on(s)][s];
1761
1762   if (ep_square() != SQ_NONE)
1763       result ^= zobEp[ep_square()];
1764
1765   result ^= zobCastle[st->castleRights];
1766   if (side_to_move() == BLACK)
1767       result ^= zobSideToMove;
1768
1769   return result;
1770 }
1771
1772
1773 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1774 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1775 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1776 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1777 /// debug mode.
1778
1779 Key Position::compute_pawn_key() const {
1780
1781   Key result = Key(0ULL);
1782   Bitboard b;
1783   Square s;
1784
1785   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1786   {
1787       b = pawns(c);
1788       while(b)
1789       {
1790           s = pop_1st_bit(&b);
1791           result ^= zobrist[c][PAWN][s];
1792       }
1793   }
1794   return result;
1795 }
1796
1797
1798 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1799 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1800 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1801 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1802 /// debug mode.
1803
1804 Key Position::compute_material_key() const {
1805
1806   Key result = Key(0ULL);
1807   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1808       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1809       {
1810           int count = piece_count(c, pt);
1811           for (int i = 0; i <= count; i++)
1812               result ^= zobMaterial[c][pt][i];
1813       }
1814   return result;
1815 }
1816
1817
1818 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1819 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1820 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1821 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1822 template<Position::GamePhase Phase>
1823 Value Position::compute_value() const {
1824
1825   Value result = Value(0);
1826   Bitboard b;
1827   Square s;
1828
1829   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1830       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1831       {
1832           b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1833           while(b)
1834           {
1835               s = pop_1st_bit(&b);
1836               assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1837               result += pst<Phase>(c, pt, s);
1838           }
1839       }
1840
1841   const Value TempoValue = (Phase == MidGame ? TempoValueMidgame : TempoValueEndgame);
1842   result += (side_to_move() == WHITE)? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2;
1843   return result;
1844 }
1845
1846
1847 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1848 /// game material score for the given side. Material scores are updated
1849 /// incrementally during the search, this function is only used while
1850 /// initializing a new Position object.
1851
1852 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1853
1854   Value result = Value(0);
1855
1856   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1857   {
1858       Bitboard b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1859       while (b)
1860       {
1861           assert(piece_on(first_1(b)) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1862           pop_1st_bit(&b);
1863           result += piece_value_midgame(pt);
1864       }
1865   }
1866   return result;
1867 }
1868
1869
1870 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1871 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1872 /// must be done by the search.
1873
1874 bool Position::is_draw() const {
1875
1876   // Draw by material?
1877   if (   !pawns()
1878       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1879       return true;
1880
1881   // Draw by the 50 moves rule?
1882   if (st->rule50 > 100 || (st->rule50 == 100 && !is_check()))
1883       return true;
1884
1885   // Draw by repetition?
1886   for (int i = 2; i < Min(gamePly, st->rule50); i += 2)
1887       if (history[gamePly - i] == st->key)
1888           return true;
1889
1890   return false;
1891 }
1892
1893
1894 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1895 /// side to move is checkmated.
1896
1897 bool Position::is_mate() const {
1898
1899   MoveStack moves[256];
1900
1901   return is_check() && !generate_evasions(*this, moves, pinned_pieces(sideToMove));
1902 }
1903
1904
1905 /// Position::has_mate_threat() tests whether a given color has a mate in one
1906 /// from the current position. This function is quite slow, but it doesn't
1907 /// matter, because it is currently only called from PV nodes, which are rare.
1908
1909 bool Position::has_mate_threat(Color c) {
1910
1911   StateInfo st1, st2;
1912   Color stm = side_to_move();
1913
1914   // The following lines are useless and silly, but prevents gcc from
1915   // emitting a stupid warning stating that u1.lastMove and u1.epSquare might
1916   // be used uninitialized.
1917   st1.lastMove = st->lastMove;
1918   st1.epSquare = st->epSquare;
1919
1920   if (is_check())
1921       return false;
1922
1923   // If the input color is not equal to the side to move, do a null move
1924   if (c != stm)
1925       do_null_move(st1);
1926
1927   MoveStack mlist[120];
1928   int count;
1929   bool result = false;
1930
1931   // Generate legal moves
1932   count = generate_legal_moves(*this, mlist);
1933
1934   // Loop through the moves, and see if one of them is mate
1935   for (int i = 0; i < count; i++)
1936   {
1937       do_move(mlist[i].move, st2);
1938       if (is_mate())
1939           result = true;
1940
1941       undo_move(mlist[i].move);
1942   }
1943
1944   // Undo null move, if necessary
1945   if (c != stm)
1946       undo_null_move();
1947
1948   return result;
1949 }
1950
1951
1952 /// Position::init_zobrist() is a static member function which initializes the
1953 /// various arrays used to compute hash keys.
1954
1955 void Position::init_zobrist() {
1956
1957   for(Piece p = WP; p <= BK; p++)
1958       for(Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1959           zobrist[color_of_piece(p)][type_of_piece(p)][s] = genrand_int64();
1960
1961   zobEp[0] = 0ULL;
1962   for(int i = 1; i < 64; i++)
1963       zobEp[i] = genrand_int64();
1964
1965   for(int i = 15; i >= 0; i--)
1966       zobCastle[(i&8) | (i&1) | ((i&2) << 1) | ((i&4) >> 1)] = genrand_int64();
1967
1968   zobSideToMove = genrand_int64();
1969
1970   for (int i = 0; i < 2; i++)
1971       for (int j = 0; j < 8; j++)
1972           for (int k = 0; k < 16; k++)
1973               zobMaterial[i][j][k] = (k > 0)? genrand_int64() : 0LL;
1974
1975   for (int i = 0; i < 16; i++)
1976       zobMaterial[0][KING][i] = zobMaterial[1][KING][i] = 0ULL;
1977 }
1978
1979
1980 /// Position::init_piece_square_tables() initializes the piece square tables.
1981 /// This is a two-step operation:  First, the white halves of the tables are
1982 /// copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays, with a small random number
1983 /// added to each entry if the "Randomness" UCI parameter is non-zero.
1984 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
1985 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
1986
1987 void Position::init_piece_square_tables() {
1988
1989   int r = get_option_value_int("Randomness"), i;
1990   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1991       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
1992       {
1993           i = (r == 0)? 0 : (genrand_int32() % (r*2) - r);
1994           MgPieceSquareTable[p][s] = Value(MgPST[p][s] + i);
1995           EgPieceSquareTable[p][s] = Value(EgPST[p][s] + i);
1996       }
1997
1998   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1999       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
2000       {
2001           MgPieceSquareTable[p][s] = -MgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2002           EgPieceSquareTable[p][s] = -EgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2003       }
2004 }
2005
2006
2007 /// Position::flipped_copy() makes a copy of the input position, but with
2008 /// the white and black sides reversed. This is only useful for debugging,
2009 /// especially for finding evaluation symmetry bugs.
2010
2011 void Position::flipped_copy(const Position &pos) {
2012
2013   assert(pos.is_ok());
2014
2015   clear();
2016
2017   // Board
2018   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2019       if (!pos.square_is_empty(s))
2020           put_piece(Piece(int(pos.piece_on(s)) ^ 8), flip_square(s));
2021
2022   // Side to move
2023   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
2024
2025   // Castling rights
2026   if (pos.can_castle_kingside(WHITE))  allow_oo(BLACK);
2027   if (pos.can_castle_queenside(WHITE)) allow_ooo(BLACK);
2028   if (pos.can_castle_kingside(BLACK))  allow_oo(WHITE);
2029   if (pos.can_castle_queenside(BLACK)) allow_ooo(WHITE);
2030
2031   initialKFile  = pos.initialKFile;
2032   initialKRFile = pos.initialKRFile;
2033   initialQRFile = pos.initialQRFile;
2034
2035   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
2036       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
2037
2038   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO | WHITE_OOO);
2039   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO | BLACK_OOO);
2040   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OO;
2041   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OO;
2042   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OOO;
2043   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OOO;
2044
2045   // En passant square
2046   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
2047       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
2048
2049   // Checkers
2050   find_checkers();
2051
2052   // Hash keys
2053   st->key = compute_key();
2054   st->pawnKey = compute_pawn_key();
2055   st->materialKey = compute_material_key();
2056
2057   // Incremental scores
2058   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
2059   st->egValue = compute_value<EndGame>();
2060
2061   // Material
2062   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
2063   npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
2064
2065   assert(is_ok());
2066 }
2067
2068
2069 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
2070 /// This is meant to be helpful when debugging.
2071
2072 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
2073
2074   // What features of the position should be verified?
2075   static const bool debugBitboards = false;
2076   static const bool debugKingCount = false;
2077   static const bool debugKingCapture = false;
2078   static const bool debugCheckerCount = false;
2079   static const bool debugKey = false;
2080   static const bool debugMaterialKey = false;
2081   static const bool debugPawnKey = false;
2082   static const bool debugIncrementalEval = false;
2083   static const bool debugNonPawnMaterial = false;
2084   static const bool debugPieceCounts = false;
2085   static const bool debugPieceList = false;
2086
2087   if (failedStep) *failedStep = 1;
2088
2089   // Side to move OK?
2090   if (!color_is_ok(side_to_move()))
2091       return false;
2092
2093   // Are the king squares in the position correct?
2094   if (failedStep) (*failedStep)++;
2095   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
2096       return false;
2097
2098   if (failedStep) (*failedStep)++;
2099   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
2100       return false;
2101
2102   // Castle files OK?
2103   if (failedStep) (*failedStep)++;
2104   if (!file_is_ok(initialKRFile))
2105       return false;
2106
2107   if (!file_is_ok(initialQRFile))
2108       return false;
2109
2110   // Do both sides have exactly one king?
2111   if (failedStep) (*failedStep)++;
2112   if (debugKingCount)
2113   {
2114       int kingCount[2] = {0, 0};
2115       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2116           if (type_of_piece_on(s) == KING)
2117               kingCount[color_of_piece_on(s)]++;
2118
2119       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
2120           return false;
2121   }
2122
2123   // Can the side to move capture the opponent's king?
2124   if (failedStep) (*failedStep)++;
2125   if (debugKingCapture)
2126   {
2127       Color us = side_to_move();
2128       Color them = opposite_color(us);
2129       Square ksq = king_square(them);
2130       if (square_is_attacked(ksq, us))
2131           return false;
2132   }
2133
2134   // Is there more than 2 checkers?
2135   if (failedStep) (*failedStep)++;
2136   if (debugCheckerCount && count_1s(st->checkersBB) > 2)
2137       return false;
2138
2139   // Bitboards OK?
2140   if (failedStep) (*failedStep)++;
2141   if (debugBitboards)
2142   {
2143       // The intersection of the white and black pieces must be empty
2144       if ((pieces_of_color(WHITE) & pieces_of_color(BLACK)) != EmptyBoardBB)
2145           return false;
2146
2147       // The union of the white and black pieces must be equal to all
2148       // occupied squares
2149       if ((pieces_of_color(WHITE) | pieces_of_color(BLACK)) != occupied_squares())
2150           return false;
2151
2152       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
2153       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
2154           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
2155               if (p1 != p2 && (pieces_of_type(p1) & pieces_of_type(p2)))
2156                   return false;
2157   }
2158
2159   // En passant square OK?
2160   if (failedStep) (*failedStep)++;
2161   if (ep_square() != SQ_NONE)
2162   {
2163       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
2164       // side to move.
2165       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
2166           return false;
2167   }
2168
2169   // Hash key OK?
2170   if (failedStep) (*failedStep)++;
2171   if (debugKey && st->key != compute_key())
2172       return false;
2173
2174   // Pawn hash key OK?
2175   if (failedStep) (*failedStep)++;
2176   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
2177       return false;
2178
2179   // Material hash key OK?
2180   if (failedStep) (*failedStep)++;
2181   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
2182       return false;
2183
2184   // Incremental eval OK?
2185   if (failedStep) (*failedStep)++;
2186   if (debugIncrementalEval)
2187   {
2188       if (st->mgValue != compute_value<MidGame>())
2189           return false;
2190
2191       if (st->egValue != compute_value<EndGame>())
2192           return false;
2193   }
2194
2195   // Non-pawn material OK?
2196   if (failedStep) (*failedStep)++;
2197   if (debugNonPawnMaterial)
2198   {
2199       if (npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
2200           return false;
2201
2202       if (npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
2203           return false;
2204   }
2205
2206   // Piece counts OK?
2207   if (failedStep) (*failedStep)++;
2208   if (debugPieceCounts)
2209       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2210           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2211               if (pieceCount[c][pt] != count_1s(pieces_of_color_and_type(c, pt)))
2212                   return false;
2213
2214   if (failedStep) (*failedStep)++;
2215   if (debugPieceList)
2216   {
2217       for(Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2218           for(PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2219               for(int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
2220               {
2221                   if (piece_on(piece_list(c, pt, i)) != piece_of_color_and_type(c, pt))
2222                       return false;
2223
2224                   if (index[piece_list(c, pt, i)] != i)
2225                       return false;
2226               }
2227   }
2228   if (failedStep) *failedStep = 0;
2229   return true;
2230 }