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