7d7a0641f91f88240a9e6b1ab34f91e014fa8753
[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) 2008-2013 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cstring>
22 #include <iomanip>
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25 #include <algorithm>
26
27 #include "bitcount.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "notation.h"
30 #include "position.h"
31 #include "psqtab.h"
32 #include "rkiss.h"
33 #include "thread.h"
34 #include "tt.h"
35
36 using std::string;
37 using std::cout;
38 using std::endl;
39
40 static const string PieceToChar(" PNBRQK  pnbrqk");
41
42 CACHE_LINE_ALIGNMENT
43
44 Score pieceSquareTable[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
45 Value PieceValue[PHASE_NB][PIECE_NB] = {
46 { VALUE_ZERO, PawnValueMg, KnightValueMg, BishopValueMg, RookValueMg, QueenValueMg },
47 { VALUE_ZERO, PawnValueEg, KnightValueEg, BishopValueEg, RookValueEg, QueenValueEg } };
48
49 namespace Zobrist {
50
51 Key psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
52 Key enpassant[FILE_NB];
53 Key castle[CASTLE_RIGHT_NB];
54 Key side;
55 Key exclusion;
56
57 /// init() initializes at startup the various arrays used to compute hash keys
58 /// and the piece square tables. The latter is a two-step operation: First, the
59 /// white halves of the tables are copied from PSQT[] tables. Second, the black
60 /// halves of the tables are initialized by flipping and changing the sign of
61 /// the white scores.
62
63 void init() {
64
65   RKISS rk;
66
67   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
68       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
69           for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
70               psq[c][pt][s] = rk.rand<Key>();
71
72   for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
73       enpassant[f] = rk.rand<Key>();
74
75   for (int cr = CASTLES_NONE; cr <= ALL_CASTLES; cr++)
76   {
77       Bitboard b = cr;
78       while (b)
79       {
80           Key k = castle[1ULL << pop_lsb(&b)];
81           castle[cr] ^= k ? k : rk.rand<Key>();
82       }
83   }
84
85   side = rk.rand<Key>();
86   exclusion  = rk.rand<Key>();
87
88   for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
89   {
90       PieceValue[MG][make_piece(BLACK, pt)] = PieceValue[MG][pt];
91       PieceValue[EG][make_piece(BLACK, pt)] = PieceValue[EG][pt];
92
93       Score v = make_score(PieceValue[MG][pt], PieceValue[EG][pt]);
94
95       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
96       {
97           pieceSquareTable[WHITE][pt][ s] =  (v + PSQT[pt][s]);
98           pieceSquareTable[BLACK][pt][~s] = -(v + PSQT[pt][s]);
99       }
100   }
101 }
102
103 } // namespace Zobrist
104
105
106 namespace {
107
108 // next_attacker() is an helper function used by see() to locate the least
109 // valuable attacker for the side to move, remove the attacker we just found
110 // from the 'occupied' bitboard and scan for new X-ray attacks behind it.
111
112 template<int Pt> FORCE_INLINE
113 PieceType next_attacker(const Bitboard* bb, const Square& to, const Bitboard& stmAttackers,
114                         Bitboard& occupied, Bitboard& attackers) {
115
116   if (stmAttackers & bb[Pt])
117   {
118       Bitboard b = stmAttackers & bb[Pt];
119       occupied ^= b & ~(b - 1);
120
121       if (Pt == PAWN || Pt == BISHOP || Pt == QUEEN)
122           attackers |= attacks_bb<BISHOP>(to, occupied) & (bb[BISHOP] | bb[QUEEN]);
123
124       if (Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
125           attackers |= attacks_bb<ROOK>(to, occupied) & (bb[ROOK] | bb[QUEEN]);
126
127       return (PieceType)Pt;
128   }
129   return next_attacker<Pt+1>(bb, to, stmAttackers, occupied, attackers);
130 }
131
132 template<> FORCE_INLINE
133 PieceType next_attacker<KING>(const Bitboard*, const Square&, const Bitboard&, Bitboard&, Bitboard&) {
134   return KING; // No need to update bitboards, it is the last cycle
135 }
136
137 } // namespace
138
139
140 /// CheckInfo c'tor
141
142 CheckInfo::CheckInfo(const Position& pos) {
143
144   Color them = ~pos.side_to_move();
145   ksq = pos.king_square(them);
146
147   pinned = pos.pinned_pieces();
148   dcCandidates = pos.discovered_check_candidates();
149
150   checkSq[PAWN]   = pos.attacks_from<PAWN>(ksq, them);
151   checkSq[KNIGHT] = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq);
152   checkSq[BISHOP] = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
153   checkSq[ROOK]   = pos.attacks_from<ROOK>(ksq);
154   checkSq[QUEEN]  = checkSq[BISHOP] | checkSq[ROOK];
155   checkSq[KING]   = 0;
156 }
157
158
159 /// Position::operator=() creates a copy of 'pos'. We want the new born Position
160 /// object do not depend on any external data so we detach state pointer from
161 /// the source one.
162
163 Position& Position::operator=(const Position& pos) {
164
165   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
166   startState = *st;
167   st = &startState;
168   nodes = 0;
169
170   assert(pos_is_ok());
171
172   return *this;
173 }
174
175
176 /// Position::set() initializes the position object with the given FEN string.
177 /// This function is not very robust - make sure that input FENs are correct,
178 /// this is assumed to be the responsibility of the GUI.
179
180 void Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, Thread* th) {
181 /*
182    A FEN string defines a particular position using only the ASCII character set.
183
184    A FEN string contains six fields separated by a space. The fields are:
185
186    1) Piece placement (from white's perspective). Each rank is described, starting
187       with rank 8 and ending with rank 1; within each rank, the contents of each
188       square are described from file A through file H. Following the Standard
189       Algebraic Notation (SAN), each piece is identified by a single letter taken
190       from the standard English names. White pieces are designated using upper-case
191       letters ("PNBRQK") while Black take lowercase ("pnbrqk"). Blank squares are
192       noted using digits 1 through 8 (the number of blank squares), and "/"
193       separates ranks.
194
195    2) Active color. "w" means white moves next, "b" means black.
196
197    3) Castling availability. If neither side can castle, this is "-". Otherwise,
198       this has one or more letters: "K" (White can castle kingside), "Q" (White
199       can castle queenside), "k" (Black can castle kingside), and/or "q" (Black
200       can castle queenside).
201
202    4) En passant target square (in algebraic notation). If there's no en passant
203       target square, this is "-". If a pawn has just made a 2-square move, this
204       is the position "behind" the pawn. This is recorded regardless of whether
205       there is a pawn in position to make an en passant capture.
206
207    5) Halfmove clock. This is the number of halfmoves since the last pawn advance
208       or capture. This is used to determine if a draw can be claimed under the
209       fifty-move rule.
210
211    6) Fullmove number. The number of the full move. It starts at 1, and is
212       incremented after Black's move.
213 */
214
215   char col, row, token;
216   size_t p;
217   Square sq = SQ_A8;
218   std::istringstream ss(fenStr);
219
220   clear();
221   ss >> std::noskipws;
222
223   // 1. Piece placement
224   while ((ss >> token) && !isspace(token))
225   {
226       if (isdigit(token))
227           sq += Square(token - '0'); // Advance the given number of files
228
229       else if (token == '/')
230           sq -= Square(16);
231
232       else if ((p = PieceToChar.find(token)) != string::npos)
233       {
234           put_piece(Piece(p), sq);
235           sq++;
236       }
237   }
238
239   // 2. Active color
240   ss >> token;
241   sideToMove = (token == 'w' ? WHITE : BLACK);
242   ss >> token;
243
244   // 3. Castling availability. Compatible with 3 standards: Normal FEN standard,
245   // Shredder-FEN that uses the letters of the columns on which the rooks began
246   // the game instead of KQkq and also X-FEN standard that, in case of Chess960,
247   // if an inner rook is associated with the castling right, the castling tag is
248   // replaced by the file letter of the involved rook, as for the Shredder-FEN.
249   while ((ss >> token) && !isspace(token))
250   {
251       Square rsq;
252       Color c = islower(token) ? BLACK : WHITE;
253
254       token = char(toupper(token));
255
256       if (token == 'K')
257           for (rsq = relative_square(c, SQ_H1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; rsq--) {}
258
259       else if (token == 'Q')
260           for (rsq = relative_square(c, SQ_A1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; rsq++) {}
261
262       else if (token >= 'A' && token <= 'H')
263           rsq = File(token - 'A') | relative_rank(c, RANK_1);
264
265       else
266           continue;
267
268       set_castle_right(c, rsq);
269   }
270
271   // 4. En passant square. Ignore if no pawn capture is possible
272   if (   ((ss >> col) && (col >= 'a' && col <= 'h'))
273       && ((ss >> row) && (row == '3' || row == '6')))
274   {
275       st->epSquare = File(col - 'a') | Rank(row - '1');
276
277       if (!(attackers_to(st->epSquare) & pieces(sideToMove, PAWN)))
278           st->epSquare = SQ_NONE;
279   }
280
281   // 5-6. Halfmove clock and fullmove number
282   ss >> std::skipws >> st->rule50 >> gamePly;
283
284   // Convert from fullmove starting from 1 to ply starting from 0,
285   // handle also common incorrect FEN with fullmove = 0.
286   gamePly = std::max(2 * (gamePly - 1), 0) + int(sideToMove == BLACK);
287
288   st->key = compute_key();
289   st->pawnKey = compute_pawn_key();
290   st->materialKey = compute_material_key();
291   st->psqScore = compute_psq_score();
292   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
293   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
294   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
295   chess960 = isChess960;
296   thisThread = th;
297
298   assert(pos_is_ok());
299 }
300
301
302 /// Position::set_castle_right() is an helper function used to set castling
303 /// rights given the corresponding color and the rook starting square.
304
305 void Position::set_castle_right(Color c, Square rfrom) {
306
307   Square kfrom = king_square(c);
308   CastlingSide cs = kfrom < rfrom ? KING_SIDE : QUEEN_SIDE;
309   CastleRight cr = make_castle_right(c, cs);
310
311   st->castleRights |= cr;
312   castleRightsMask[kfrom] |= cr;
313   castleRightsMask[rfrom] |= cr;
314   castleRookSquare[c][cs] = rfrom;
315
316   Square kto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
317   Square rto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
318
319   for (Square s = std::min(rfrom, rto); s <= std::max(rfrom, rto); s++)
320       if (s != kfrom && s != rfrom)
321           castlePath[c][cs] |= s;
322
323   for (Square s = std::min(kfrom, kto); s <= std::max(kfrom, kto); s++)
324       if (s != kfrom && s != rfrom)
325           castlePath[c][cs] |= s;
326 }
327
328
329 /// Position::fen() returns a FEN representation of the position. In case
330 /// of Chess960 the Shredder-FEN notation is used. Mainly a debugging function.
331
332 const string Position::fen() const {
333
334   std::ostringstream ss;
335
336   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
337   {
338       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
339       {
340           Square sq = file | rank;
341
342           if (is_empty(sq))
343           {
344               int emptyCnt = 1;
345
346               for ( ; file < FILE_H && is_empty(sq++); file++)
347                   emptyCnt++;
348
349               ss << emptyCnt;
350           }
351           else
352               ss << PieceToChar[piece_on(sq)];
353       }
354
355       if (rank > RANK_1)
356           ss << '/';
357   }
358
359   ss << (sideToMove == WHITE ? " w " : " b ");
360
361   if (can_castle(WHITE_OO))
362       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(WHITE,  KING_SIDE)), false) : 'K');
363
364   if (can_castle(WHITE_OOO))
365       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(WHITE, QUEEN_SIDE)), false) : 'Q');
366
367   if (can_castle(BLACK_OO))
368       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(BLACK,  KING_SIDE)),  true) : 'k');
369
370   if (can_castle(BLACK_OOO))
371       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(BLACK, QUEEN_SIDE)),  true) : 'q');
372
373   if (st->castleRights == CASTLES_NONE)
374       ss << '-';
375
376   ss << (ep_square() == SQ_NONE ? " - " : " " + square_to_string(ep_square()) + " ")
377       << st->rule50 << " " << 1 + (gamePly - int(sideToMove == BLACK)) / 2;
378
379   return ss.str();
380 }
381
382
383 /// Position::pretty() returns an ASCII representation of the position to be
384 /// printed to the standard output together with the move's san notation.
385
386 const string Position::pretty(Move move) const {
387
388   const string dottedLine =            "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+";
389   const string twoRows =  dottedLine + "\n|   | . |   | . |   | . |   | . |"
390                         + dottedLine + "\n| . |   | . |   | . |   | . |   |";
391
392   string brd = twoRows + twoRows + twoRows + twoRows + dottedLine;
393
394   std::ostringstream ss;
395
396   if (move)
397       ss << "\nMove: " << (sideToMove == BLACK ? ".." : "")
398          << move_to_san(*const_cast<Position*>(this), move);
399
400   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
401       if (piece_on(sq) != NO_PIECE)
402           brd[513 - 68*rank_of(sq) + 4*file_of(sq)] = PieceToChar[piece_on(sq)];
403
404   ss << brd << "\nFen: " << fen() << "\nKey: " << std::hex << std::uppercase
405      << std::setfill('0') << std::setw(16) << st->key << "\nCheckers: ";
406
407   for (Bitboard b = checkers(); b; )
408       ss << square_to_string(pop_lsb(&b)) << " ";
409
410   ss << "\nLegal moves: ";
411   for (MoveList<LEGAL> it(*this); *it; ++it)
412       ss << move_to_san(*const_cast<Position*>(this), *it) << " ";
413
414   return ss.str();
415 }
416
417
418 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
419 /// king) pieces for the given color. Or, when template parameter FindPinned is
420 /// false, the function return the pieces of the given color candidate for a
421 /// discovery check against the enemy king.
422 template<bool FindPinned>
423 Bitboard Position::hidden_checkers() const {
424
425   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack the enemy king
426   Bitboard b, result = 0;
427   Bitboard pinners = pieces(FindPinned ? ~sideToMove : sideToMove);
428   Square ksq = king_square(FindPinned ? sideToMove : ~sideToMove);
429
430   // Pinners are sliders, that give check when candidate pinned is removed
431   pinners &=  (pieces(ROOK, QUEEN) & PseudoAttacks[ROOK][ksq])
432             | (pieces(BISHOP, QUEEN) & PseudoAttacks[BISHOP][ksq]);
433
434   while (pinners)
435   {
436       b = between_bb(ksq, pop_lsb(&pinners)) & pieces();
437
438       if (b && !more_than_one(b) && (b & pieces(sideToMove)))
439           result |= b;
440   }
441   return result;
442 }
443
444 // Explicit template instantiations
445 template Bitboard Position::hidden_checkers<true>() const;
446 template Bitboard Position::hidden_checkers<false>() const;
447
448
449 /// Position::attackers_to() computes a bitboard of all pieces which attack a
450 /// given square. Slider attacks use occ bitboard as occupancy.
451
452 Bitboard Position::attackers_to(Square s, Bitboard occ) const {
453
454   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(WHITE, PAWN))
455         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(BLACK, PAWN))
456         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
457         | (attacks_bb<ROOK>(s, occ)     & pieces(ROOK, QUEEN))
458         | (attacks_bb<BISHOP>(s, occ)   & pieces(BISHOP, QUEEN))
459         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
460 }
461
462
463 /// Position::attacks_from() computes a bitboard of all attacks of a given piece
464 /// put in a given square. Slider attacks use occ bitboard as occupancy.
465
466 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ) {
467
468   assert(is_ok(s));
469
470   switch (type_of(p))
471   {
472   case BISHOP: return attacks_bb<BISHOP>(s, occ);
473   case ROOK  : return attacks_bb<ROOK>(s, occ);
474   case QUEEN : return attacks_bb<BISHOP>(s, occ) | attacks_bb<ROOK>(s, occ);
475   default    : return StepAttacksBB[p][s];
476   }
477 }
478
479
480 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
481
482 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
483
484   assert(is_ok(m));
485   assert(pinned == pinned_pieces());
486
487   Color us = sideToMove;
488   Square from = from_sq(m);
489
490   assert(color_of(piece_moved(m)) == us);
491   assert(piece_on(king_square(us)) == make_piece(us, KING));
492
493   // En passant captures are a tricky special case. Because they are rather
494   // uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked after
495   // the move is made.
496   if (type_of(m) == ENPASSANT)
497   {
498       Color them = ~us;
499       Square to = to_sq(m);
500       Square capsq = to + pawn_push(them);
501       Square ksq = king_square(us);
502       Bitboard b = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
503
504       assert(to == ep_square());
505       assert(piece_moved(m) == make_piece(us, PAWN));
506       assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
507       assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
508
509       return   !(attacks_bb<  ROOK>(ksq, b) & pieces(them, QUEEN, ROOK))
510             && !(attacks_bb<BISHOP>(ksq, b) & pieces(them, QUEEN, BISHOP));
511   }
512
513   // If the moving piece is a king, check whether the destination
514   // square is attacked by the opponent. Castling moves are checked
515   // for legality during move generation.
516   if (type_of(piece_on(from)) == KING)
517       return type_of(m) == CASTLE || !(attackers_to(to_sq(m)) & pieces(~us));
518
519   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
520   // is moving along the ray towards or away from the king.
521   return   !pinned
522         || !(pinned & from)
523         ||  squares_aligned(from, to_sq(m), king_square(us));
524 }
525
526
527 /// Position::is_pseudo_legal() takes a random move and tests whether the move
528 /// is pseudo legal. It is used to validate moves from TT that can be corrupted
529 /// due to SMP concurrent access or hash position key aliasing.
530
531 bool Position::is_pseudo_legal(const Move m) const {
532
533   Color us = sideToMove;
534   Square from = from_sq(m);
535   Square to = to_sq(m);
536   Piece pc = piece_moved(m);
537
538   // Use a slower but simpler function for uncommon cases
539   if (type_of(m) != NORMAL)
540       return MoveList<LEGAL>(*this).contains(m);
541
542   // Is not a promotion, so promotion piece must be empty
543   if (promotion_type(m) - 2 != NO_PIECE_TYPE)
544       return false;
545
546   // If the from square is not occupied by a piece belonging to the side to
547   // move, the move is obviously not legal.
548   if (pc == NO_PIECE || color_of(pc) != us)
549       return false;
550
551   // The destination square cannot be occupied by a friendly piece
552   if (piece_on(to) != NO_PIECE && color_of(piece_on(to)) == us)
553       return false;
554
555   // Handle the special case of a pawn move
556   if (type_of(pc) == PAWN)
557   {
558       // Move direction must be compatible with pawn color
559       int direction = to - from;
560       if ((us == WHITE) != (direction > 0))
561           return false;
562
563       // We have already handled promotion moves, so destination
564       // cannot be on the 8/1th rank.
565       if (rank_of(to) == RANK_8 || rank_of(to) == RANK_1)
566           return false;
567
568       // Proceed according to the square delta between the origin and
569       // destination squares.
570       switch (direction)
571       {
572       case DELTA_NW:
573       case DELTA_NE:
574       case DELTA_SW:
575       case DELTA_SE:
576       // Capture. The destination square must be occupied by an enemy
577       // piece (en passant captures was handled earlier).
578       if (piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) != ~us)
579           return false;
580
581       // From and to files must be one file apart, avoids a7h5
582       if (abs(file_of(from) - file_of(to)) != 1)
583           return false;
584       break;
585
586       case DELTA_N:
587       case DELTA_S:
588       // Pawn push. The destination square must be empty.
589       if (!is_empty(to))
590           return false;
591       break;
592
593       case DELTA_NN:
594       // Double white pawn push. The destination square must be on the fourth
595       // rank, and both the destination square and the square between the
596       // source and destination squares must be empty.
597       if (    rank_of(to) != RANK_4
598           || !is_empty(to)
599           || !is_empty(from + DELTA_N))
600           return false;
601       break;
602
603       case DELTA_SS:
604       // Double black pawn push. The destination square must be on the fifth
605       // rank, and both the destination square and the square between the
606       // source and destination squares must be empty.
607       if (    rank_of(to) != RANK_5
608           || !is_empty(to)
609           || !is_empty(from + DELTA_S))
610           return false;
611       break;
612
613       default:
614           return false;
615       }
616   }
617   else if (!(attacks_from(pc, from) & to))
618       return false;
619
620   // Evasions generator already takes care to avoid some kind of illegal moves
621   // and pl_move_is_legal() relies on this. So we have to take care that the
622   // same kind of moves are filtered out here.
623   if (checkers())
624   {
625       if (type_of(pc) != KING)
626       {
627           // Double check? In this case a king move is required
628           if (more_than_one(checkers()))
629               return false;
630
631           // Our move must be a blocking evasion or a capture of the checking piece
632           if (!((between_bb(lsb(checkers()), king_square(us)) | checkers()) & to))
633               return false;
634       }
635       // In case of king moves under check we have to remove king so to catch
636       // as invalid moves like b1a1 when opposite queen is on c1.
637       else if (attackers_to(to, pieces() ^ from) & pieces(~us))
638           return false;
639   }
640
641   return true;
642 }
643
644
645 /// Position::move_gives_check() tests whether a pseudo-legal move gives a check
646
647 bool Position::move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
648
649   assert(is_ok(m));
650   assert(ci.dcCandidates == discovered_check_candidates());
651   assert(color_of(piece_moved(m)) == sideToMove);
652
653   Square from = from_sq(m);
654   Square to = to_sq(m);
655   PieceType pt = type_of(piece_on(from));
656
657   // Direct check ?
658   if (ci.checkSq[pt] & to)
659       return true;
660
661   // Discovery check ?
662   if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
663   {
664       // For pawn and king moves we need to verify also direction
665       if (   (pt != PAWN && pt != KING)
666           || !squares_aligned(from, to, king_square(~sideToMove)))
667           return true;
668   }
669
670   // Can we skip the ugly special cases ?
671   if (type_of(m) == NORMAL)
672       return false;
673
674   Color us = sideToMove;
675   Square ksq = king_square(~us);
676
677   switch (type_of(m))
678   {
679   case PROMOTION:
680       return attacks_from(Piece(promotion_type(m)), to, pieces() ^ from) & ksq;
681
682   // En passant capture with check ? We have already handled the case
683   // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
684   // need to handle is the unusual case of a discovered check through
685   // the captured pawn.
686   case ENPASSANT:
687   {
688       Square capsq = file_of(to) | rank_of(from);
689       Bitboard b = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
690
691       return  (attacks_bb<  ROOK>(ksq, b) & pieces(us, QUEEN, ROOK))
692             | (attacks_bb<BISHOP>(ksq, b) & pieces(us, QUEEN, BISHOP));
693   }
694   case CASTLE:
695   {
696       Square kfrom = from;
697       Square rfrom = to; // 'King captures the rook' notation
698       Square kto = relative_square(us, rfrom > kfrom ? SQ_G1 : SQ_C1);
699       Square rto = relative_square(us, rfrom > kfrom ? SQ_F1 : SQ_D1);
700       Bitboard b = (pieces() ^ kfrom ^ rfrom) | rto | kto;
701
702       return attacks_bb<ROOK>(rto, b) & ksq;
703   }
704   default:
705       assert(false);
706       return false;
707   }
708 }
709
710
711 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
712 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal. Pseudo-legal
713 /// moves should be filtered out before this function is called.
714
715 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
716
717   CheckInfo ci(*this);
718   do_move(m, newSt, ci, move_gives_check(m, ci));
719 }
720
721 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck) {
722
723   assert(is_ok(m));
724   assert(&newSt != st);
725
726   nodes++;
727   Key k = st->key;
728
729   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the ones
730   // which are going to be recalculated from scratch anyway, then switch our state
731   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
732   memcpy(&newSt, st, StateCopySize64 * sizeof(uint64_t));
733
734   newSt.previous = st;
735   st = &newSt;
736
737   // Update side to move
738   k ^= Zobrist::side;
739
740   // Increment ply counters.In particular rule50 will be later reset it to zero
741   // in case of a capture or a pawn move.
742   gamePly++;
743   st->rule50++;
744   st->pliesFromNull++;
745
746   Color us = sideToMove;
747   Color them = ~us;
748   Square from = from_sq(m);
749   Square to = to_sq(m);
750   Piece pc = piece_on(from);
751   PieceType pt = type_of(pc);
752   PieceType capture = type_of(m) == ENPASSANT ? PAWN : type_of(piece_on(to));
753
754   assert(color_of(pc) == us);
755   assert(piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) == them || type_of(m) == CASTLE);
756   assert(capture != KING);
757
758   if (type_of(m) == CASTLE)
759   {
760       assert(pc == make_piece(us, KING));
761
762       bool kingSide = to > from;
763       Square rfrom = to; // Castle is encoded as "king captures friendly rook"
764       Square rto = relative_square(us, kingSide ? SQ_F1 : SQ_D1);
765       to = relative_square(us, kingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
766       capture = NO_PIECE_TYPE;
767
768       do_castle(from, to, rfrom, rto);
769
770       st->psqScore += pieceSquareTable[us][ROOK][rto] - pieceSquareTable[us][ROOK][rfrom];
771       k ^= Zobrist::psq[us][ROOK][rfrom] ^ Zobrist::psq[us][ROOK][rto];
772   }
773
774   if (capture)
775   {
776       Square capsq = to;
777
778       // If the captured piece is a pawn, update pawn hash key, otherwise
779       // update non-pawn material.
780       if (capture == PAWN)
781       {
782           if (type_of(m) == ENPASSANT)
783           {
784               capsq += pawn_push(them);
785
786               assert(pt == PAWN);
787               assert(to == st->epSquare);
788               assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
789               assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
790               assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
791
792               board[capsq] = NO_PIECE;
793           }
794
795           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[them][PAWN][capsq];
796       }
797       else
798           st->npMaterial[them] -= PieceValue[MG][capture];
799
800       // Remove the captured piece
801       byTypeBB[ALL_PIECES] ^= capsq;
802       byTypeBB[capture] ^= capsq;
803       byColorBB[them] ^= capsq;
804
805       // Update piece list, move the last piece at index[capsq] position and
806       // shrink the list.
807       //
808       // WARNING: This is a not reversible operation. When we will reinsert the
809       // captured piece in undo_move() we will put it at the end of the list and
810       // not in its original place, it means index[] and pieceList[] are not
811       // guaranteed to be invariant to a do_move() + undo_move() sequence.
812       Square lastSquare = pieceList[them][capture][--pieceCount[them][capture]];
813       index[lastSquare] = index[capsq];
814       pieceList[them][capture][index[lastSquare]] = lastSquare;
815       pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = SQ_NONE;
816
817       // Update material hash key and prefetch access to materialTable
818       k ^= Zobrist::psq[them][capture][capsq];
819       st->materialKey ^= Zobrist::psq[them][capture][pieceCount[them][capture]];
820       prefetch((char*)thisThread->materialTable[st->materialKey]);
821
822       // Update incremental scores
823       st->psqScore -= pieceSquareTable[them][capture][capsq];
824
825       // Reset rule 50 counter
826       st->rule50 = 0;
827   }
828
829   // Update hash key
830   k ^= Zobrist::psq[us][pt][from] ^ Zobrist::psq[us][pt][to];
831
832   // Reset en passant square
833   if (st->epSquare != SQ_NONE)
834   {
835       k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
836       st->epSquare = SQ_NONE;
837   }
838
839   // Update castle rights if needed
840   if (st->castleRights && (castleRightsMask[from] | castleRightsMask[to]))
841   {
842       int cr = castleRightsMask[from] | castleRightsMask[to];
843       k ^= Zobrist::castle[st->castleRights & cr];
844       st->castleRights &= ~cr;
845   }
846
847   // Prefetch TT access as soon as we know the new hash key
848   prefetch((char*)TT.first_entry(k));
849
850   // Move the piece. The tricky Chess960 castle is handled earlier
851   if (type_of(m) != CASTLE)
852   {
853       Bitboard from_to_bb = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
854       byTypeBB[ALL_PIECES] ^= from_to_bb;
855       byTypeBB[pt] ^= from_to_bb;
856       byColorBB[us] ^= from_to_bb;
857
858       board[from] = NO_PIECE;
859       board[to] = pc;
860
861       // Update piece lists, index[from] is not updated and becomes stale. This
862       // works as long as index[] is accessed just by known occupied squares.
863       index[to] = index[from];
864       pieceList[us][pt][index[to]] = to;
865   }
866
867   // If the moving piece is a pawn do some special extra work
868   if (pt == PAWN)
869   {
870       // Set en-passant square, only if moved pawn can be captured
871       if (   (int(to) ^ int(from)) == 16
872           && (attacks_from<PAWN>(from + pawn_push(us), us) & pieces(them, PAWN)))
873       {
874           st->epSquare = Square((from + to) / 2);
875           k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
876       }
877
878       if (type_of(m) == PROMOTION)
879       {
880           PieceType promotion = promotion_type(m);
881
882           assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
883           assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
884
885           // Replace the pawn with the promoted piece
886           byTypeBB[PAWN] ^= to;
887           byTypeBB[promotion] |= to;
888           board[to] = make_piece(us, promotion);
889
890           // Update piece lists, move the last pawn at index[to] position
891           // and shrink the list. Add a new promotion piece to the list.
892           Square lastSquare = pieceList[us][PAWN][--pieceCount[us][PAWN]];
893           index[lastSquare] = index[to];
894           pieceList[us][PAWN][index[lastSquare]] = lastSquare;
895           pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = SQ_NONE;
896           index[to] = pieceCount[us][promotion];
897           pieceList[us][promotion][index[to]] = to;
898
899           // Update hash keys
900           k ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to] ^ Zobrist::psq[us][promotion][to];
901           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to];
902           st->materialKey ^=  Zobrist::psq[us][promotion][pieceCount[us][promotion]++]
903                             ^ Zobrist::psq[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
904
905           // Update incremental score
906           st->psqScore += pieceSquareTable[us][promotion][to] - pieceSquareTable[us][PAWN][to];
907
908           // Update material
909           st->npMaterial[us] += PieceValue[MG][promotion];
910       }
911
912       // Update pawn hash key and prefetch access to pawnsTable
913       st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][from] ^ Zobrist::psq[us][PAWN][to];
914       prefetch((char*)thisThread->pawnsTable[st->pawnKey]);
915
916       // Reset rule 50 draw counter
917       st->rule50 = 0;
918   }
919
920   // Update incremental scores
921   st->psqScore += pieceSquareTable[us][pt][to] - pieceSquareTable[us][pt][from];
922
923   // Set capture piece
924   st->capturedType = capture;
925
926   // Update the key with the final value
927   st->key = k;
928
929   // Update checkers bitboard, piece must be already moved
930   st->checkersBB = 0;
931
932   if (moveIsCheck)
933   {
934       if (type_of(m) != NORMAL)
935           st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
936       else
937       {
938           // Direct checks
939           if (ci.checkSq[pt] & to)
940               st->checkersBB |= to;
941
942           // Discovery checks
943           if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
944           {
945               if (pt != ROOK)
946                   st->checkersBB |= attacks_from<ROOK>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, ROOK);
947
948               if (pt != BISHOP)
949                   st->checkersBB |= attacks_from<BISHOP>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, BISHOP);
950           }
951       }
952   }
953
954   sideToMove = ~sideToMove;
955
956   assert(pos_is_ok());
957 }
958
959
960 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
961 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
962
963 void Position::undo_move(Move m) {
964
965   assert(is_ok(m));
966
967   sideToMove = ~sideToMove;
968
969   Color us = sideToMove;
970   Color them = ~us;
971   Square from = from_sq(m);
972   Square to = to_sq(m);
973   PieceType pt = type_of(piece_on(to));
974   PieceType capture = st->capturedType;
975
976   assert(is_empty(from) || type_of(m) == CASTLE);
977   assert(capture != KING);
978
979   if (type_of(m) == PROMOTION)
980   {
981       PieceType promotion = promotion_type(m);
982
983       assert(promotion == pt);
984       assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
985       assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
986
987       // Replace the promoted piece with the pawn
988       byTypeBB[promotion] ^= to;
989       byTypeBB[PAWN] |= to;
990       board[to] = make_piece(us, PAWN);
991
992       // Update piece lists, move the last promoted piece at index[to] position
993       // and shrink the list. Add a new pawn to the list.
994       Square lastSquare = pieceList[us][promotion][--pieceCount[us][promotion]];
995       index[lastSquare] = index[to];
996       pieceList[us][promotion][index[lastSquare]] = lastSquare;
997       pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]] = SQ_NONE;
998       index[to] = pieceCount[us][PAWN]++;
999       pieceList[us][PAWN][index[to]] = to;
1000
1001       pt = PAWN;
1002   }
1003
1004   if (type_of(m) == CASTLE)
1005   {
1006       bool kingSide = to > from;
1007       Square rfrom = to; // Castle is encoded as "king captures friendly rook"
1008       Square rto = relative_square(us, kingSide ? SQ_F1 : SQ_D1);
1009       to = relative_square(us, kingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
1010       capture = NO_PIECE_TYPE;
1011       pt = KING;
1012       do_castle(to, from, rto, rfrom);
1013   }
1014   else
1015   {
1016       // Put the piece back at the source square
1017       Bitboard from_to_bb = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
1018       byTypeBB[ALL_PIECES] ^= from_to_bb;
1019       byTypeBB[pt] ^= from_to_bb;
1020       byColorBB[us] ^= from_to_bb;
1021
1022       board[to] = NO_PIECE;
1023       board[from] = make_piece(us, pt);
1024
1025       // Update piece lists, index[to] is not updated and becomes stale. This
1026       // works as long as index[] is accessed just by known occupied squares.
1027       index[from] = index[to];
1028       pieceList[us][pt][index[from]] = from;
1029   }
1030
1031   if (capture)
1032   {
1033       Square capsq = to;
1034
1035       if (type_of(m) == ENPASSANT)
1036       {
1037           capsq -= pawn_push(us);
1038
1039           assert(pt == PAWN);
1040           assert(to == st->previous->epSquare);
1041           assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1042           assert(piece_on(capsq) == NO_PIECE);
1043       }
1044
1045       // Restore the captured piece
1046       byTypeBB[ALL_PIECES] |= capsq;
1047       byTypeBB[capture] |= capsq;
1048       byColorBB[them] |= capsq;
1049
1050       board[capsq] = make_piece(them, capture);
1051
1052       // Update piece list, add a new captured piece in capsq square
1053       index[capsq] = pieceCount[them][capture]++;
1054       pieceList[them][capture][index[capsq]] = capsq;
1055   }
1056
1057   // Finally point our state pointer back to the previous state
1058   st = st->previous;
1059   gamePly--;
1060
1061   assert(pos_is_ok());
1062 }
1063
1064
1065 /// Position::do_castle() is a helper used to do/undo a castling move. This
1066 /// is a bit tricky, especially in Chess960.
1067
1068 void Position::do_castle(Square kfrom, Square kto, Square rfrom, Square rto) {
1069
1070   Color us = sideToMove;
1071   Bitboard k_from_to_bb = SquareBB[kfrom] ^ SquareBB[kto];
1072   Bitboard r_from_to_bb = SquareBB[rfrom] ^ SquareBB[rto];
1073   byTypeBB[KING] ^= k_from_to_bb;
1074   byTypeBB[ROOK] ^= r_from_to_bb;
1075   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= k_from_to_bb ^ r_from_to_bb;
1076   byColorBB[us] ^= k_from_to_bb ^ r_from_to_bb;
1077
1078   // Could be from == to, so first set NO_PIECE then KING and ROOK
1079   board[kfrom] = board[rfrom] = NO_PIECE;
1080   board[kto] = make_piece(us, KING);
1081   board[rto] = make_piece(us, ROOK);
1082
1083   // Could be kfrom == rto, so use a 'tmp' variable
1084   int tmp = index[kfrom];
1085   index[rto] = index[rfrom];
1086   index[kto] = tmp;
1087   pieceList[us][KING][index[kto]] = kto;
1088   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rto;
1089 }
1090
1091
1092 /// Position::do(undo)_null_move() is used to do(undo) a "null move": It flips
1093 /// the side to move without executing any move on the board.
1094
1095 void Position::do_null_move(StateInfo& newSt) {
1096
1097   assert(!checkers());
1098
1099   memcpy(&newSt, st, sizeof(StateInfo)); // Fully copy here
1100
1101   newSt.previous = st;
1102   st = &newSt;
1103
1104   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1105   {
1106       st->key ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
1107       st->epSquare = SQ_NONE;
1108   }
1109
1110   st->key ^= Zobrist::side;
1111   prefetch((char*)TT.first_entry(st->key));
1112
1113   st->rule50++;
1114   st->pliesFromNull = 0;
1115
1116   sideToMove = ~sideToMove;
1117
1118   assert(pos_is_ok());
1119 }
1120
1121 void Position::undo_null_move() {
1122
1123   assert(!checkers());
1124
1125   st = st->previous;
1126   sideToMove = ~sideToMove;
1127 }
1128
1129
1130 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1131 /// material gain or loss resulting from a move. Parameter 'asymmThreshold' takes
1132 /// tempi into account. If the side who initiated the capturing sequence does the
1133 /// last capture, he loses a tempo and if the result is below 'asymmThreshold'
1134 /// the capturing sequence is considered bad.
1135
1136 int Position::see_sign(Move m) const {
1137
1138   assert(is_ok(m));
1139
1140   // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
1141   // is not less then capturing one. Note that king moves always return
1142   // here because king midgame value is set to 0.
1143   if (PieceValue[MG][piece_on(to_sq(m))] >= PieceValue[MG][piece_moved(m)])
1144       return 1;
1145
1146   return see(m);
1147 }
1148
1149 int Position::see(Move m, int asymmThreshold) const {
1150
1151   Square from, to;
1152   Bitboard occupied, attackers, stmAttackers;
1153   int swapList[32], slIndex = 1;
1154   PieceType captured;
1155   Color stm;
1156
1157   assert(is_ok(m));
1158
1159   from = from_sq(m);
1160   to = to_sq(m);
1161   captured = type_of(piece_on(to));
1162   occupied = pieces() ^ from;
1163
1164   // Handle en passant moves
1165   if (type_of(m) == ENPASSANT)
1166   {
1167       Square capQq = to - pawn_push(sideToMove);
1168
1169       assert(!captured);
1170       assert(type_of(piece_on(capQq)) == PAWN);
1171
1172       // Remove the captured pawn
1173       occupied ^= capQq;
1174       captured = PAWN;
1175   }
1176   else if (type_of(m) == CASTLE)
1177       // Castle moves are implemented as king capturing the rook so cannot be
1178       // handled correctly. Simply return 0 that is always the correct value
1179       // unless the rook is ends up under attack.
1180       return 0;
1181
1182   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1183   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1184   attackers = attackers_to(to, occupied);
1185
1186   // If the opponent has no attackers we are finished
1187   stm = ~color_of(piece_on(from));
1188   stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1189   if (!stmAttackers)
1190       return PieceValue[MG][captured];
1191
1192   // The destination square is defended, which makes things rather more
1193   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1194   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1195   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1196   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1197   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1198   swapList[0] = PieceValue[MG][captured];
1199   captured = type_of(piece_on(from));
1200
1201   do {
1202       assert(slIndex < 32);
1203
1204       // Add the new entry to the swap list
1205       swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + PieceValue[MG][captured];
1206       slIndex++;
1207
1208       // Locate and remove from 'occupied' the next least valuable attacker
1209       captured = next_attacker<PAWN>(byTypeBB, to, stmAttackers, occupied, attackers);
1210
1211       attackers &= occupied; // Remove the just found attacker
1212       stm = ~stm;
1213       stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1214
1215       if (captured == KING)
1216       {
1217           // Stop before processing a king capture
1218           if (stmAttackers)
1219               swapList[slIndex++] = QueenValueMg * 16;
1220
1221           break;
1222       }
1223
1224   } while (stmAttackers);
1225
1226   // If we are doing asymmetric SEE evaluation and the same side does the first
1227   // and the last capture, he loses a tempo and gain must be at least worth
1228   // 'asymmThreshold', otherwise we replace the score with a very low value,
1229   // before negamaxing.
1230   if (asymmThreshold)
1231       for (int i = 0; i < slIndex; i += 2)
1232           if (swapList[i] < asymmThreshold)
1233               swapList[i] = - QueenValueMg * 16;
1234
1235   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1236   // achievable score from the point of view of the side to move.
1237   while (--slIndex)
1238       swapList[slIndex-1] = std::min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex-1]);
1239
1240   return swapList[0];
1241 }
1242
1243
1244 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1245 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1246
1247 void Position::clear() {
1248
1249   memset(this, 0, sizeof(Position));
1250   startState.epSquare = SQ_NONE;
1251   st = &startState;
1252
1253   for (int i = 0; i < 8; i++)
1254       for (int j = 0; j < 16; j++)
1255           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1256 }
1257
1258
1259 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1260 /// updating the board array, pieces list, bitboards, and piece counts.
1261
1262 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1263
1264   Color c = color_of(p);
1265   PieceType pt = type_of(p);
1266
1267   board[s] = p;
1268   index[s] = pieceCount[c][pt]++;
1269   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1270
1271   byTypeBB[ALL_PIECES] |= s;
1272   byTypeBB[pt] |= s;
1273   byColorBB[c] |= s;
1274 }
1275
1276
1277 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1278 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1279 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1280 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1281
1282 Key Position::compute_key() const {
1283
1284   Key k = Zobrist::castle[st->castleRights];
1285
1286   for (Bitboard b = pieces(); b; )
1287   {
1288       Square s = pop_lsb(&b);
1289       k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][type_of(piece_on(s))][s];
1290   }
1291
1292   if (ep_square() != SQ_NONE)
1293       k ^= Zobrist::enpassant[file_of(ep_square())];
1294
1295   if (sideToMove == BLACK)
1296       k ^= Zobrist::side;
1297
1298   return k;
1299 }
1300
1301
1302 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1303 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1304 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1305 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1306 /// debug mode.
1307
1308 Key Position::compute_pawn_key() const {
1309
1310   Key k = 0;
1311
1312   for (Bitboard b = pieces(PAWN); b; )
1313   {
1314       Square s = pop_lsb(&b);
1315       k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][PAWN][s];
1316   }
1317
1318   return k;
1319 }
1320
1321
1322 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1323 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1324 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1325 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1326 /// debug mode.
1327
1328 Key Position::compute_material_key() const {
1329
1330   Key k = 0;
1331
1332   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1333       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1334           for (int cnt = 0; cnt < piece_count(c, pt); cnt++)
1335               k ^= Zobrist::psq[c][pt][cnt];
1336
1337   return k;
1338 }
1339
1340
1341 /// Position::compute_psq_score() computes the incremental scores for the middle
1342 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1343 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1344 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1345 Score Position::compute_psq_score() const {
1346
1347   Score score = SCORE_ZERO;
1348
1349   for (Bitboard b = pieces(); b; )
1350   {
1351       Square s = pop_lsb(&b);
1352       Piece pc = piece_on(s);
1353       score += pieceSquareTable[color_of(pc)][type_of(pc)][s];
1354   }
1355
1356   return score;
1357 }
1358
1359
1360 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1361 /// game material value for the given side. Material values are updated
1362 /// incrementally during the search, this function is only used while
1363 /// initializing a new Position object.
1364
1365 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1366
1367   Value value = VALUE_ZERO;
1368
1369   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1370       value += piece_count(c, pt) * PieceValue[MG][pt];
1371
1372   return value;
1373 }
1374
1375
1376 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1377 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1378 /// must be done by the search.
1379 bool Position::is_draw() const {
1380
1381   // Draw by material?
1382   if (   !pieces(PAWN)
1383       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMg))
1384       return true;
1385
1386   // Draw by the 50 moves rule?
1387   if (st->rule50 > 99 && (!checkers() || MoveList<LEGAL>(*this).size()))
1388       return true;
1389
1390   // Draw by repetition?
1391   int i = 4, e = std::min(st->rule50, st->pliesFromNull);
1392
1393   if (i <= e)
1394   {
1395       StateInfo* stp = st->previous->previous;
1396
1397       do {
1398           stp = stp->previous->previous;
1399
1400           if (stp->key == st->key)
1401               return true;
1402
1403           i += 2;
1404
1405       } while (i <= e);
1406   }
1407
1408   return false;
1409 }
1410
1411
1412 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
1413 /// is only useful for debugging especially for finding evaluation symmetry bugs.
1414
1415 void Position::flip() {
1416
1417   const Position pos(*this);
1418
1419   clear();
1420
1421   sideToMove = ~pos.side_to_move();
1422   thisThread = pos.this_thread();
1423   nodes = pos.nodes_searched();
1424   chess960 = pos.is_chess960();
1425   gamePly = pos.game_ply();
1426
1427   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1428       if (!pos.is_empty(s))
1429           put_piece(Piece(pos.piece_on(s) ^ 8), ~s);
1430
1431   if (pos.can_castle(WHITE_OO))
1432       set_castle_right(BLACK, ~pos.castle_rook_square(WHITE, KING_SIDE));
1433   if (pos.can_castle(WHITE_OOO))
1434       set_castle_right(BLACK, ~pos.castle_rook_square(WHITE, QUEEN_SIDE));
1435   if (pos.can_castle(BLACK_OO))
1436       set_castle_right(WHITE, ~pos.castle_rook_square(BLACK, KING_SIDE));
1437   if (pos.can_castle(BLACK_OOO))
1438       set_castle_right(WHITE, ~pos.castle_rook_square(BLACK, QUEEN_SIDE));
1439
1440   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
1441       st->epSquare = ~pos.st->epSquare;
1442
1443   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
1444
1445   st->key = compute_key();
1446   st->pawnKey = compute_pawn_key();
1447   st->materialKey = compute_material_key();
1448   st->psqScore = compute_psq_score();
1449   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
1450   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
1451
1452   assert(pos_is_ok());
1453 }
1454
1455
1456 /// Position::pos_is_ok() performs some consitency checks for the position object.
1457 /// This is meant to be helpful when debugging.
1458
1459 bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
1460
1461   int dummy, *step = failedStep ? failedStep : &dummy;
1462
1463   // What features of the position should be verified?
1464   const bool all = false;
1465
1466   const bool debugBitboards       = all || false;
1467   const bool debugKingCount       = all || false;
1468   const bool debugKingCapture     = all || false;
1469   const bool debugCheckerCount    = all || false;
1470   const bool debugKey             = all || false;
1471   const bool debugMaterialKey     = all || false;
1472   const bool debugPawnKey         = all || false;
1473   const bool debugIncrementalEval = all || false;
1474   const bool debugNonPawnMaterial = all || false;
1475   const bool debugPieceCounts     = all || false;
1476   const bool debugPieceList       = all || false;
1477   const bool debugCastleSquares   = all || false;
1478
1479   *step = 1;
1480
1481   if (sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
1482       return false;
1483
1484   if ((*step)++, piece_on(king_square(WHITE)) != W_KING)
1485       return false;
1486
1487   if ((*step)++, piece_on(king_square(BLACK)) != B_KING)
1488       return false;
1489
1490   if ((*step)++, debugKingCount)
1491   {
1492       int kingCount[COLOR_NB] = {};
1493
1494       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1495           if (type_of(piece_on(s)) == KING)
1496               kingCount[color_of(piece_on(s))]++;
1497
1498       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
1499           return false;
1500   }
1501
1502   if ((*step)++, debugKingCapture)
1503       if (attackers_to(king_square(~sideToMove)) & pieces(sideToMove))
1504           return false;
1505
1506   if ((*step)++, debugCheckerCount && popcount<Full>(st->checkersBB) > 2)
1507       return false;
1508
1509   if ((*step)++, debugBitboards)
1510   {
1511       // The intersection of the white and black pieces must be empty
1512       if (pieces(WHITE) & pieces(BLACK))
1513           return false;
1514
1515       // The union of the white and black pieces must be equal to all
1516       // occupied squares
1517       if ((pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != pieces())
1518           return false;
1519
1520       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
1521       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
1522           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
1523               if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
1524                   return false;
1525   }
1526
1527   if ((*step)++, ep_square() != SQ_NONE && relative_rank(sideToMove, ep_square()) != RANK_6)
1528       return false;
1529
1530   if ((*step)++, debugKey && st->key != compute_key())
1531       return false;
1532
1533   if ((*step)++, debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
1534       return false;
1535
1536   if ((*step)++, debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
1537       return false;
1538
1539   if ((*step)++, debugIncrementalEval && st->psqScore != compute_psq_score())
1540       return false;
1541
1542   if ((*step)++, debugNonPawnMaterial)
1543   {
1544       if (   st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE)
1545           || st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
1546           return false;
1547   }
1548
1549   if ((*step)++, debugPieceCounts)
1550       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1551           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1552               if (pieceCount[c][pt] != popcount<Full>(pieces(c, pt)))
1553                   return false;
1554
1555   if ((*step)++, debugPieceList)
1556       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1557           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1558               for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
1559               {
1560                   if (piece_on(piece_list(c, pt)[i]) != make_piece(c, pt))
1561                       return false;
1562
1563                   if (index[piece_list(c, pt)[i]] != i)
1564                       return false;
1565               }
1566
1567   if ((*step)++, debugCastleSquares)
1568       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1569           for (CastlingSide s = KING_SIDE; s <= QUEEN_SIDE; s = CastlingSide(s + 1))
1570           {
1571               CastleRight cr = make_castle_right(c, s);
1572
1573               if (!can_castle(cr))
1574                   continue;
1575
1576               if ((castleRightsMask[king_square(c)] & cr) != cr)
1577                   return false;
1578
1579               if (   piece_on(castleRookSquare[c][s]) != make_piece(c, ROOK)
1580                   || castleRightsMask[castleRookSquare[c][s]] != cr)
1581                   return false;
1582           }
1583
1584   *step = 0;
1585   return true;
1586 }