]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/position.cpp
7f0e1447d08bde86e81ee24781a260509e0da54c
[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) 2008-2010 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 <fstream>
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "bitcount.h"
27 #include "movegen.h"
28 #include "position.h"
29 #include "psqtab.h"
30 #include "rkiss.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "tt.h"
33 #include "ucioption.h"
34
35 using std::string;
36 using std::cout;
37 using std::endl;
38
39 Key Position::zobrist[2][8][64];
40 Key Position::zobEp[64];
41 Key Position::zobCastle[16];
42 Key Position::zobSideToMove;
43 Key Position::zobExclusion;
44
45 Score Position::pieceSquareTable[16][64];
46
47 // Material values arrays, indexed by Piece
48 const Value PieceValueMidgame[17] = {
49   VALUE_ZERO,
50   PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
51   RookValueMidgame, QueenValueMidgame,
52   VALUE_ZERO, VALUE_ZERO, VALUE_ZERO,
53   PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
54   RookValueMidgame, QueenValueMidgame
55 };
56
57 const Value PieceValueEndgame[17] = {
58   VALUE_ZERO,
59   PawnValueEndgame, KnightValueEndgame, BishopValueEndgame,
60   RookValueEndgame, QueenValueEndgame,
61   VALUE_ZERO, VALUE_ZERO, VALUE_ZERO,
62   PawnValueEndgame, KnightValueEndgame, BishopValueEndgame,
63   RookValueEndgame, QueenValueEndgame
64 };
65
66
67 namespace {
68
69   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
70   const Score TempoValue = make_score(48, 22);
71
72   // To convert a Piece to and from a FEN char
73   const string PieceToChar(".PNBRQK  pnbrqk  ");
74 }
75
76
77 /// CheckInfo c'tor
78
79 CheckInfo::CheckInfo(const Position& pos) {
80
81   Color us = pos.side_to_move();
82   Color them = opposite_color(us);
83   Square ksq = pos.king_square(them);
84
85   dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(us);
86   pinned = pos.pinned_pieces(us);
87
88   checkSq[PAWN]   = pos.attacks_from<PAWN>(ksq, them);
89   checkSq[KNIGHT] = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq);
90   checkSq[BISHOP] = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
91   checkSq[ROOK]   = pos.attacks_from<ROOK>(ksq);
92   checkSq[QUEEN]  = checkSq[BISHOP] | checkSq[ROOK];
93   checkSq[KING]   = EmptyBoardBB;
94 }
95
96
97 /// Position c'tors. Here we always create a copy of the original position
98 /// or the FEN string, we want the new born Position object do not depend
99 /// on any external data so we detach state pointer from the source one.
100
101 Position::Position(const Position& pos, int th) {
102
103   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
104   detach(); // Always detach() in copy c'tor to avoid surprises
105   threadID = th;
106   nodes = 0;
107 }
108
109 Position::Position(const string& fen, bool isChess960, int th) {
110
111   from_fen(fen, isChess960);
112   threadID = th;
113 }
114
115
116 /// Position::detach() copies the content of the current state and castling
117 /// masks inside the position itself. This is needed when the st pointee could
118 /// become stale, as example because the caller is about to going out of scope.
119
120 void Position::detach() {
121
122   startState = *st;
123   st = &startState;
124   st->previous = NULL; // As a safe guard
125 }
126
127
128 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
129 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
130 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
131
132 void Position::from_fen(const string& fen, bool isChess960) {
133 /*
134    A FEN string defines a particular position using only the ASCII character set.
135
136    A FEN string contains six fields. The separator between fields is a space. The fields are:
137
138    1) Piece placement (from white's perspective). Each rank is described, starting with rank 8 and ending
139       with rank 1; within each rank, the contents of each square are described from file A through file H.
140       Following the Standard Algebraic Notation (SAN), each piece is identified by a single letter taken
141       from the standard English names. White pieces are designated using upper-case letters ("PNBRQK")
142       while Black take lowercase ("pnbrqk"). Blank squares are noted using digits 1 through 8 (the number
143       of blank squares), and "/" separate ranks.
144
145    2) Active color. "w" means white moves next, "b" means black.
146
147    3) Castling availability. If neither side can castle, this is "-". Otherwise, this has one or more
148       letters: "K" (White can castle kingside), "Q" (White can castle queenside), "k" (Black can castle
149       kingside), and/or "q" (Black can castle queenside).
150
151    4) En passant target square in algebraic notation. If there's no en passant target square, this is "-".
152       If a pawn has just made a 2-square move, this is the position "behind" the pawn. This is recorded
153       regardless of whether there is a pawn in position to make an en passant capture.
154
155    5) Halfmove clock: This is the number of halfmoves since the last pawn advance or capture. This is used
156       to determine if a draw can be claimed under the fifty-move rule.
157
158    6) Fullmove number: The number of the full move. It starts at 1, and is incremented after Black's move.
159 */
160
161   char col, row, token;
162   size_t p;
163   Square sq = SQ_A8;
164   std::istringstream ss(fen);
165
166   clear();
167   ss >> std::noskipws;
168
169   // 1. Piece placement
170   while ((ss >> token) && !isspace(token))
171   {
172       if (token == '/')
173           sq -= Square(16); // Jump back of 2 rows
174
175       else if (isdigit(token))
176           sq += Square(token - '0'); // Skip the given number of files
177
178       else if ((p = PieceToChar.find(token)) != string::npos)
179       {
180           put_piece(Piece(p), sq);
181           sq++;
182       }
183   }
184
185   // 2. Active color
186   ss >> token;
187   sideToMove = (token == 'w' ? WHITE : BLACK);
188   ss >> token;
189
190   // 3. Castling availability
191   while ((ss >> token) && !isspace(token))
192       set_castling_rights(token);
193
194   // 4. En passant square. Ignore if no pawn capture is possible
195   if (   ((ss >> col) && (col >= 'a' && col <= 'h'))
196       && ((ss >> row) && (row == '3' || row == '6')))
197   {
198       st->epSquare = make_square(File(col - 'a'), Rank(row - '1'));
199       Color them = opposite_color(sideToMove);
200
201       if (!(attacks_from<PAWN>(st->epSquare, them) & pieces(PAWN, sideToMove)))
202           st->epSquare = SQ_NONE;
203   }
204
205   // 5-6. Halfmove clock and fullmove number
206   ss >> std::skipws >> st->rule50 >> fullMoves;
207
208   // Various initialisations
209   chess960 = isChess960;
210   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(opposite_color(sideToMove));
211
212   st->key = compute_key();
213   st->pawnKey = compute_pawn_key();
214   st->materialKey = compute_material_key();
215   st->value = compute_value();
216   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
217   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
218 }
219
220
221 /// Position::set_castle() is an helper function used to set
222 /// correct castling related flags.
223
224 void Position::set_castle(int f, Square ksq, Square rsq) {
225
226   st->castleRights |= f;
227   castleRightsMask[ksq] ^= f;
228   castleRightsMask[rsq] ^= f;
229   castleRookSquare[f] = rsq;
230 }
231
232
233 /// Position::set_castling_rights() sets castling parameters castling avaiability.
234 /// This function is compatible with 3 standards: Normal FEN standard, Shredder-FEN
235 /// that uses the letters of the columns on which the rooks began the game instead
236 /// of KQkq and also X-FEN standard that, in case of Chess960, if an inner Rook is
237 /// associated with the castling right, the traditional castling tag will be replaced
238 /// by the file letter of the involved rook as for the Shredder-FEN.
239
240 void Position::set_castling_rights(char token) {
241
242     Color c = islower(token) ? BLACK : WHITE;
243
244     Square sqA = relative_square(c, SQ_A1);
245     Square sqH = relative_square(c, SQ_H1);
246     Square rsq, ksq = king_square(c);
247
248     token = char(toupper(token));
249
250     if (token == 'K')
251         for (rsq = sqH; piece_on(rsq) != make_piece(c, ROOK); rsq--) {}
252
253     else if (token == 'Q')
254         for (rsq = sqA; piece_on(rsq) != make_piece(c, ROOK); rsq++) {}
255
256     else if (token >= 'A' && token <= 'H')
257         rsq = make_square(File(token - 'A'), relative_rank(c, RANK_1));
258
259     else return;
260
261     if (square_file(rsq) < square_file(ksq))
262         set_castle(WHITE_OOO << c, ksq, rsq);
263     else
264         set_castle(WHITE_OO << c, ksq, rsq);
265 }
266
267
268 /// Position::to_fen() returns a FEN representation of the position. In case
269 /// of Chess960 the Shredder-FEN notation is used. Mainly a debugging function.
270
271 const string Position::to_fen() const {
272
273   string fen;
274   Square sq;
275   char emptyCnt;
276
277   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--, fen += '/')
278   {
279       emptyCnt = '0';
280
281       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
282       {
283           sq = make_square(file, rank);
284
285           if (!square_is_empty(sq))
286           {
287               if (emptyCnt != '0')
288               {
289                   fen += emptyCnt;
290                   emptyCnt = '0';
291               }
292               fen += PieceToChar[piece_on(sq)];
293           } else
294               emptyCnt++;
295       }
296
297       if (emptyCnt != '0')
298           fen += emptyCnt;
299   }
300
301   fen += (sideToMove == WHITE ? " w " : " b ");
302
303   if (st->castleRights != CASTLES_NONE)
304   {
305       if (can_castle(WHITE_OO))
306           fen += chess960 ? char(toupper(file_to_char(square_file(castle_rook_square(WHITE_OO))))) : 'K';
307
308       if (can_castle(WHITE_OOO))
309           fen += chess960 ? char(toupper(file_to_char(square_file(castle_rook_square(WHITE_OOO))))) : 'Q';
310
311       if (can_castle(BLACK_OO))
312           fen += chess960 ? file_to_char(square_file(castle_rook_square(BLACK_OO))) : 'k';
313
314       if (can_castle(BLACK_OOO))
315           fen += chess960 ? file_to_char(square_file(castle_rook_square(BLACK_OOO))) : 'q';
316   } else
317       fen += '-';
318
319   fen += (ep_square() == SQ_NONE ? " -" : " " + square_to_string(ep_square()));
320   return fen;
321 }
322
323
324 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
325 /// the standard output. If a move is given then also the san is printed.
326
327 void Position::print(Move move) const {
328
329   const char* dottedLine = "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
330
331   if (move)
332   {
333       Position p(*this, thread());
334       string dd = (piece_color(piece_on(move_from(move))) == BLACK ? ".." : "");
335       cout << "\nMove is: " << dd << move_to_san(p, move);
336   }
337
338   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
339   {
340       cout << dottedLine << '|';
341       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
342       {
343           Square sq = make_square(file, rank);
344           Piece piece = piece_on(sq);
345
346           if (piece == PIECE_NONE && square_color(sq) == DARK)
347               piece = PIECE_NONE_DARK_SQ;
348
349           char c = (piece_color(piece_on(sq)) == BLACK ? '=' : ' ');
350           cout << c << PieceToChar[piece] << c << '|';
351       }
352   }
353   cout << dottedLine << "Fen is: " << to_fen() << "\nKey is: " << st->key << endl;
354 }
355
356
357 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
358 /// king) pieces for the given color and for the given pinner type. Or, when
359 /// template parameter FindPinned is false, the pieces of the given color
360 /// candidate for a discovery check against the enemy king.
361 /// Bitboard checkersBB must be already updated when looking for pinners.
362
363 template<bool FindPinned>
364 Bitboard Position::hidden_checkers(Color c) const {
365
366   Bitboard result = EmptyBoardBB;
367   Bitboard pinners = pieces(FindPinned ? opposite_color(c) : c);
368
369   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack
370   // the enemy king.
371   Square ksq = king_square(FindPinned ? c : opposite_color(c));
372
373   // Pinners are sliders, not checkers, that give check when candidate pinned is removed
374   pinners &= (pieces(ROOK, QUEEN) & RookPseudoAttacks[ksq]) | (pieces(BISHOP, QUEEN) & BishopPseudoAttacks[ksq]);
375
376   if (FindPinned && pinners)
377       pinners &= ~st->checkersBB;
378
379   while (pinners)
380   {
381       Square s = pop_1st_bit(&pinners);
382       Bitboard b = squares_between(s, ksq) & occupied_squares();
383
384       assert(b);
385
386       if (  !(b & (b - 1)) // Only one bit set?
387           && (b & pieces(c))) // Is an our piece?
388           result |= b;
389   }
390   return result;
391 }
392
393
394 /// Position:pinned_pieces() returns a bitboard of all pinned (against the
395 /// king) pieces for the given color. Note that checkersBB bitboard must
396 /// be already updated.
397
398 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
399
400   return hidden_checkers<true>(c);
401 }
402
403
404 /// Position:discovered_check_candidates() returns a bitboard containing all
405 /// pieces for the given side which are candidates for giving a discovered
406 /// check. Contrary to pinned_pieces() here there is no need of checkersBB
407 /// to be already updated.
408
409 Bitboard Position::discovered_check_candidates(Color c) const {
410
411   return hidden_checkers<false>(c);
412 }
413
414 /// Position::attackers_to() computes a bitboard containing all pieces which
415 /// attacks a given square.
416
417 Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
418
419   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(PAWN, WHITE))
420         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(PAWN, BLACK))
421         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
422         | (attacks_from<ROOK>(s)        & pieces(ROOK, QUEEN))
423         | (attacks_from<BISHOP>(s)      & pieces(BISHOP, QUEEN))
424         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
425 }
426
427 Bitboard Position::attackers_to(Square s, Bitboard occ) const {
428
429   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(PAWN, WHITE))
430         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(PAWN, BLACK))
431         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
432         | (rook_attacks_bb(s, occ)      & pieces(ROOK, QUEEN))
433         | (bishop_attacks_bb(s, occ)    & pieces(BISHOP, QUEEN))
434         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
435 }
436
437 /// Position::attacks_from() computes a bitboard of all attacks
438 /// of a given piece put in a given square.
439
440 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s) const {
441
442   assert(square_is_ok(s));
443
444   switch (p)
445   {
446   case WB: case BB: return attacks_from<BISHOP>(s);
447   case WR: case BR: return attacks_from<ROOK>(s);
448   case WQ: case BQ: return attacks_from<QUEEN>(s);
449   default: return StepAttacksBB[p][s];
450   }
451 }
452
453 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ) {
454
455   assert(square_is_ok(s));
456
457   switch (p)
458   {
459   case WB: case BB: return bishop_attacks_bb(s, occ);
460   case WR: case BR: return rook_attacks_bb(s, occ);
461   case WQ: case BQ: return bishop_attacks_bb(s, occ) | rook_attacks_bb(s, occ);
462   default: return StepAttacksBB[p][s];
463   }
464 }
465
466
467 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
468 /// position attacks a given square.
469
470 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
471
472   assert(move_is_ok(m));
473   assert(square_is_ok(s));
474
475   Bitboard occ, xray;
476   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
477
478   assert(!square_is_empty(f));
479
480   if (bit_is_set(attacks_from(piece_on(f), t), s))
481       return true;
482
483   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
484   occ = occupied_squares();
485   do_move_bb(&occ, make_move_bb(f, t));
486   xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ)   & pieces(ROOK, QUEEN))
487           |(bishop_attacks_bb(s, occ) & pieces(BISHOP, QUEEN)))
488          & pieces(piece_color(piece_on(f)));
489
490   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
491   // and are not already existent ones.
492   return xray && (xray ^ (xray & attacks_from<QUEEN>(s)));
493 }
494
495
496 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
497
498 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
499
500   assert(is_ok());
501   assert(move_is_ok(m));
502   assert(pinned == pinned_pieces(side_to_move()));
503
504   Color us = side_to_move();
505   Square from = move_from(m);
506
507   assert(piece_color(piece_on(from)) == us);
508   assert(piece_on(king_square(us)) == make_piece(us, KING));
509
510   // En passant captures are a tricky special case. Because they are
511   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
512   // after the move is made
513   if (move_is_ep(m))
514   {
515       Color them = opposite_color(us);
516       Square to = move_to(m);
517       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
518       Square ksq = king_square(us);
519       Bitboard b = occupied_squares();
520
521       assert(to == ep_square());
522       assert(piece_on(from) == make_piece(us, PAWN));
523       assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
524       assert(piece_on(to) == PIECE_NONE);
525
526       clear_bit(&b, from);
527       clear_bit(&b, capsq);
528       set_bit(&b, to);
529
530       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & pieces(ROOK, QUEEN, them))
531             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & pieces(BISHOP, QUEEN, them));
532   }
533
534   // If the moving piece is a king, check whether the destination
535   // square is attacked by the opponent. Castling moves are checked
536   // for legality during move generation.
537   if (piece_type(piece_on(from)) == KING)
538       return move_is_castle(m) || !(attackers_to(move_to(m)) & pieces(opposite_color(us)));
539
540   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
541   // is moving along the ray towards or away from the king.
542   return   !pinned
543         || !bit_is_set(pinned, from)
544         ||  squares_aligned(from, move_to(m), king_square(us));
545 }
546
547
548 /// Position::move_is_legal() takes a move and tests whether the move
549 /// is legal. This version is not very fast and should be used only
550 /// in non time-critical paths.
551
552 bool Position::move_is_legal(const Move m) const {
553
554   for (MoveList<MV_LEGAL> ml(*this); !ml.end(); ++ml)
555       if (ml.move() == m)
556           return true;
557
558   return false;
559 }
560
561
562 /// Fast version of Position::move_is_pl() that takes a move and a bitboard
563 /// of pinned pieces as input, and tests whether the move is pseudo legal.
564
565 bool Position::move_is_pl(const Move m) const {
566
567   assert(is_ok());
568
569   Color us = sideToMove;
570   Color them = opposite_color(sideToMove);
571   Square from = move_from(m);
572   Square to = move_to(m);
573   Piece pc = piece_on(from);
574
575   // Use a slower but simpler function for uncommon cases
576   if (move_is_special(m))
577       return move_is_legal(m);
578
579   // Is not a promotion, so promotion piece must be empty
580   if (promotion_piece_type(m) - 2 != PIECE_TYPE_NONE)
581       return false;
582
583   // If the from square is not occupied by a piece belonging to the side to
584   // move, the move is obviously not legal.
585   if (pc == PIECE_NONE || piece_color(pc) != us)
586       return false;
587
588   // The destination square cannot be occupied by a friendly piece
589   if (piece_color(piece_on(to)) == us)
590       return false;
591
592   // Handle the special case of a pawn move
593   if (piece_type(pc) == PAWN)
594   {
595       // Move direction must be compatible with pawn color
596       int direction = to - from;
597       if ((us == WHITE) != (direction > 0))
598           return false;
599
600       // We have already handled promotion moves, so destination
601       // cannot be on the 8/1th rank.
602       if (square_rank(to) == RANK_8 || square_rank(to) == RANK_1)
603           return false;
604
605       // Proceed according to the square delta between the origin and
606       // destination squares.
607       switch (direction)
608       {
609       case DELTA_NW:
610       case DELTA_NE:
611       case DELTA_SW:
612       case DELTA_SE:
613       // Capture. The destination square must be occupied by an enemy
614       // piece (en passant captures was handled earlier).
615       if (piece_color(piece_on(to)) != them)
616           return false;
617
618       // From and to files must be one file apart, avoids a7h5
619       if (abs(square_file(from) - square_file(to)) != 1)
620           return false;
621       break;
622
623       case DELTA_N:
624       case DELTA_S:
625       // Pawn push. The destination square must be empty.
626       if (!square_is_empty(to))
627           return false;
628       break;
629
630       case DELTA_NN:
631       // Double white pawn push. The destination square must be on the fourth
632       // rank, and both the destination square and the square between the
633       // source and destination squares must be empty.
634       if (   square_rank(to) != RANK_4
635           || !square_is_empty(to)
636           || !square_is_empty(from + DELTA_N))
637           return false;
638       break;
639
640       case DELTA_SS:
641       // Double black pawn push. The destination square must be on the fifth
642       // rank, and both the destination square and the square between the
643       // source and destination squares must be empty.
644       if (   square_rank(to) != RANK_5
645           || !square_is_empty(to)
646           || !square_is_empty(from + DELTA_S))
647           return false;
648       break;
649
650       default:
651           return false;
652       }
653   }
654   else if (!bit_is_set(attacks_from(pc, from), to))
655       return false;
656
657   if (in_check())
658   {
659       // In case of king moves under check we have to remove king so to catch
660       // as invalid moves like b1a1 when opposite queen is on c1.
661       if (piece_type(piece_on(from)) == KING)
662       {
663           Bitboard b = occupied_squares();
664           clear_bit(&b, from);
665           if (attackers_to(move_to(m), b) & pieces(opposite_color(us)))
666               return false;
667       }
668       else
669       {
670           Bitboard target = checkers();
671           Square checksq = pop_1st_bit(&target);
672
673           if (target) // double check ? In this case a king move is required
674               return false;
675
676           // Our move must be a blocking evasion or a capture of the checking piece
677           target = squares_between(checksq, king_square(us)) | checkers();
678           if (!bit_is_set(target, move_to(m)))
679               return false;
680       }
681   }
682
683   return true;
684 }
685
686
687 /// Position::move_gives_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
688
689 bool Position::move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
690
691   assert(is_ok());
692   assert(move_is_ok(m));
693   assert(ci.dcCandidates == discovered_check_candidates(side_to_move()));
694   assert(piece_color(piece_on(move_from(m))) == side_to_move());
695
696   Square from = move_from(m);
697   Square to = move_to(m);
698   PieceType pt = piece_type(piece_on(from));
699
700   // Direct check ?
701   if (bit_is_set(ci.checkSq[pt], to))
702       return true;
703
704   // Discovery check ?
705   if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
706   {
707       // For pawn and king moves we need to verify also direction
708       if (  (pt != PAWN && pt != KING)
709           || !squares_aligned(from, to, king_square(opposite_color(side_to_move()))))
710           return true;
711   }
712
713   // Can we skip the ugly special cases ?
714   if (!move_is_special(m))
715       return false;
716
717   Color us = side_to_move();
718   Bitboard b = occupied_squares();
719   Square ksq = king_square(opposite_color(us));
720
721   // Promotion with check ?
722   if (move_is_promotion(m))
723   {
724       clear_bit(&b, from);
725
726       switch (promotion_piece_type(m))
727       {
728       case KNIGHT:
729           return bit_is_set(attacks_from<KNIGHT>(to), ksq);
730       case BISHOP:
731           return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
732       case ROOK:
733           return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
734       case QUEEN:
735           return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
736       default:
737           assert(false);
738       }
739   }
740
741   // En passant capture with check ? We have already handled the case
742   // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
743   // need to handle is the unusual case of a discovered check through
744   // the captured pawn.
745   if (move_is_ep(m))
746   {
747       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
748       clear_bit(&b, from);
749       clear_bit(&b, capsq);
750       set_bit(&b, to);
751       return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & pieces(ROOK, QUEEN, us))
752             ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & pieces(BISHOP, QUEEN, us));
753   }
754
755   // Castling with check ?
756   if (move_is_castle(m))
757   {
758       Square kfrom, kto, rfrom, rto;
759       kfrom = from;
760       rfrom = to;
761
762       if (rfrom > kfrom)
763       {
764           kto = relative_square(us, SQ_G1);
765           rto = relative_square(us, SQ_F1);
766       } else {
767           kto = relative_square(us, SQ_C1);
768           rto = relative_square(us, SQ_D1);
769       }
770       clear_bit(&b, kfrom);
771       clear_bit(&b, rfrom);
772       set_bit(&b, rto);
773       set_bit(&b, kto);
774       return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
775   }
776
777   return false;
778 }
779
780
781 /// Position::do_setup_move() makes a permanent move on the board. It should
782 /// be used when setting up a position on board. You can't undo the move.
783
784 void Position::do_setup_move(Move m) {
785
786   StateInfo newSt;
787
788   // Update the number of full moves after black's move
789   if (sideToMove == BLACK)
790       fullMoves++;
791
792   do_move(m, newSt);
793
794   // Reset "game ply" in case we made a non-reversible move.
795   // "game ply" is used for repetition detection.
796   if (st->rule50 == 0)
797       st->gamePly = 0;
798
799   // Our StateInfo newSt is about going out of scope so copy
800   // its content before it disappears.
801   detach();
802 }
803
804
805 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
806 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal. Pseudo-legal
807 /// moves should be filtered out before this function is called.
808
809 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
810
811   CheckInfo ci(*this);
812   do_move(m, newSt, ci, move_gives_check(m, ci));
813 }
814
815 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck) {
816
817   assert(is_ok());
818   assert(move_is_ok(m));
819   assert(&newSt != st);
820
821   nodes++;
822   Key key = st->key;
823
824   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the
825   // ones which are recalculated from scratch anyway, then switch our state
826   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
827   struct ReducedStateInfo {
828     Key pawnKey, materialKey;
829     int castleRights, rule50, gamePly, pliesFromNull;
830     Square epSquare;
831     Score value;
832     Value npMaterial[2];
833   };
834
835   memcpy(&newSt, st, sizeof(ReducedStateInfo));
836
837   newSt.previous = st;
838   st = &newSt;
839
840   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
841   // detect repetition draws.
842   history[st->gamePly++] = key;
843
844   // Update side to move
845   key ^= zobSideToMove;
846
847   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
848   // case of non-reversible moves is taken care of later.
849   st->rule50++;
850   st->pliesFromNull++;
851
852   if (move_is_castle(m))
853   {
854       st->key = key;
855       do_castle_move(m);
856       return;
857   }
858
859   Color us = side_to_move();
860   Color them = opposite_color(us);
861   Square from = move_from(m);
862   Square to = move_to(m);
863   bool ep = move_is_ep(m);
864   bool pm = move_is_promotion(m);
865
866   Piece piece = piece_on(from);
867   PieceType pt = piece_type(piece);
868   PieceType capture = ep ? PAWN : piece_type(piece_on(to));
869
870   assert(piece_color(piece_on(from)) == us);
871   assert(piece_color(piece_on(to)) == them || square_is_empty(to));
872   assert(!(ep || pm) || piece == make_piece(us, PAWN));
873   assert(!pm || relative_rank(us, to) == RANK_8);
874
875   if (capture)
876       do_capture_move(key, capture, them, to, ep);
877
878   // Update hash key
879   key ^= zobrist[us][pt][from] ^ zobrist[us][pt][to];
880
881   // Reset en passant square
882   if (st->epSquare != SQ_NONE)
883   {
884       key ^= zobEp[st->epSquare];
885       st->epSquare = SQ_NONE;
886   }
887
888   // Update castle rights if needed
889   if (    st->castleRights != CASTLES_NONE
890       && (castleRightsMask[from] & castleRightsMask[to]) != ALL_CASTLES)
891   {
892       key ^= zobCastle[st->castleRights];
893       st->castleRights &= castleRightsMask[from] & castleRightsMask[to];
894       key ^= zobCastle[st->castleRights];
895   }
896
897   // Prefetch TT access as soon as we know key is updated
898   prefetch((char*)TT.first_entry(key));
899
900   // Move the piece
901   Bitboard move_bb = make_move_bb(from, to);
902   do_move_bb(&byColorBB[us], move_bb);
903   do_move_bb(&byTypeBB[pt], move_bb);
904   do_move_bb(&byTypeBB[0], move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
905
906   board[to] = board[from];
907   board[from] = PIECE_NONE;
908
909   // Update piece lists, note that index[from] is not updated and
910   // becomes stale. This works as long as index[] is accessed just
911   // by known occupied squares.
912   index[to] = index[from];
913   pieceList[us][pt][index[to]] = to;
914
915   // If the moving piece was a pawn do some special extra work
916   if (pt == PAWN)
917   {
918       // Reset rule 50 draw counter
919       st->rule50 = 0;
920
921       // Update pawn hash key and prefetch in L1/L2 cache
922       st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
923
924       // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
925       if ((to ^ from) == 16)
926       {
927           if (attacks_from<PAWN>(from + (us == WHITE ? DELTA_N : DELTA_S), us) & pieces(PAWN, them))
928           {
929               st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
930               key ^= zobEp[st->epSquare];
931           }
932       }
933
934       if (pm) // promotion ?
935       {
936           PieceType promotion = promotion_piece_type(m);
937
938           assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
939
940           // Insert promoted piece instead of pawn
941           clear_bit(&byTypeBB[PAWN], to);
942           set_bit(&byTypeBB[promotion], to);
943           board[to] = make_piece(us, promotion);
944
945           // Update piece counts
946           pieceCount[us][promotion]++;
947           pieceCount[us][PAWN]--;
948
949           // Update material key
950           st->materialKey ^= zobrist[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
951           st->materialKey ^= zobrist[us][promotion][pieceCount[us][promotion]-1];
952
953           // Update piece lists, move the last pawn at index[to] position
954           // and shrink the list. Add a new promotion piece to the list.
955           Square lastPawnSquare = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
956           index[lastPawnSquare] = index[to];
957           pieceList[us][PAWN][index[lastPawnSquare]] = lastPawnSquare;
958           pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = SQ_NONE;
959           index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
960           pieceList[us][promotion][index[to]] = to;
961
962           // Partially revert hash keys update
963           key ^= zobrist[us][PAWN][to] ^ zobrist[us][promotion][to];
964           st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][to];
965
966           // Partially revert and update incremental scores
967           st->value -= pst(make_piece(us, PAWN), to);
968           st->value += pst(make_piece(us, promotion), to);
969
970           // Update material
971           st->npMaterial[us] += PieceValueMidgame[promotion];
972       }
973   }
974
975   // Prefetch pawn and material hash tables
976   Threads[threadID].pawnTable.prefetch(st->pawnKey);
977   Threads[threadID].materialTable.prefetch(st->materialKey);
978
979   // Update incremental scores
980   st->value += pst_delta(piece, from, to);
981
982   // Set capture piece
983   st->capturedType = capture;
984
985   // Update the key with the final value
986   st->key = key;
987
988   // Update checkers bitboard, piece must be already moved
989   st->checkersBB = EmptyBoardBB;
990
991   if (moveIsCheck)
992   {
993       if (ep | pm)
994           st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
995       else
996       {
997           // Direct checks
998           if (bit_is_set(ci.checkSq[pt], to))
999               st->checkersBB = SetMaskBB[to];
1000
1001           // Discovery checks
1002           if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
1003           {
1004               if (pt != ROOK)
1005                   st->checkersBB |= (attacks_from<ROOK>(king_square(them)) & pieces(ROOK, QUEEN, us));
1006
1007               if (pt != BISHOP)
1008                   st->checkersBB |= (attacks_from<BISHOP>(king_square(them)) & pieces(BISHOP, QUEEN, us));
1009           }
1010       }
1011   }
1012
1013   // Finish
1014   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1015   st->value += (sideToMove == WHITE ?  TempoValue : -TempoValue);
1016
1017   assert(is_ok());
1018 }
1019
1020
1021 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
1022 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
1023
1024 void Position::do_capture_move(Key& key, PieceType capture, Color them, Square to, bool ep) {
1025
1026     assert(capture != KING);
1027
1028     Square capsq = to;
1029
1030     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key,
1031     // otherwise update non-pawn material.
1032     if (capture == PAWN)
1033     {
1034         if (ep) // en passant ?
1035         {
1036             capsq = (them == BLACK)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1037
1038             assert(to == st->epSquare);
1039             assert(relative_rank(opposite_color(them), to) == RANK_6);
1040             assert(piece_on(to) == PIECE_NONE);
1041             assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
1042
1043             board[capsq] = PIECE_NONE;
1044         }
1045         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1046     }
1047     else
1048         st->npMaterial[them] -= PieceValueMidgame[capture];
1049
1050     // Remove captured piece
1051     clear_bit(&byColorBB[them], capsq);
1052     clear_bit(&byTypeBB[capture], capsq);
1053     clear_bit(&byTypeBB[0], capsq);
1054
1055     // Update hash key
1056     key ^= zobrist[them][capture][capsq];
1057
1058     // Update incremental scores
1059     st->value -= pst(make_piece(them, capture), capsq);
1060
1061     // Update piece count
1062     pieceCount[them][capture]--;
1063
1064     // Update material hash key
1065     st->materialKey ^= zobrist[them][capture][pieceCount[them][capture]];
1066
1067     // Update piece list, move the last piece at index[capsq] position
1068     //
1069     // WARNING: This is a not perfectly revresible operation. When we
1070     // will reinsert the captured piece in undo_move() we will put it
1071     // at the end of the list and not in its original place, it means
1072     // index[] and pieceList[] are not guaranteed to be invariant to a
1073     // do_move() + undo_move() sequence.
1074     Square lastPieceSquare = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
1075     index[lastPieceSquare] = index[capsq];
1076     pieceList[them][capture][index[lastPieceSquare]] = lastPieceSquare;
1077     pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = SQ_NONE;
1078
1079     // Reset rule 50 counter
1080     st->rule50 = 0;
1081 }
1082
1083
1084 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
1085 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
1086 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1087 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1088
1089 void Position::do_castle_move(Move m) {
1090
1091   assert(move_is_ok(m));
1092   assert(move_is_castle(m));
1093
1094   Color us = side_to_move();
1095   Color them = opposite_color(us);
1096
1097   // Find source squares for king and rook
1098   Square kfrom = move_from(m);
1099   Square rfrom = move_to(m);
1100   Square kto, rto;
1101
1102   assert(piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
1103   assert(piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
1104
1105   // Find destination squares for king and rook
1106   if (rfrom > kfrom) // O-O
1107   {
1108       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1109       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1110   }
1111   else // O-O-O
1112   {
1113       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1114       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1115   }
1116
1117   // Remove pieces from source squares
1118   clear_bit(&byColorBB[us], kfrom);
1119   clear_bit(&byTypeBB[KING], kfrom);
1120   clear_bit(&byTypeBB[0], kfrom);
1121   clear_bit(&byColorBB[us], rfrom);
1122   clear_bit(&byTypeBB[ROOK], rfrom);
1123   clear_bit(&byTypeBB[0], rfrom);
1124
1125   // Put pieces on destination squares
1126   set_bit(&byColorBB[us], kto);
1127   set_bit(&byTypeBB[KING], kto);
1128   set_bit(&byTypeBB[0], kto);
1129   set_bit(&byColorBB[us], rto);
1130   set_bit(&byTypeBB[ROOK], rto);
1131   set_bit(&byTypeBB[0], rto);
1132
1133   // Update board
1134   Piece king = make_piece(us, KING);
1135   Piece rook = make_piece(us, ROOK);
1136   board[kfrom] = board[rfrom] = PIECE_NONE;
1137   board[kto] = king;
1138   board[rto] = rook;
1139
1140   // Update piece lists
1141   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
1142   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
1143   int tmp = index[rfrom]; // In Chess960 could be kto == rfrom
1144   index[kto] = index[kfrom];
1145   index[rto] = tmp;
1146
1147   // Reset capture field
1148   st->capturedType = PIECE_TYPE_NONE;
1149
1150   // Update incremental scores
1151   st->value += pst_delta(king, kfrom, kto);
1152   st->value += pst_delta(rook, rfrom, rto);
1153
1154   // Update hash key
1155   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
1156   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
1157
1158   // Clear en passant square
1159   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1160   {
1161       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1162       st->epSquare = SQ_NONE;
1163   }
1164
1165   // Update castling rights
1166   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1167   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
1168   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1169
1170   // Reset rule 50 counter
1171   st->rule50 = 0;
1172
1173   // Update checkers BB
1174   st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
1175
1176   // Finish
1177   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1178   st->value += (sideToMove == WHITE ?  TempoValue : -TempoValue);
1179
1180   assert(is_ok());
1181 }
1182
1183
1184 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1185 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1186
1187 void Position::undo_move(Move m) {
1188
1189   assert(is_ok());
1190   assert(move_is_ok(m));
1191
1192   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1193
1194   if (move_is_castle(m))
1195   {
1196       undo_castle_move(m);
1197       return;
1198   }
1199
1200   Color us = side_to_move();
1201   Color them = opposite_color(us);
1202   Square from = move_from(m);
1203   Square to = move_to(m);
1204   bool ep = move_is_ep(m);
1205   bool pm = move_is_promotion(m);
1206
1207   PieceType pt = piece_type(piece_on(to));
1208
1209   assert(square_is_empty(from));
1210   assert(piece_color(piece_on(to)) == us);
1211   assert(!pm || relative_rank(us, to) == RANK_8);
1212   assert(!ep || to == st->previous->epSquare);
1213   assert(!ep || relative_rank(us, to) == RANK_6);
1214   assert(!ep || piece_on(to) == make_piece(us, PAWN));
1215
1216   if (pm) // promotion ?
1217   {
1218       PieceType promotion = promotion_piece_type(m);
1219       pt = PAWN;
1220
1221       assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1222       assert(piece_on(to) == make_piece(us, promotion));
1223
1224       // Replace promoted piece with a pawn
1225       clear_bit(&byTypeBB[promotion], to);
1226       set_bit(&byTypeBB[PAWN], to);
1227
1228       // Update piece counts
1229       pieceCount[us][promotion]--;
1230       pieceCount[us][PAWN]++;
1231
1232       // Update piece list replacing promotion piece with a pawn
1233       Square lastPromotionSquare = pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]];
1234       index[lastPromotionSquare] = index[to];
1235       pieceList[us][promotion][index[lastPromotionSquare]] = lastPromotionSquare;
1236       pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]] = SQ_NONE;
1237       index[to] = pieceCount[us][PAWN] - 1;
1238       pieceList[us][PAWN][index[to]] = to;
1239   }
1240
1241   // Put the piece back at the source square
1242   Bitboard move_bb = make_move_bb(to, from);
1243   do_move_bb(&byColorBB[us], move_bb);
1244   do_move_bb(&byTypeBB[pt], move_bb);
1245   do_move_bb(&byTypeBB[0], move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1246
1247   board[from] = make_piece(us, pt);
1248   board[to] = PIECE_NONE;
1249
1250   // Update piece list
1251   index[from] = index[to];
1252   pieceList[us][pt][index[from]] = from;
1253
1254   if (st->capturedType)
1255   {
1256       Square capsq = to;
1257
1258       if (ep)
1259           capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1260
1261       assert(st->capturedType != KING);
1262       assert(!ep || square_is_empty(capsq));
1263
1264       // Restore the captured piece
1265       set_bit(&byColorBB[them], capsq);
1266       set_bit(&byTypeBB[st->capturedType], capsq);
1267       set_bit(&byTypeBB[0], capsq);
1268
1269       board[capsq] = make_piece(them, st->capturedType);
1270
1271       // Update piece count
1272       pieceCount[them][st->capturedType]++;
1273
1274       // Update piece list, add a new captured piece in capsq square
1275       index[capsq] = pieceCount[them][st->capturedType] - 1;
1276       pieceList[them][st->capturedType][index[capsq]] = capsq;
1277   }
1278
1279   // Finally point our state pointer back to the previous state
1280   st = st->previous;
1281
1282   assert(is_ok());
1283 }
1284
1285
1286 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1287 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1288 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1289 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1290
1291 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1292
1293   assert(move_is_ok(m));
1294   assert(move_is_castle(m));
1295
1296   // When we have arrived here, some work has already been done by
1297   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1298   // so the code below is correct.
1299   Color us = side_to_move();
1300
1301   // Find source squares for king and rook
1302   Square kfrom = move_from(m);
1303   Square rfrom = move_to(m);
1304   Square kto, rto;
1305
1306   // Find destination squares for king and rook
1307   if (rfrom > kfrom) // O-O
1308   {
1309       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1310       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1311   }
1312   else // O-O-O
1313   {
1314       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1315       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1316   }
1317
1318   assert(piece_on(kto) == make_piece(us, KING));
1319   assert(piece_on(rto) == make_piece(us, ROOK));
1320
1321   // Remove pieces from destination squares
1322   clear_bit(&byColorBB[us], kto);
1323   clear_bit(&byTypeBB[KING], kto);
1324   clear_bit(&byTypeBB[0], kto);
1325   clear_bit(&byColorBB[us], rto);
1326   clear_bit(&byTypeBB[ROOK], rto);
1327   clear_bit(&byTypeBB[0], rto);
1328
1329   // Put pieces on source squares
1330   set_bit(&byColorBB[us], kfrom);
1331   set_bit(&byTypeBB[KING], kfrom);
1332   set_bit(&byTypeBB[0], kfrom);
1333   set_bit(&byColorBB[us], rfrom);
1334   set_bit(&byTypeBB[ROOK], rfrom);
1335   set_bit(&byTypeBB[0], rfrom);
1336
1337   // Update board
1338   Piece king = make_piece(us, KING);
1339   Piece rook = make_piece(us, ROOK);
1340   board[kto] = board[rto] = PIECE_NONE;
1341   board[kfrom] = king;
1342   board[rfrom] = rook;
1343
1344   // Update piece lists
1345   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1346   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1347   int tmp = index[rto];  // In Chess960 could be rto == kfrom
1348   index[kfrom] = index[kto];
1349   index[rfrom] = tmp;
1350
1351   // Finally point our state pointer back to the previous state
1352   st = st->previous;
1353
1354   assert(is_ok());
1355 }
1356
1357
1358 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1359 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1360
1361 void Position::do_null_move(StateInfo& backupSt) {
1362
1363   assert(is_ok());
1364   assert(!in_check());
1365
1366   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1367   // StateInfo object.
1368   // Note that differently from normal case here backupSt is actually used as
1369   // a backup storage not as a new state to be used.
1370   backupSt.key      = st->key;
1371   backupSt.epSquare = st->epSquare;
1372   backupSt.value    = st->value;
1373   backupSt.previous = st->previous;
1374   backupSt.pliesFromNull = st->pliesFromNull;
1375   st->previous = &backupSt;
1376
1377   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1378   // detect repetition draws.
1379   history[st->gamePly++] = st->key;
1380
1381   // Update the necessary information
1382   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1383       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1384
1385   st->key ^= zobSideToMove;
1386   prefetch((char*)TT.first_entry(st->key));
1387
1388   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1389   st->epSquare = SQ_NONE;
1390   st->rule50++;
1391   st->pliesFromNull = 0;
1392   st->value += (sideToMove == WHITE) ?  TempoValue : -TempoValue;
1393 }
1394
1395
1396 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1397
1398 void Position::undo_null_move() {
1399
1400   assert(is_ok());
1401   assert(!in_check());
1402
1403   // Restore information from the our backup StateInfo object
1404   StateInfo* backupSt = st->previous;
1405   st->key      = backupSt->key;
1406   st->epSquare = backupSt->epSquare;
1407   st->value    = backupSt->value;
1408   st->previous = backupSt->previous;
1409   st->pliesFromNull = backupSt->pliesFromNull;
1410
1411   // Update the necessary information
1412   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1413   st->rule50--;
1414   st->gamePly--;
1415 }
1416
1417
1418 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1419 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1420 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1421 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1422 /// not yet understand promotions captures.
1423
1424 int Position::see_sign(Move m) const {
1425
1426   assert(move_is_ok(m));
1427
1428   Square from = move_from(m);
1429   Square to = move_to(m);
1430
1431   // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
1432   // is not less then capturing one. Note that king moves always return
1433   // here because king midgame value is set to 0.
1434   if (piece_value_midgame(piece_on(to)) >= piece_value_midgame(piece_on(from)))
1435       return 1;
1436
1437   return see(m);
1438 }
1439
1440 int Position::see(Move m) const {
1441
1442   Square from, to;
1443   Bitboard occupied, attackers, stmAttackers, b;
1444   int swapList[32], slIndex = 1;
1445   PieceType capturedType, pt;
1446   Color stm;
1447
1448   assert(move_is_ok(m));
1449
1450   // As castle moves are implemented as capturing the rook, they have
1451   // SEE == RookValueMidgame most of the times (unless the rook is under
1452   // attack).
1453   if (move_is_castle(m))
1454       return 0;
1455
1456   from = move_from(m);
1457   to = move_to(m);
1458   capturedType = piece_type(piece_on(to));
1459   occupied = occupied_squares();
1460
1461   // Handle en passant moves
1462   if (st->epSquare == to && piece_type(piece_on(from)) == PAWN)
1463   {
1464       Square capQq = (side_to_move() == WHITE ? to - DELTA_N : to - DELTA_S);
1465
1466       assert(capturedType == PIECE_TYPE_NONE);
1467       assert(piece_type(piece_on(capQq)) == PAWN);
1468
1469       // Remove the captured pawn
1470       clear_bit(&occupied, capQq);
1471       capturedType = PAWN;
1472   }
1473
1474   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1475   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1476   clear_bit(&occupied, from);
1477   attackers = attackers_to(to, occupied);
1478
1479   // If the opponent has no attackers we are finished
1480   stm = opposite_color(piece_color(piece_on(from)));
1481   stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1482   if (!stmAttackers)
1483       return PieceValueMidgame[capturedType];
1484
1485   // The destination square is defended, which makes things rather more
1486   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1487   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1488   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1489   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1490   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1491   swapList[0] = PieceValueMidgame[capturedType];
1492   capturedType = piece_type(piece_on(from));
1493
1494   do {
1495       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1496       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1497       // that the side to move still has at least one attacker left.
1498       for (pt = PAWN; !(stmAttackers & pieces(pt)); pt++)
1499           assert(pt < KING);
1500
1501       // Remove the attacker we just found from the 'occupied' bitboard,
1502       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1503       b = stmAttackers & pieces(pt);
1504       occupied ^= (b & (~b + 1));
1505       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occupied)   & pieces(ROOK, QUEEN))
1506                   | (bishop_attacks_bb(to, occupied) & pieces(BISHOP, QUEEN));
1507
1508       attackers &= occupied; // Cut out pieces we've already done
1509
1510       // Add the new entry to the swap list
1511       assert(slIndex < 32);
1512       swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + PieceValueMidgame[capturedType];
1513       slIndex++;
1514
1515       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to
1516       // move before beginning the next iteration.
1517       capturedType = pt;
1518       stm = opposite_color(stm);
1519       stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1520
1521       // Stop before processing a king capture
1522       if (capturedType == KING && stmAttackers)
1523       {
1524           assert(slIndex < 32);
1525           swapList[slIndex++] = QueenValueMidgame*10;
1526           break;
1527       }
1528   } while (stmAttackers);
1529
1530   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1531   // achievable score from the point of view of the side to move.
1532   while (--slIndex)
1533       swapList[slIndex-1] = Min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex-1]);
1534
1535   return swapList[0];
1536 }
1537
1538
1539 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1540 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1541
1542 void Position::clear() {
1543
1544   st = &startState;
1545   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1546   st->epSquare = SQ_NONE;
1547
1548   memset(byColorBB,  0, sizeof(Bitboard) * 2);
1549   memset(byTypeBB,   0, sizeof(Bitboard) * 8);
1550   memset(pieceCount, 0, sizeof(int) * 2 * 8);
1551   memset(index,      0, sizeof(int) * 64);
1552
1553   for (int i = 0; i < 8; i++)
1554       for (int j = 0; j < 16; j++)
1555           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1556
1557   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
1558   {
1559       board[sq] = PIECE_NONE;
1560       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
1561   }
1562   sideToMove = WHITE;
1563   fullMoves = 1;
1564   nodes = 0;
1565 }
1566
1567
1568 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1569 /// updating the board array, pieces list, bitboards, and piece counts.
1570
1571 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1572
1573   Color c = piece_color(p);
1574   PieceType pt = piece_type(p);
1575
1576   board[s] = p;
1577   index[s] = pieceCount[c][pt]++;
1578   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1579
1580   set_bit(&byTypeBB[pt], s);
1581   set_bit(&byColorBB[c], s);
1582   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1583 }
1584
1585
1586 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1587 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1588 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1589 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1590
1591 Key Position::compute_key() const {
1592
1593   Key result = zobCastle[st->castleRights];
1594
1595   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1596       if (!square_is_empty(s))
1597           result ^= zobrist[piece_color(piece_on(s))][piece_type(piece_on(s))][s];
1598
1599   if (ep_square() != SQ_NONE)
1600       result ^= zobEp[ep_square()];
1601
1602   if (side_to_move() == BLACK)
1603       result ^= zobSideToMove;
1604
1605   return result;
1606 }
1607
1608
1609 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1610 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1611 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1612 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1613 /// debug mode.
1614
1615 Key Position::compute_pawn_key() const {
1616
1617   Bitboard b;
1618   Key result = 0;
1619
1620   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1621   {
1622       b = pieces(PAWN, c);
1623       while (b)
1624           result ^= zobrist[c][PAWN][pop_1st_bit(&b)];
1625   }
1626   return result;
1627 }
1628
1629
1630 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1631 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1632 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1633 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1634 /// debug mode.
1635
1636 Key Position::compute_material_key() const {
1637
1638   Key result = 0;
1639
1640   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1641       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1642           for (int i = 0, cnt = piece_count(c, pt); i < cnt; i++)
1643               result ^= zobrist[c][pt][i];
1644
1645   return result;
1646 }
1647
1648
1649 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1650 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1651 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1652 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1653 Score Position::compute_value() const {
1654
1655   Bitboard b;
1656   Score result = SCORE_ZERO;
1657
1658   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1659       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1660       {
1661           b = pieces(pt, c);
1662           while (b)
1663               result += pst(make_piece(c, pt), pop_1st_bit(&b));
1664       }
1665
1666   result += (side_to_move() == WHITE ? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2);
1667   return result;
1668 }
1669
1670
1671 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1672 /// game material value for the given side. Material values are updated
1673 /// incrementally during the search, this function is only used while
1674 /// initializing a new Position object.
1675
1676 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1677
1678   Value result = VALUE_ZERO;
1679
1680   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1681       result += piece_count(c, pt) * PieceValueMidgame[pt];
1682
1683   return result;
1684 }
1685
1686
1687 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1688 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1689 /// must be done by the search.
1690 template<bool SkipRepetition>
1691 bool Position::is_draw() const {
1692
1693   // Draw by material?
1694   if (   !pieces(PAWN)
1695       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1696       return true;
1697
1698   // Draw by the 50 moves rule?
1699   if (st->rule50 > 99 && !is_mate())
1700       return true;
1701
1702   // Draw by repetition?
1703   if (!SkipRepetition)
1704       for (int i = 4, e = Min(Min(st->gamePly, st->rule50), st->pliesFromNull); i <= e; i += 2)
1705           if (history[st->gamePly - i] == st->key)
1706               return true;
1707
1708   return false;
1709 }
1710
1711 // Explicit template instantiations
1712 template bool Position::is_draw<false>() const;
1713 template bool Position::is_draw<true>() const;
1714
1715
1716 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1717 /// side to move is checkmated.
1718
1719 bool Position::is_mate() const {
1720
1721   return in_check() && !MoveList<MV_LEGAL>(*this).size();
1722 }
1723
1724
1725 /// Position::init() is a static member function which initializes at
1726 /// startup the various arrays used to compute hash keys and the piece
1727 /// square tables. The latter is a two-step operation: First, the white
1728 /// halves of the tables are copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays.
1729 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
1730 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
1731
1732 void Position::init() {
1733
1734   RKISS rk;
1735
1736   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1737       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1738           for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1739               zobrist[c][pt][s] = rk.rand<Key>();
1740
1741   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1742       zobEp[s] = rk.rand<Key>();
1743
1744   for (int i = 0; i < 16; i++)
1745       zobCastle[i] = rk.rand<Key>();
1746
1747   zobSideToMove = rk.rand<Key>();
1748   zobExclusion  = rk.rand<Key>();
1749
1750   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1751       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
1752           pieceSquareTable[p][s] = make_score(MgPST[p][s], EgPST[p][s]);
1753
1754   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1755       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
1756           pieceSquareTable[p][s] = -pieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
1757 }
1758
1759
1760 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
1761 /// is only useful for debugging especially for finding evaluation symmetry bugs.
1762
1763 void Position::flip() {
1764
1765   assert(is_ok());
1766
1767   // Make a copy of current position before to start changing
1768   const Position pos(*this, threadID);
1769
1770   clear();
1771   threadID = pos.thread();
1772
1773   // Board
1774   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1775       if (!pos.square_is_empty(s))
1776           put_piece(Piece(pos.piece_on(s) ^ 8), flip_square(s));
1777
1778   // Side to move
1779   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
1780
1781   // Castling rights
1782   if (pos.can_castle(WHITE_OO))
1783       set_castle(BLACK_OO,  king_square(BLACK), flip_square(pos.castle_rook_square(WHITE_OO)));
1784   if (pos.can_castle(WHITE_OOO))
1785       set_castle(BLACK_OOO, king_square(BLACK), flip_square(pos.castle_rook_square(WHITE_OOO)));
1786   if (pos.can_castle(BLACK_OO))
1787       set_castle(WHITE_OO,  king_square(WHITE), flip_square(pos.castle_rook_square(BLACK_OO)));
1788   if (pos.can_castle(BLACK_OOO))
1789       set_castle(WHITE_OOO, king_square(WHITE), flip_square(pos.castle_rook_square(BLACK_OOO)));
1790
1791   // En passant square
1792   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
1793       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
1794
1795   // Checkers
1796   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(opposite_color(sideToMove));
1797
1798   // Hash keys
1799   st->key = compute_key();
1800   st->pawnKey = compute_pawn_key();
1801   st->materialKey = compute_material_key();
1802
1803   // Incremental scores
1804   st->value = compute_value();
1805
1806   // Material
1807   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
1808   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
1809
1810   assert(is_ok());
1811 }
1812
1813
1814 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
1815 /// This is meant to be helpful when debugging.
1816
1817 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
1818
1819   // What features of the position should be verified?
1820   const bool debugAll = false;
1821
1822   const bool debugBitboards       = debugAll || false;
1823   const bool debugKingCount       = debugAll || false;
1824   const bool debugKingCapture     = debugAll || false;
1825   const bool debugCheckerCount    = debugAll || false;
1826   const bool debugKey             = debugAll || false;
1827   const bool debugMaterialKey     = debugAll || false;
1828   const bool debugPawnKey         = debugAll || false;
1829   const bool debugIncrementalEval = debugAll || false;
1830   const bool debugNonPawnMaterial = debugAll || false;
1831   const bool debugPieceCounts     = debugAll || false;
1832   const bool debugPieceList       = debugAll || false;
1833   const bool debugCastleSquares   = debugAll || false;
1834
1835   if (failedStep) *failedStep = 1;
1836
1837   // Side to move OK?
1838   if (side_to_move() != WHITE && side_to_move() != BLACK)
1839       return false;
1840
1841   // Are the king squares in the position correct?
1842   if (failedStep) (*failedStep)++;
1843   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
1844       return false;
1845
1846   if (failedStep) (*failedStep)++;
1847   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
1848       return false;
1849
1850   // Do both sides have exactly one king?
1851   if (failedStep) (*failedStep)++;
1852   if (debugKingCount)
1853   {
1854       int kingCount[2] = {0, 0};
1855       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1856           if (piece_type(piece_on(s)) == KING)
1857               kingCount[piece_color(piece_on(s))]++;
1858
1859       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
1860           return false;
1861   }
1862
1863   // Can the side to move capture the opponent's king?
1864   if (failedStep) (*failedStep)++;
1865   if (debugKingCapture)
1866   {
1867       Color us = side_to_move();
1868       Color them = opposite_color(us);
1869       Square ksq = king_square(them);
1870       if (attackers_to(ksq) & pieces(us))
1871           return false;
1872   }
1873
1874   // Is there more than 2 checkers?
1875   if (failedStep) (*failedStep)++;
1876   if (debugCheckerCount && count_1s<CNT32>(st->checkersBB) > 2)
1877       return false;
1878
1879   // Bitboards OK?
1880   if (failedStep) (*failedStep)++;
1881   if (debugBitboards)
1882   {
1883       // The intersection of the white and black pieces must be empty
1884       if ((pieces(WHITE) & pieces(BLACK)) != EmptyBoardBB)
1885           return false;
1886
1887       // The union of the white and black pieces must be equal to all
1888       // occupied squares
1889       if ((pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != occupied_squares())
1890           return false;
1891
1892       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
1893       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
1894           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
1895               if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
1896                   return false;
1897   }
1898
1899   // En passant square OK?
1900   if (failedStep) (*failedStep)++;
1901   if (ep_square() != SQ_NONE)
1902   {
1903       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
1904       // side to move.
1905       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
1906           return false;
1907   }
1908
1909   // Hash key OK?
1910   if (failedStep) (*failedStep)++;
1911   if (debugKey && st->key != compute_key())
1912       return false;
1913
1914   // Pawn hash key OK?
1915   if (failedStep) (*failedStep)++;
1916   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
1917       return false;
1918
1919   // Material hash key OK?
1920   if (failedStep) (*failedStep)++;
1921   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
1922       return false;
1923
1924   // Incremental eval OK?
1925   if (failedStep) (*failedStep)++;
1926   if (debugIncrementalEval && st->value != compute_value())
1927       return false;
1928
1929   // Non-pawn material OK?
1930   if (failedStep) (*failedStep)++;
1931   if (debugNonPawnMaterial)
1932   {
1933       if (st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
1934           return false;
1935
1936       if (st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
1937           return false;
1938   }
1939
1940   // Piece counts OK?
1941   if (failedStep) (*failedStep)++;
1942   if (debugPieceCounts)
1943       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1944           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1945               if (pieceCount[c][pt] != count_1s<CNT32>(pieces(pt, c)))
1946                   return false;
1947
1948   if (failedStep) (*failedStep)++;
1949   if (debugPieceList)
1950       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1951           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1952               for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
1953               {
1954                   if (piece_on(piece_list(c, pt)[i]) != make_piece(c, pt))
1955                       return false;
1956
1957                   if (index[piece_list(c, pt)[i]] != i)
1958                       return false;
1959               }
1960
1961   if (failedStep) (*failedStep)++;
1962   if (debugCastleSquares)
1963       for (CastleRight f = WHITE_OO; f <= BLACK_OOO; f = CastleRight(f << 1))
1964       {
1965           if (!can_castle(f))
1966               continue;
1967
1968           Piece rook = (f & (WHITE_OO | WHITE_OOO) ? WR : BR);
1969
1970           if (   castleRightsMask[castleRookSquare[f]] != (ALL_CASTLES ^ f)
1971               || piece_on(castleRookSquare[f]) != rook)
1972               return false;
1973       }
1974
1975   if (failedStep) *failedStep = 0;
1976   return true;
1977 }