Introduce do_move_bb() to update bitboards after a move
[stockfish] / src / position.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29
30 #include "mersenne.h"
31 #include "movegen.h"
32 #include "movepick.h"
33 #include "position.h"
34 #include "psqtab.h"
35 #include "san.h"
36 #include "ucioption.h"
37
38 using std::string;
39
40
41 ////
42 //// Variables
43 ////
44
45 int Position::castleRightsMask[64];
46
47 Key Position::zobrist[2][8][64];
48 Key Position::zobEp[64];
49 Key Position::zobCastle[16];
50 Key Position::zobMaterial[2][8][16];
51 Key Position::zobSideToMove;
52
53 Value Position::MgPieceSquareTable[16][64];
54 Value Position::EgPieceSquareTable[16][64];
55
56 static bool RequestPending = false;
57
58 ////
59 //// Functions
60 ////
61
62 /// Constructors
63
64 Position::Position(const Position& pos) {
65   copy(pos);
66 }
67
68 Position::Position(const string& fen) {
69   from_fen(fen);
70 }
71
72
73 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
74 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
75 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
76
77 void Position::from_fen(const string& fen) {
78
79   static const string pieceLetters = "KQRBNPkqrbnp";
80   static const Piece pieces[] = { WK, WQ, WR, WB, WN, WP, BK, BQ, BR, BB, BN, BP };
81
82   clear();
83
84   // Board
85   Rank rank = RANK_8;
86   File file = FILE_A;
87   size_t i = 0;
88   for ( ; fen[i] != ' '; i++)
89   {
90       if (isdigit(fen[i]))
91       {
92           // Skip the given number of files
93           file += (fen[i] - '1' + 1);
94           continue;
95       }
96       else if (fen[i] == '/')
97       {
98           file = FILE_A;
99           rank--;
100           continue;
101       }
102       size_t idx = pieceLetters.find(fen[i]);
103       if (idx == string::npos)
104       {
105            std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
106            return;
107       }
108       Square square = make_square(file, rank);
109       put_piece(pieces[idx], square);
110       file++;
111   }
112
113   // Side to move
114   i++;
115   if (fen[i] != 'w' && fen[i] != 'b')
116   {
117       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
118       return;
119   }
120   sideToMove = (fen[i] == 'w' ? WHITE : BLACK);
121
122   // Castling rights
123   i++;
124   if (fen[i] != ' ')
125   {
126       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
127       return;
128   }
129
130   i++;
131   while(strchr("KQkqabcdefghABCDEFGH-", fen[i])) {
132     if (fen[i] == '-')
133     {
134       i++;
135       break;
136     }
137     else if(fen[i] == 'K') allow_oo(WHITE);
138     else if(fen[i] == 'Q') allow_ooo(WHITE);
139     else if(fen[i] == 'k') allow_oo(BLACK);
140     else if(fen[i] == 'q') allow_ooo(BLACK);
141     else if(fen[i] >= 'A' && fen[i] <= 'H') {
142       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
143       for(Square square = SQ_B1; square <= SQ_G1; square++)
144         if(piece_on(square) == WK)
145           kingFile = square_file(square);
146       if(kingFile == FILE_NONE) {
147         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
148         return;
149       }
150       initialKFile = kingFile;
151       rookFile = File(fen[i] - 'A') + FILE_A;
152       if(rookFile < initialKFile) {
153         allow_ooo(WHITE);
154         initialQRFile = rookFile;
155       }
156       else {
157         allow_oo(WHITE);
158         initialKRFile = rookFile;
159       }
160     }
161     else if(fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h') {
162       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
163       for(Square square = SQ_B8; square <= SQ_G8; square++)
164         if(piece_on(square) == BK)
165           kingFile = square_file(square);
166       if(kingFile == FILE_NONE) {
167         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
168         return;
169       }
170       initialKFile = kingFile;
171       rookFile = File(fen[i] - 'a') + FILE_A;
172       if(rookFile < initialKFile) {
173         allow_ooo(BLACK);
174         initialQRFile = rookFile;
175       }
176       else {
177         allow_oo(BLACK);
178         initialKRFile = rookFile;
179       }
180     }
181     else {
182       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
183       return;
184     }
185     i++;
186   }
187
188   // Skip blanks
189   while (fen[i] == ' ')
190       i++;
191
192   // En passant square
193   if (    i <= fen.length() - 2
194       && (fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h')
195       && (fen[i+1] == '3' || fen[i+1] == '6'))
196       st->epSquare = square_from_string(fen.substr(i, 2));
197
198   // Various initialisation
199   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
200       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
201
202   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO|WHITE_OOO);
203   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO|BLACK_OOO);
204   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OO;
205   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OO;
206   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OOO;
207   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OOO;
208
209   find_checkers();
210
211   st->key = compute_key();
212   st->pawnKey = compute_pawn_key();
213   st->materialKey = compute_material_key();
214   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
215   st->egValue = compute_value<EndGame>();
216   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
217   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
218 }
219
220
221 /// Position::to_fen() converts the position object to a FEN string. This is
222 /// probably only useful for debugging.
223
224 const string Position::to_fen() const {
225
226   static const string pieceLetters = " PNBRQK  pnbrqk";
227   string fen;
228   int skip;
229
230   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
231   {
232       skip = 0;
233       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
234       {
235           Square sq = make_square(file, rank);
236           if (!square_is_occupied(sq))
237           {   skip++;
238               continue;
239           }
240           if (skip > 0)
241           {
242               fen += (char)skip + '0';
243               skip = 0;
244           }
245           fen += pieceLetters[piece_on(sq)];
246       }
247       if (skip > 0)
248           fen += (char)skip + '0';
249
250       fen += (rank > RANK_1 ? '/' : ' ');
251   }
252   fen += (sideToMove == WHITE ? "w " : "b ");
253   if (st->castleRights != NO_CASTLES)
254   {
255     if (can_castle_kingside(WHITE))  fen += 'K';
256     if (can_castle_queenside(WHITE)) fen += 'Q';
257     if (can_castle_kingside(BLACK))  fen += 'k';
258     if (can_castle_queenside(BLACK)) fen += 'q';
259   } else
260       fen += '-';
261
262   fen += ' ';
263   if (ep_square() != SQ_NONE)
264       fen += square_to_string(ep_square());
265   else
266       fen += '-';
267
268   return fen;
269 }
270
271
272 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
273 /// the standard output. If a move is given then also the san is print.
274
275 void Position::print(Move m) const {
276
277   static const string pieceLetters = " PNBRQK  PNBRQK .";
278
279   // Check for reentrancy, as example when called from inside
280   // MovePicker that is used also here in move_to_san()
281   if (RequestPending)
282       return;
283
284   RequestPending = true;
285
286   std::cout << std::endl;
287   if (m != MOVE_NONE)
288   {
289       string col = (color_of_piece_on(move_from(m)) == BLACK ? ".." : "");
290       std::cout << "Move is: " << col << move_to_san(*this, m) << std::endl;
291   }
292   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
293   {
294       std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl;
295       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
296       {
297           Square sq = make_square(file, rank);
298           Piece piece = piece_on(sq);
299           if (piece == EMPTY && square_color(sq) == WHITE)
300               piece = NO_PIECE;
301
302           char col = (color_of_piece_on(sq) == BLACK ? '=' : ' ');
303           std::cout << '|' << col << pieceLetters[piece] << col;
304       }
305       std::cout << '|' << std::endl;
306   }
307   std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl
308             << "Fen is: " << to_fen() << std::endl
309             << "Key is: " << st->key << std::endl;
310
311   RequestPending = false;
312 }
313
314
315 /// Position::copy() creates a copy of the input position.
316
317 void Position::copy(const Position &pos) {
318
319   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
320 }
321
322
323 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
324 /// king) pieces for the given color and for the given pinner type. Or, when
325 /// template parameter FindPinned is false, the pieces of the given color
326 /// candidate for a discovery check against the enemy king.
327 /// Note that checkersBB bitboard must be already updated.
328
329 template<bool FindPinned>
330 Bitboard Position::hidden_checkers(Color c) const {
331
332   Bitboard pinners, result = EmptyBoardBB;
333
334   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack
335   // the enemy king.
336   Square ksq = king_square(FindPinned ? c : opposite_color(c));
337
338   // Pinners are sliders, not checkers, that give check when
339   // candidate pinned is removed.
340   pinners =  (rooks_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & RookPseudoAttacks[ksq])
341            | (bishops_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & BishopPseudoAttacks[ksq]);
342
343   if (FindPinned && pinners)
344       pinners &= ~st->checkersBB;
345
346   while (pinners)
347   {
348       Square s = pop_1st_bit(&pinners);
349       Bitboard b = squares_between(s, ksq) & occupied_squares();
350
351       assert(b);
352
353       if (  !(b & (b - 1)) // Only one bit set?
354           && (b & pieces_of_color(c))) // Is an our piece?
355           result |= b;
356   }
357   return result;
358 }
359
360
361 /// Position:pinned_pieces() returns a bitboard of all pinned (against the
362 /// king) pieces for the given color.
363
364 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
365
366   return hidden_checkers<true>(c);
367 }
368
369
370 /// Position:discovered_check_candidates() returns a bitboard containing all
371 /// pieces for the given side which are candidates for giving a discovered
372 /// check.
373
374 Bitboard Position::discovered_check_candidates(Color c) const {
375
376   return hidden_checkers<false>(c);
377 }
378
379 /// Position::attacks_to() computes a bitboard containing all pieces which
380 /// attacks a given square.
381
382 Bitboard Position::attacks_to(Square s) const {
383
384   return  (pawn_attacks(BLACK, s)   & pawns(WHITE))
385         | (pawn_attacks(WHITE, s)   & pawns(BLACK))
386         | (piece_attacks<KNIGHT>(s) & pieces_of_type(KNIGHT))
387         | (piece_attacks<ROOK>(s)   & rooks_and_queens())
388         | (piece_attacks<BISHOP>(s) & bishops_and_queens())
389         | (piece_attacks<KING>(s)   & pieces_of_type(KING));
390 }
391
392 /// Position::piece_attacks_square() tests whether the piece on square f
393 /// attacks square t.
394
395 bool Position::piece_attacks_square(Piece p, Square f, Square t) const {
396
397   assert(square_is_ok(f));
398   assert(square_is_ok(t));
399
400   switch (p)
401   {
402   case WP:          return pawn_attacks_square(WHITE, f, t);
403   case BP:          return pawn_attacks_square(BLACK, f, t);
404   case WN: case BN: return piece_attacks_square<KNIGHT>(f, t);
405   case WB: case BB: return piece_attacks_square<BISHOP>(f, t);
406   case WR: case BR: return piece_attacks_square<ROOK>(f, t);
407   case WQ: case BQ: return piece_attacks_square<QUEEN>(f, t);
408   case WK: case BK: return piece_attacks_square<KING>(f, t);
409   default: break;
410   }
411   return false;
412 }
413
414
415 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
416 /// position attacks a given square.
417
418 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
419
420   assert(move_is_ok(m));
421   assert(square_is_ok(s));
422
423   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
424
425   assert(square_is_occupied(f));
426
427   if (piece_attacks_square(piece_on(f), t, s))
428       return true;
429
430   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
431   Bitboard occ = occupied_squares();
432   Color us = color_of_piece_on(f);
433   clear_bit(&occ, f);
434   set_bit(&occ, t);
435   Bitboard xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ) & rooks_and_queens())
436                    |(bishop_attacks_bb(s, occ) & bishops_and_queens())) & pieces_of_color(us);
437
438   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
439   // and are not already existent ones.
440   return xray && (xray ^ (xray & piece_attacks<QUEEN>(s)));
441 }
442
443
444 /// Position::find_checkers() computes the checkersBB bitboard, which
445 /// contains a nonzero bit for each checking piece (0, 1 or 2). It
446 /// currently works by calling Position::attacks_to, which is probably
447 /// inefficient. Consider rewriting this function to use the last move
448 /// played, like in non-bitboard versions of Glaurung.
449
450 void Position::find_checkers() {
451
452   Color us = side_to_move();
453   st->checkersBB = attacks_to(king_square(us), opposite_color(us));
454 }
455
456
457 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
458
459 bool Position::pl_move_is_legal(Move m) const {
460
461   // If we're in check, all pseudo-legal moves are legal, because our
462   // check evasion generator only generates true legal moves.
463   return is_check() || pl_move_is_legal(m, pinned_pieces(side_to_move()));
464 }
465
466 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
467
468   assert(is_ok());
469   assert(move_is_ok(m));
470   assert(pinned == pinned_pieces(side_to_move()));
471   assert(!is_check());
472
473   // Castling moves are checked for legality during move generation.
474   if (move_is_castle(m))
475       return true;
476
477   Color us = side_to_move();
478   Square from = move_from(m);
479   Square ksq = king_square(us);
480
481   assert(color_of_piece_on(from) == us);
482   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(us, KING));
483
484   // En passant captures are a tricky special case.  Because they are
485   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
486   // after the move is made
487   if (move_is_ep(m))
488   {
489       Color them = opposite_color(us);
490       Square to = move_to(m);
491       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
492       Bitboard b = occupied_squares();
493
494       assert(to == ep_square());
495       assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
496       assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
497       assert(piece_on(to) == EMPTY);
498
499       clear_bit(&b, from);
500       clear_bit(&b, capsq);
501       set_bit(&b, to);
502
503       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(them))
504             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(them));
505   }
506
507   // If the moving piece is a king, check whether the destination
508   // square is attacked by the opponent.
509   if (from == ksq)
510       return !(square_is_attacked(move_to(m), opposite_color(us)));
511
512   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
513   // is moving along the ray towards or away from the king.
514   return (   !pinned
515           || !bit_is_set(pinned, from)
516           || (direction_between_squares(from, ksq) == direction_between_squares(move_to(m), ksq)));
517 }
518
519
520 /// Position::move_is_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
521
522 bool Position::move_is_check(Move m) const {
523
524   Bitboard dc = discovered_check_candidates(side_to_move());
525   return move_is_check(m, dc);
526 }
527
528 bool Position::move_is_check(Move m, Bitboard dcCandidates) const {
529
530   assert(is_ok());
531   assert(move_is_ok(m));
532   assert(dcCandidates == discovered_check_candidates(side_to_move()));
533
534   Color us = side_to_move();
535   Color them = opposite_color(us);
536   Square from = move_from(m);
537   Square to = move_to(m);
538   Square ksq = king_square(them);
539
540   assert(color_of_piece_on(from) == us);
541   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(them, KING));
542
543   // Proceed according to the type of the moving piece
544   switch (type_of_piece_on(from))
545   {
546   case PAWN:
547
548       if (bit_is_set(pawn_attacks(them, ksq), to)) // Normal check?
549           return true;
550
551       if (   dcCandidates // Discovered check?
552           && bit_is_set(dcCandidates, from)
553           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
554           return true;
555
556       if (move_promotion(m)) // Promotion with check?
557       {
558           Bitboard b = occupied_squares();
559           clear_bit(&b, from);
560
561           switch (move_promotion(m))
562           {
563           case KNIGHT:
564               return bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(to), ksq);
565           case BISHOP:
566               return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
567           case ROOK:
568               return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
569           case QUEEN:
570               return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
571           default:
572               assert(false);
573           }
574       }
575       // En passant capture with check?  We have already handled the case
576       // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
577       // need to handle is the unusual case of a discovered check through the
578       // captured pawn.
579       else if (move_is_ep(m))
580       {
581           Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
582           Bitboard b = occupied_squares();
583           clear_bit(&b, from);
584           clear_bit(&b, capsq);
585           set_bit(&b, to);
586           return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(us))
587                 ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(us));
588       }
589       return false;
590
591   // Test discovered check and normal check according to piece type
592   case KNIGHT:
593     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
594           || bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(ksq), to);
595
596   case BISHOP:
597     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
598           || (direction_is_diagonal(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to));
599
600   case ROOK:
601     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
602           || (direction_is_straight(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to));
603
604   case QUEEN:
605       // Discovered checks are impossible!
606       assert(!bit_is_set(dcCandidates, from));
607       return (   (direction_is_straight(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to))
608               || (direction_is_diagonal(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to)));
609
610   case KING:
611       // Discovered check?
612       if (   bit_is_set(dcCandidates, from)
613           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
614           return true;
615
616       // Castling with check?
617       if (move_is_castle(m))
618       {
619           Square kfrom, kto, rfrom, rto;
620           Bitboard b = occupied_squares();
621           kfrom = from;
622           rfrom = to;
623
624           if (rfrom > kfrom)
625           {
626               kto = relative_square(us, SQ_G1);
627               rto = relative_square(us, SQ_F1);
628           } else {
629               kto = relative_square(us, SQ_C1);
630               rto = relative_square(us, SQ_D1);
631           }
632           clear_bit(&b, kfrom);
633           clear_bit(&b, rfrom);
634           set_bit(&b, rto);
635           set_bit(&b, kto);
636           return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
637       }
638       return false;
639
640   default: // NO_PIECE_TYPE
641       break;
642   }
643   assert(false);
644   return false;
645 }
646
647
648 /// Position::update_checkers() udpates chekers info given the move. It is called
649 /// in do_move() and is faster then find_checkers().
650
651 template<PieceType Piece>
652 inline void Position::update_checkers(Bitboard* pCheckersBB, Square ksq, Square from,
653                                       Square to, Bitboard dcCandidates) {
654
655   const bool Bishop = (Piece == QUEEN || Piece == BISHOP);
656   const bool Rook   = (Piece == QUEEN || Piece == ROOK);
657   const bool Slider = Bishop || Rook;
658
659   // Direct checks
660   if (  (   (Bishop && bit_is_set(BishopPseudoAttacks[ksq], to))
661          || (Rook   && bit_is_set(RookPseudoAttacks[ksq], to)))
662       && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to)) // slow, try to early skip
663       set_bit(pCheckersBB, to);
664
665   else if (   Piece != KING
666            && !Slider
667            && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to))
668       set_bit(pCheckersBB, to);
669
670   // Discovery checks
671   if (Piece != QUEEN && bit_is_set(dcCandidates, from))
672   {
673       if (Piece != ROOK)
674           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<ROOK>(ksq) & rooks_and_queens(side_to_move()));
675
676       if (Piece != BISHOP)
677           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<BISHOP>(ksq) & bishops_and_queens(side_to_move()));
678   }
679 }
680
681
682 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
683 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal.
684 /// Pseudo-legal moves should be filtered out before this function is called.
685
686 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
687
688   do_move(m, newSt, discovered_check_candidates(side_to_move()));
689 }
690
691 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, Bitboard dcCandidates) {
692
693   assert(is_ok());
694   assert(move_is_ok(m));
695
696   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the
697   // ones which are recalculated from scratch anyway, then switch our state
698   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
699   struct ReducedStateInfo {
700     Key key, pawnKey, materialKey;
701     int castleRights, rule50;
702     Square epSquare;
703     Value mgValue, egValue;
704     Value npMaterial[2];
705   };
706
707   memcpy(&newSt, st, sizeof(ReducedStateInfo));
708   newSt.capture = NO_PIECE_TYPE;
709   newSt.previous = st;
710   st = &newSt;
711
712   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
713   // detect repetition draws.
714   history[gamePly] = st->key;
715
716   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
717   // case of non-reversible moves is taken care of later.
718   st->rule50++;
719
720   if (move_is_castle(m))
721       do_castle_move(m);
722   else if (move_promotion(m))
723       do_promotion_move(m);
724   else if (move_is_ep(m))
725       do_ep_move(m);
726   else
727   {
728     Color us = side_to_move();
729     Color them = opposite_color(us);
730     Square from = move_from(m);
731     Square to = move_to(m);
732
733     assert(color_of_piece_on(from) == us);
734     assert(color_of_piece_on(to) == them || piece_on(to) == EMPTY);
735
736     PieceType piece = type_of_piece_on(from);
737
738     st->capture = type_of_piece_on(to);
739
740     if (st->capture)
741       do_capture_move(st->capture, them, to);
742
743     // Move the piece
744     Bitboard move_bb = make_move_bb(from, to);
745     do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
746     do_move_bb(&(byTypeBB[piece]), move_bb);
747     do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
748
749     board[to] = board[from];
750     board[from] = EMPTY;
751
752     // Update hash key
753     st->key ^= zobrist[us][piece][from] ^ zobrist[us][piece][to];
754
755     // Update incremental scores
756     st->mgValue -= pst<MidGame>(us, piece, from);
757     st->mgValue += pst<MidGame>(us, piece, to);
758     st->egValue -= pst<EndGame>(us, piece, from);
759     st->egValue += pst<EndGame>(us, piece, to);
760
761     // If the moving piece was a king, update the king square
762     if (piece == KING)
763         kingSquare[us] = to;
764
765     // Reset en passant square
766     if (st->epSquare != SQ_NONE)
767     {
768         st->key ^= zobEp[st->epSquare];
769         st->epSquare = SQ_NONE;
770     }
771
772     // If the moving piece was a pawn do some special extra work
773     if (piece == PAWN)
774     {
775         // Reset rule 50 draw counter
776         st->rule50 = 0;
777
778         // Update pawn hash key
779         st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
780
781         // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
782         if (abs(int(to) - int(from)) == 16)
783         {
784             if (   (us == WHITE && (pawn_attacks(WHITE, from + DELTA_N) & pawns(BLACK)))
785                 || (us == BLACK && (pawn_attacks(BLACK, from + DELTA_S) & pawns(WHITE))))
786             {
787                 st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
788                 st->key ^= zobEp[st->epSquare];
789             }
790         }
791     }
792
793     // Update piece lists
794     pieceList[us][piece][index[from]] = to;
795     index[to] = index[from];
796
797     // Update castle rights
798     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
799     st->castleRights &= castleRightsMask[from];
800     st->castleRights &= castleRightsMask[to];
801     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
802
803     // Update checkers bitboard, piece must be already moved
804     st->checkersBB = EmptyBoardBB;
805     Square ksq = king_square(them);
806     switch (piece)
807     {
808     case PAWN:   update_checkers<PAWN>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
809     case KNIGHT: update_checkers<KNIGHT>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates); break;
810     case BISHOP: update_checkers<BISHOP>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates); break;
811     case ROOK:   update_checkers<ROOK>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
812     case QUEEN:  update_checkers<QUEEN>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);  break;
813     case KING:   update_checkers<KING>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
814     default: assert(false); break;
815     }
816   }
817
818   // Finish
819   st->key ^= zobSideToMove;
820   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
821   gamePly++;
822
823   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
824   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
825
826   assert(is_ok());
827 }
828
829
830 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
831 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
832
833 void Position::do_capture_move(PieceType capture, Color them, Square to) {
834
835     assert(capture != KING);
836
837     // Remove captured piece
838     clear_bit(&(byColorBB[them]), to);
839     clear_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
840     clear_bit(&(byTypeBB[0]), to);
841
842     // Update hash key
843     st->key ^= zobrist[them][capture][to];
844
845     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key
846     if (capture == PAWN)
847         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][to];
848
849     // Update incremental scores
850     st->mgValue -= pst<MidGame>(them, capture, to);
851     st->egValue -= pst<EndGame>(them, capture, to);
852
853     // Update material
854     if (capture != PAWN)
855         st->npMaterial[them] -= piece_value_midgame(capture);
856
857     // Update material hash key
858     st->materialKey ^= zobMaterial[them][capture][pieceCount[them][capture]];
859
860     // Update piece count
861     pieceCount[them][capture]--;
862
863     // Update piece list
864     pieceList[them][capture][index[to]] = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
865     index[pieceList[them][capture][index[to]]] = index[to];
866
867     // Reset rule 50 counter
868     st->rule50 = 0;
869 }
870
871
872 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
873 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
874 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
875 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
876
877 void Position::do_castle_move(Move m) {
878
879   assert(is_ok());
880   assert(move_is_ok(m));
881   assert(move_is_castle(m));
882
883   Color us = side_to_move();
884   Color them = opposite_color(us);
885
886   // Find source squares for king and rook
887   Square kfrom = move_from(m);
888   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
889   Square kto, rto;
890
891   assert(piece_on(kfrom) == piece_of_color_and_type(us, KING));
892   assert(piece_on(rfrom) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
893
894   // Find destination squares for king and rook
895   if (rfrom > kfrom) // O-O
896   {
897       kto = relative_square(us, SQ_G1);
898       rto = relative_square(us, SQ_F1);
899   } else { // O-O-O
900       kto = relative_square(us, SQ_C1);
901       rto = relative_square(us, SQ_D1);
902   }
903
904   // Remove pieces from source squares
905   clear_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
906   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
907   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
908   clear_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
909   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
910   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
911
912   // Put pieces on destination squares
913   set_bit(&(byColorBB[us]), kto);
914   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
915   set_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
916   set_bit(&(byColorBB[us]), rto);
917   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
918   set_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
919
920   // Update board array
921   board[kfrom] = board[rfrom] = EMPTY;
922   board[kto] = piece_of_color_and_type(us, KING);
923   board[rto] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
924
925   // Update king square
926   kingSquare[us] = kto;
927
928   // Update piece lists
929   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
930   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
931   int tmp = index[rfrom];
932   index[kto] = index[kfrom];
933   index[rto] = tmp;
934
935   // Update incremental scores
936   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, KING, kfrom);
937   st->mgValue += pst<MidGame>(us, KING, kto);
938   st->egValue -= pst<EndGame>(us, KING, kfrom);
939   st->egValue += pst<EndGame>(us, KING, kto);
940   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, ROOK, rfrom);
941   st->mgValue += pst<MidGame>(us, ROOK, rto);
942   st->egValue -= pst<EndGame>(us, ROOK, rfrom);
943   st->egValue += pst<EndGame>(us, ROOK, rto);
944
945   // Update hash key
946   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
947   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
948
949   // Clear en passant square
950   if (st->epSquare != SQ_NONE)
951   {
952       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
953       st->epSquare = SQ_NONE;
954   }
955
956   // Update castling rights
957   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
958   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
959   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
960
961   // Reset rule 50 counter
962   st->rule50 = 0;
963
964   // Update checkers BB
965   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
966 }
967
968
969 /// Position::do_promotion_move() is a private method used to make a promotion
970 /// move. It is called from the main Position::do_move function.
971
972 void Position::do_promotion_move(Move m) {
973
974   Color us, them;
975   Square from, to;
976   PieceType promotion;
977
978   assert(is_ok());
979   assert(move_is_ok(m));
980   assert(move_promotion(m));
981
982   us = side_to_move();
983   them = opposite_color(us);
984   from = move_from(m);
985   to = move_to(m);
986
987   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
988   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
989   assert(color_of_piece_on(to) == them || square_is_empty(to));
990
991   st->capture = type_of_piece_on(to);
992
993   if (st->capture)
994       do_capture_move(st->capture, them, to);
995
996   // Remove pawn
997   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
998   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
999   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1000   board[from] = EMPTY;
1001
1002   // Insert promoted piece
1003   promotion = move_promotion(m);
1004   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1005   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1006   set_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1007   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1008   board[to] = piece_of_color_and_type(us, promotion);
1009
1010   // Update hash key
1011   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][promotion][to];
1012
1013   // Update pawn hash key
1014   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from];
1015
1016   // Update material key
1017   st->materialKey ^= zobMaterial[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1018   st->materialKey ^= zobMaterial[us][promotion][pieceCount[us][promotion]+1];
1019
1020   // Update piece counts
1021   pieceCount[us][PAWN]--;
1022   pieceCount[us][promotion]++;
1023
1024   // Update piece lists
1025   pieceList[us][PAWN][index[from]] = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1026   index[pieceList[us][PAWN][index[from]]] = index[from];
1027   pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1] = to;
1028   index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
1029
1030   // Update incremental scores
1031   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1032   st->mgValue += pst<MidGame>(us, promotion, to);
1033   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1034   st->egValue += pst<EndGame>(us, promotion, to);
1035
1036   // Update material
1037   st->npMaterial[us] += piece_value_midgame(promotion);
1038
1039   // Clear the en passant square
1040   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1041   {
1042       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1043       st->epSquare = SQ_NONE;
1044   }
1045
1046   // Update castle rights
1047   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1048   st->castleRights &= castleRightsMask[to];
1049   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1050
1051   // Reset rule 50 counter
1052   st->rule50 = 0;
1053
1054   // Update checkers BB
1055   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1056 }
1057
1058
1059 /// Position::do_ep_move() is a private method used to make an en passant
1060 /// capture. It is called from the main Position::do_move function.
1061
1062 void Position::do_ep_move(Move m) {
1063
1064   Color us, them;
1065   Square from, to, capsq;
1066
1067   assert(is_ok());
1068   assert(move_is_ok(m));
1069   assert(move_is_ep(m));
1070
1071   us = side_to_move();
1072   them = opposite_color(us);
1073   from = move_from(m);
1074   to = move_to(m);
1075   capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1076
1077   assert(to == st->epSquare);
1078   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1079   assert(piece_on(to) == EMPTY);
1080   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1081   assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
1082
1083   // Remove captured piece
1084   clear_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1085   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1086   clear_bit(&(byTypeBB[0]), capsq); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1087   board[capsq] = EMPTY;
1088
1089   // Remove moving piece from source square
1090   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1091   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1092   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1093
1094   // Put moving piece on destination square
1095   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1096   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1097   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1098   board[to] = board[from];
1099   board[from] = EMPTY;
1100
1101   // Update material hash key
1102   st->materialKey ^= zobMaterial[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1103
1104   // Update piece count
1105   pieceCount[them][PAWN]--;
1106
1107   // Update piece list
1108   pieceList[us][PAWN][index[from]] = to;
1109   index[to] = index[from];
1110   pieceList[them][PAWN][index[capsq]] = pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1111   index[pieceList[them][PAWN][index[capsq]]] = index[capsq];
1112
1113   // Update hash key
1114   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1115   st->key ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1116   st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1117
1118   // Update pawn hash key
1119   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1120   st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1121
1122   // Update incremental scores
1123   st->mgValue -= pst<MidGame>(them, PAWN, capsq);
1124   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1125   st->mgValue += pst<MidGame>(us, PAWN, to);
1126   st->egValue -= pst<EndGame>(them, PAWN, capsq);
1127   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1128   st->egValue += pst<EndGame>(us, PAWN, to);
1129
1130   // Reset en passant square
1131   st->epSquare = SQ_NONE;
1132
1133   // Reset rule 50 counter
1134   st->rule50 = 0;
1135
1136   // Update checkers BB
1137   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1138 }
1139
1140
1141 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1142 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1143
1144 void Position::undo_move(Move m) {
1145
1146   assert(is_ok());
1147   assert(move_is_ok(m));
1148
1149   gamePly--;
1150   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1151
1152   if (move_is_castle(m))
1153       undo_castle_move(m);
1154   else if (move_promotion(m))
1155       undo_promotion_move(m);
1156   else if (move_is_ep(m))
1157       undo_ep_move(m);
1158   else
1159   {
1160       Color us, them;
1161       Square from, to;
1162       PieceType piece;
1163
1164       us = side_to_move();
1165       them = opposite_color(us);
1166       from = move_from(m);
1167       to = move_to(m);
1168
1169       assert(piece_on(from) == EMPTY);
1170       assert(color_of_piece_on(to) == us);
1171
1172       // Put the piece back at the source square
1173       Bitboard move_bb = make_move_bb(to, from);
1174       piece = type_of_piece_on(to);
1175       do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
1176       do_move_bb(&(byTypeBB[piece]), move_bb);
1177       do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1178       board[from] = piece_of_color_and_type(us, piece);
1179
1180       // If the moving piece was a king, update the king square
1181       if (piece == KING)
1182           kingSquare[us] = from;
1183
1184       // Update piece list
1185       pieceList[us][piece][index[to]] = from;
1186       index[from] = index[to];
1187
1188       if (st->capture)
1189       {
1190           assert(st->capture != KING);
1191
1192           // Restore the captured piece
1193           set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1194           set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1195           set_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1196           board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1197
1198           // Update piece list
1199           pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1200           index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1201
1202           // Update piece count
1203           pieceCount[them][st->capture]++;
1204       } else
1205           board[to] = EMPTY;
1206   }
1207
1208   // Finally point our state pointer back to the previous state
1209   st = st->previous;
1210
1211   assert(is_ok());
1212 }
1213
1214
1215 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1216 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1217 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1218 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1219
1220 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1221
1222   assert(move_is_ok(m));
1223   assert(move_is_castle(m));
1224
1225   // When we have arrived here, some work has already been done by
1226   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1227   // so the code below is correct.
1228   Color us = side_to_move();
1229
1230   // Find source squares for king and rook
1231   Square kfrom = move_from(m);
1232   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1233   Square kto, rto;
1234
1235   // Find destination squares for king and rook
1236   if (rfrom > kfrom) // O-O
1237   {
1238       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1239       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1240   } else { // O-O-O
1241       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1242       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1243   }
1244
1245   assert(piece_on(kto) == piece_of_color_and_type(us, KING));
1246   assert(piece_on(rto) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
1247
1248   // Remove pieces from destination squares
1249   clear_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1250   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1251   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1252   clear_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1253   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1254   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1255
1256   // Put pieces on source squares
1257   set_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1258   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1259   set_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1260   set_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1261   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1262   set_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1263
1264   // Update board
1265   board[rto] = board[kto] = EMPTY;
1266   board[rfrom] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
1267   board[kfrom] = piece_of_color_and_type(us, KING);
1268
1269   // Update king square
1270   kingSquare[us] = kfrom;
1271
1272   // Update piece lists
1273   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1274   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1275   int tmp = index[rto];  // Necessary because we may have rto == kfrom in FRC.
1276   index[kfrom] = index[kto];
1277   index[rfrom] = tmp;
1278 }
1279
1280
1281 /// Position::undo_promotion_move() is a private method used to unmake a
1282 /// promotion move. It is called from the main Position::do_move
1283 /// function.
1284
1285 void Position::undo_promotion_move(Move m) {
1286
1287   Color us, them;
1288   Square from, to;
1289   PieceType promotion;
1290
1291   assert(move_is_ok(m));
1292   assert(move_promotion(m));
1293
1294   // When we have arrived here, some work has already been done by
1295   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1296   // so the code below is correct.
1297   us = side_to_move();
1298   them = opposite_color(us);
1299   from = move_from(m);
1300   to = move_to(m);
1301
1302   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1303   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1304
1305   // Remove promoted piece
1306   promotion = move_promotion(m);
1307   assert(piece_on(to)==piece_of_color_and_type(us, promotion));
1308   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1309   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1310   clear_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1311   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1312
1313   // Insert pawn at source square
1314   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1315   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1316   set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1317   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1318
1319   // Update piece list
1320   pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = from;
1321   index[from] = pieceCount[us][PAWN];
1322   pieceList[us][promotion][index[to]] =
1323     pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1];
1324   index[pieceList[us][promotion][index[to]]] = index[to];
1325
1326   // Update piece counts
1327   pieceCount[us][promotion]--;
1328   pieceCount[us][PAWN]++;
1329
1330   if (st->capture)
1331   {
1332       assert(st->capture != KING);
1333
1334       // Insert captured piece:
1335       set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1336       set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1337       set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1338       board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1339
1340       // Update piece list
1341       pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1342       index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1343
1344       // Update piece count
1345       pieceCount[them][st->capture]++;
1346   } else
1347       board[to] = EMPTY;
1348 }
1349
1350
1351 /// Position::undo_ep_move() is a private method used to unmake an en passant
1352 /// capture. It is called from the main Position::undo_move function.
1353
1354 void Position::undo_ep_move(Move m) {
1355
1356   assert(move_is_ok(m));
1357   assert(move_is_ep(m));
1358
1359   // When we have arrived here, some work has already been done by
1360   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1361   // so the code below is correct.
1362   Color us = side_to_move();
1363   Color them = opposite_color(us);
1364   Square from = move_from(m);
1365   Square to = move_to(m);
1366   Square capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1367
1368   assert(to == st->previous->epSquare);
1369   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1370   assert(piece_on(to) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1371   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1372   assert(piece_on(capsq) == EMPTY);
1373
1374   // Replace captured piece
1375   set_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1376   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1377   set_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1378   board[capsq] = piece_of_color_and_type(them, PAWN);
1379
1380   // Remove moving piece from destination square
1381   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1382   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1383   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1384   board[to] = EMPTY;
1385
1386   // Replace moving piece at source square
1387   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1388   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1389   set_bit(&(byTypeBB[0]), from);
1390   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1391
1392   // Update piece list
1393   pieceList[us][PAWN][index[to]] = from;
1394   index[from] = index[to];
1395   pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]] = capsq;
1396   index[capsq] = pieceCount[them][PAWN];
1397
1398   // Update piece count
1399   pieceCount[them][PAWN]++;
1400 }
1401
1402
1403 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1404 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1405
1406 void Position::do_null_move(StateInfo& backupSt) {
1407
1408   assert(is_ok());
1409   assert(!is_check());
1410
1411   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1412   // StateInfo object.
1413   // Note that differently from normal case here backupSt is actually used as
1414   // a backup storage not as a new state to be used.
1415   backupSt.epSquare = st->epSquare;
1416   backupSt.key = st->key;
1417   backupSt.mgValue = st->mgValue;
1418   backupSt.egValue = st->egValue;
1419   backupSt.previous = st->previous;
1420   st->previous = &backupSt;
1421
1422   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1423   // detect repetition draws.
1424   history[gamePly] = st->key;
1425
1426   // Update the necessary information
1427   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1428   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1429       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1430
1431   st->epSquare = SQ_NONE;
1432   st->rule50++;
1433   gamePly++;
1434   st->key ^= zobSideToMove;
1435
1436   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1437   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1438
1439   assert(is_ok());
1440 }
1441
1442
1443 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1444
1445 void Position::undo_null_move() {
1446
1447   assert(is_ok());
1448   assert(!is_check());
1449
1450   // Restore information from the our backup StateInfo object
1451   st->epSquare = st->previous->epSquare;
1452   st->key = st->previous->key;
1453   st->mgValue = st->previous->mgValue;
1454   st->egValue = st->previous->egValue;
1455   st->previous = st->previous->previous;
1456
1457   // Update the necessary information
1458   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1459   st->rule50--;
1460   gamePly--;
1461
1462   assert(is_ok());
1463 }
1464
1465
1466 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1467 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1468 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1469 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1470 /// not yet understand promotions captures.
1471
1472 int Position::see(Square to) const {
1473
1474   assert(square_is_ok(to));
1475   return see(SQ_NONE, to);
1476 }
1477
1478 int Position::see(Move m) const {
1479
1480   assert(move_is_ok(m));
1481   return see(move_from(m), move_to(m));
1482 }
1483
1484 int Position::see(Square from, Square to) const {
1485
1486   // Material values
1487   static const int seeValues[18] = {
1488     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1489        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1490     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1491        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1492     0, 0
1493   };
1494
1495   Bitboard attackers, stmAttackers, occ, b;
1496
1497   assert(square_is_ok(from) || from == SQ_NONE);
1498   assert(square_is_ok(to));
1499
1500   // Initialize colors
1501   Color us = (from != SQ_NONE ? color_of_piece_on(from) : opposite_color(color_of_piece_on(to)));
1502   Color them = opposite_color(us);
1503
1504   // Initialize pieces
1505   Piece piece = piece_on(from);
1506   Piece capture = piece_on(to);
1507
1508   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1509   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1510   occ = occupied_squares();
1511
1512   // Handle en passant moves
1513   if (st->epSquare == to && type_of_piece_on(from) == PAWN)
1514   {
1515       assert(capture == EMPTY);
1516
1517       Square capQq = (side_to_move() == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1518       capture = piece_on(capQq);
1519       assert(type_of_piece_on(capQq) == PAWN);
1520
1521       // Remove the captured pawn
1522       clear_bit(&occ, capQq);
1523   }
1524
1525   while (true)
1526   {
1527       clear_bit(&occ, from);
1528       attackers =  (rook_attacks_bb(to, occ)   & rooks_and_queens())
1529                  | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens())
1530                  | (piece_attacks<KNIGHT>(to)  & knights())
1531                  | (piece_attacks<KING>(to)    & kings())
1532                  | (pawn_attacks(WHITE, to)    & pawns(BLACK))
1533                  | (pawn_attacks(BLACK, to)    & pawns(WHITE));
1534
1535       if (from != SQ_NONE)
1536           break;
1537
1538       // If we don't have any attacker we are finished
1539       if ((attackers & pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
1540           return 0;
1541
1542       // Locate the least valuable attacker to the destination square
1543       // and use it to initialize from square.
1544       PieceType pt;
1545       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt)); pt++)
1546           assert(pt < KING);
1547
1548       from = first_1(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt));
1549       piece = piece_on(from);
1550   }
1551
1552   // If the opponent has no attackers we are finished
1553   stmAttackers = attackers & pieces_of_color(them);
1554   if (!stmAttackers)
1555       return seeValues[capture];
1556
1557   attackers &= occ; // Remove the moving piece
1558
1559   // The destination square is defended, which makes things rather more
1560   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1561   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1562   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1563   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1564   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1565   int lastCapturingPieceValue = seeValues[piece];
1566   int swapList[32], n = 1;
1567   Color c = them;
1568   PieceType pt;
1569
1570   swapList[0] = seeValues[capture];
1571
1572   do {
1573       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1574       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1575       // that the side to move still has at least one attacker left.
1576       for (pt = PAWN; !(stmAttackers & pieces_of_type(pt)); pt++)
1577           assert(pt < KING);
1578
1579       // Remove the attacker we just found from the 'attackers' bitboard,
1580       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1581       b = stmAttackers & pieces_of_type(pt);
1582       occ ^= (b & (~b + 1));
1583       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occ) & rooks_and_queens())
1584                   | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens());
1585
1586       attackers &= occ;
1587
1588       // Add the new entry to the swap list
1589       assert(n < 32);
1590       swapList[n] = -swapList[n - 1] + lastCapturingPieceValue;
1591       n++;
1592
1593       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to move
1594       // before beginning the next iteration
1595       lastCapturingPieceValue = seeValues[pt];
1596       c = opposite_color(c);
1597       stmAttackers = attackers & pieces_of_color(c);
1598
1599       // Stop after a king capture
1600       if (pt == KING && stmAttackers)
1601       {
1602           assert(n < 32);
1603           swapList[n++] = 100;
1604           break;
1605       }
1606   } while (stmAttackers);
1607
1608   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1609   // achievable score from the point of view of the side to move
1610   while (--n)
1611       swapList[n-1] = Min(-swapList[n], swapList[n-1]);
1612
1613   return swapList[0];
1614 }
1615
1616
1617 /// Position::setStartState() copies the content of the argument
1618 /// inside startState and makes st point to it. This is needed
1619 /// when the st pointee could become stale, as example because
1620 /// the caller is about to going out of scope.
1621
1622 void Position::setStartState(const StateInfo& s) {
1623
1624   startState = s;
1625   st = &startState;
1626 }
1627
1628
1629 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1630 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1631
1632 void Position::clear() {
1633
1634   st = &startState;
1635   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1636   st->epSquare = SQ_NONE;
1637
1638   memset(index, 0, sizeof(int) * 64);
1639   memset(byColorBB, 0, sizeof(Bitboard) * 2);
1640
1641   for (int i = 0; i < 64; i++)
1642       board[i] = EMPTY;
1643
1644   for (int i = 0; i < 7; i++)
1645   {
1646       byTypeBB[i] = EmptyBoardBB;
1647       pieceCount[0][i] = pieceCount[1][i] = 0;
1648       for (int j = 0; j < 8; j++)
1649           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1650   }
1651
1652   sideToMove = WHITE;
1653   gamePly = 0;
1654   initialKFile = FILE_E;
1655   initialKRFile = FILE_H;
1656   initialQRFile = FILE_A;
1657 }
1658
1659
1660 /// Position::reset_game_ply() simply sets gamePly to 0. It is used from the
1661 /// UCI interface code, whenever a non-reversible move is made in a
1662 /// 'position fen <fen> moves m1 m2 ...' command.  This makes it possible
1663 /// for the program to handle games of arbitrary length, as long as the GUI
1664 /// handles draws by the 50 move rule correctly.
1665
1666 void Position::reset_game_ply() {
1667
1668   gamePly = 0;
1669 }
1670
1671
1672 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1673 /// updating the board array, bitboards, and piece counts.
1674
1675 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1676
1677   Color c = color_of_piece(p);
1678   PieceType pt = type_of_piece(p);
1679
1680   board[s] = p;
1681   index[s] = pieceCount[c][pt];
1682   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1683
1684   set_bit(&(byTypeBB[pt]), s);
1685   set_bit(&(byColorBB[c]), s);
1686   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1687
1688   pieceCount[c][pt]++;
1689
1690   if (pt == KING)
1691       kingSquare[c] = s;
1692 }
1693
1694
1695 /// Position::allow_oo() gives the given side the right to castle kingside.
1696 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1697
1698 void Position::allow_oo(Color c) {
1699
1700   st->castleRights |= (1 + int(c));
1701 }
1702
1703
1704 /// Position::allow_ooo() gives the given side the right to castle queenside.
1705 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1706
1707 void Position::allow_ooo(Color c) {
1708
1709   st->castleRights |= (4 + 4*int(c));
1710 }
1711
1712
1713 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1714 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1715 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1716 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1717
1718 Key Position::compute_key() const {
1719
1720   Key result = Key(0ULL);
1721
1722   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1723       if (square_is_occupied(s))
1724           result ^= zobrist[color_of_piece_on(s)][type_of_piece_on(s)][s];
1725
1726   if (ep_square() != SQ_NONE)
1727       result ^= zobEp[ep_square()];
1728
1729   result ^= zobCastle[st->castleRights];
1730   if (side_to_move() == BLACK)
1731       result ^= zobSideToMove;
1732
1733   return result;
1734 }
1735
1736
1737 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1738 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1739 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1740 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1741 /// debug mode.
1742
1743 Key Position::compute_pawn_key() const {
1744
1745   Key result = Key(0ULL);
1746   Bitboard b;
1747   Square s;
1748
1749   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1750   {
1751       b = pawns(c);
1752       while(b)
1753       {
1754           s = pop_1st_bit(&b);
1755           result ^= zobrist[c][PAWN][s];
1756       }
1757   }
1758   return result;
1759 }
1760
1761
1762 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1763 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1764 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1765 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1766 /// debug mode.
1767
1768 Key Position::compute_material_key() const {
1769
1770   Key result = Key(0ULL);
1771   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1772       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1773       {
1774           int count = piece_count(c, pt);
1775           for (int i = 0; i <= count; i++)
1776               result ^= zobMaterial[c][pt][i];
1777       }
1778   return result;
1779 }
1780
1781
1782 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1783 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1784 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1785 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1786 template<Position::GamePhase Phase>
1787 Value Position::compute_value() const {
1788
1789   Value result = Value(0);
1790   Bitboard b;
1791   Square s;
1792
1793   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1794       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1795       {
1796           b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1797           while(b)
1798           {
1799               s = pop_1st_bit(&b);
1800               assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1801               result += pst<Phase>(c, pt, s);
1802           }
1803       }
1804
1805   const Value TempoValue = (Phase == MidGame ? TempoValueMidgame : TempoValueEndgame);
1806   result += (side_to_move() == WHITE)? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2;
1807   return result;
1808 }
1809
1810
1811 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1812 /// game material score for the given side. Material scores are updated
1813 /// incrementally during the search, this function is only used while
1814 /// initializing a new Position object.
1815
1816 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1817
1818   Value result = Value(0);
1819
1820   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1821   {
1822       Bitboard b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1823       while (b)
1824       {
1825           assert(piece_on(first_1(b)) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1826           pop_1st_bit(&b);
1827           result += piece_value_midgame(pt);
1828       }
1829   }
1830   return result;
1831 }
1832
1833
1834 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1835 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1836 /// must be done by the search.
1837
1838 bool Position::is_draw() const {
1839
1840   // Draw by material?
1841   if (   !pawns()
1842       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1843       return true;
1844
1845   // Draw by the 50 moves rule?
1846   if (st->rule50 > 100 || (st->rule50 == 100 && !is_check()))
1847       return true;
1848
1849   // Draw by repetition?
1850   for (int i = 2; i < Min(gamePly, st->rule50); i += 2)
1851       if (history[gamePly - i] == st->key)
1852           return true;
1853
1854   return false;
1855 }
1856
1857
1858 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1859 /// side to move is checkmated.
1860
1861 bool Position::is_mate() const {
1862
1863   MoveStack moves[256];
1864
1865   return is_check() && !generate_evasions(*this, moves, pinned_pieces(sideToMove));
1866 }
1867
1868
1869 /// Position::has_mate_threat() tests whether a given color has a mate in one
1870 /// from the current position.
1871
1872 bool Position::has_mate_threat(Color c) {
1873
1874   StateInfo st1, st2;
1875   Color stm = side_to_move();
1876
1877   if (is_check())
1878       return false;
1879
1880   // If the input color is not equal to the side to move, do a null move
1881   if (c != stm)
1882       do_null_move(st1);
1883
1884   MoveStack mlist[120];
1885   int count;
1886   bool result = false;
1887   Bitboard dc = discovered_check_candidates(sideToMove);
1888   Bitboard pinned = pinned_pieces(sideToMove);
1889
1890   // Generate pseudo-legal non-capture and capture check moves
1891   count = generate_non_capture_checks(*this, mlist, dc);
1892   count += generate_captures(*this, mlist + count);
1893
1894   // Loop through the moves, and see if one of them is mate
1895   for (int i = 0; i < count; i++)
1896   {
1897       Move move = mlist[i].move;
1898
1899       if (!pl_move_is_legal(move, pinned))
1900           continue;
1901
1902       do_move(move, st2);
1903       if (is_mate())
1904           result = true;
1905
1906       undo_move(move);
1907   }
1908
1909   // Undo null move, if necessary
1910   if (c != stm)
1911       undo_null_move();
1912
1913   return result;
1914 }
1915
1916
1917 /// Position::init_zobrist() is a static member function which initializes the
1918 /// various arrays used to compute hash keys.
1919
1920 void Position::init_zobrist() {
1921
1922   for (int i = 0; i < 2; i++)
1923       for (int j = 0; j < 8; j++)
1924           for (int k = 0; k < 64; k++)
1925               zobrist[i][j][k] = Key(genrand_int64());
1926
1927   for (int i = 0; i < 64; i++)
1928       zobEp[i] = Key(genrand_int64());
1929
1930   for (int i = 0; i < 16; i++)
1931       zobCastle[i] = genrand_int64();
1932
1933   zobSideToMove = genrand_int64();
1934
1935   for (int i = 0; i < 2; i++)
1936       for (int j = 0; j < 8; j++)
1937           for (int k = 0; k < 16; k++)
1938               zobMaterial[i][j][k] = (k > 0)? Key(genrand_int64()) : Key(0LL);
1939
1940   for (int i = 0; i < 16; i++)
1941       zobMaterial[0][KING][i] = zobMaterial[1][KING][i] = Key(0ULL);
1942 }
1943
1944
1945 /// Position::init_piece_square_tables() initializes the piece square tables.
1946 /// This is a two-step operation:  First, the white halves of the tables are
1947 /// copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays, with a small random number
1948 /// added to each entry if the "Randomness" UCI parameter is non-zero.
1949 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
1950 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
1951
1952 void Position::init_piece_square_tables() {
1953
1954   int r = get_option_value_int("Randomness"), i;
1955   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1956       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
1957       {
1958           i = (r == 0)? 0 : (genrand_int32() % (r*2) - r);
1959           MgPieceSquareTable[p][s] = Value(MgPST[p][s] + i);
1960           EgPieceSquareTable[p][s] = Value(EgPST[p][s] + i);
1961       }
1962
1963   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1964       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
1965       {
1966           MgPieceSquareTable[p][s] = -MgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
1967           EgPieceSquareTable[p][s] = -EgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
1968       }
1969 }
1970
1971
1972 /// Position::flipped_copy() makes a copy of the input position, but with
1973 /// the white and black sides reversed. This is only useful for debugging,
1974 /// especially for finding evaluation symmetry bugs.
1975
1976 void Position::flipped_copy(const Position &pos) {
1977
1978   assert(pos.is_ok());
1979
1980   clear();
1981
1982   // Board
1983   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1984       if (!pos.square_is_empty(s))
1985           put_piece(Piece(int(pos.piece_on(s)) ^ 8), flip_square(s));
1986
1987   // Side to move
1988   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
1989
1990   // Castling rights
1991   if (pos.can_castle_kingside(WHITE))  allow_oo(BLACK);
1992   if (pos.can_castle_queenside(WHITE)) allow_ooo(BLACK);
1993   if (pos.can_castle_kingside(BLACK))  allow_oo(WHITE);
1994   if (pos.can_castle_queenside(BLACK)) allow_ooo(WHITE);
1995
1996   initialKFile  = pos.initialKFile;
1997   initialKRFile = pos.initialKRFile;
1998   initialQRFile = pos.initialQRFile;
1999
2000   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
2001       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
2002
2003   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO | WHITE_OOO);
2004   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO | BLACK_OOO);
2005   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OO;
2006   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OO;
2007   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OOO;
2008   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OOO;
2009
2010   // En passant square
2011   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
2012       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
2013
2014   // Checkers
2015   find_checkers();
2016
2017   // Hash keys
2018   st->key = compute_key();
2019   st->pawnKey = compute_pawn_key();
2020   st->materialKey = compute_material_key();
2021
2022   // Incremental scores
2023   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
2024   st->egValue = compute_value<EndGame>();
2025
2026   // Material
2027   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
2028   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
2029
2030   assert(is_ok());
2031 }
2032
2033
2034 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
2035 /// This is meant to be helpful when debugging.
2036
2037 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
2038
2039   // What features of the position should be verified?
2040   static const bool debugBitboards = false;
2041   static const bool debugKingCount = false;
2042   static const bool debugKingCapture = false;
2043   static const bool debugCheckerCount = false;
2044   static const bool debugKey = false;
2045   static const bool debugMaterialKey = false;
2046   static const bool debugPawnKey = false;
2047   static const bool debugIncrementalEval = false;
2048   static const bool debugNonPawnMaterial = false;
2049   static const bool debugPieceCounts = false;
2050   static const bool debugPieceList = false;
2051
2052   if (failedStep) *failedStep = 1;
2053
2054   // Side to move OK?
2055   if (!color_is_ok(side_to_move()))
2056       return false;
2057
2058   // Are the king squares in the position correct?
2059   if (failedStep) (*failedStep)++;
2060   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
2061       return false;
2062
2063   if (failedStep) (*failedStep)++;
2064   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
2065       return false;
2066
2067   // Castle files OK?
2068   if (failedStep) (*failedStep)++;
2069   if (!file_is_ok(initialKRFile))
2070       return false;
2071
2072   if (!file_is_ok(initialQRFile))
2073       return false;
2074
2075   // Do both sides have exactly one king?
2076   if (failedStep) (*failedStep)++;
2077   if (debugKingCount)
2078   {
2079       int kingCount[2] = {0, 0};
2080       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2081           if (type_of_piece_on(s) == KING)
2082               kingCount[color_of_piece_on(s)]++;
2083
2084       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
2085           return false;
2086   }
2087
2088   // Can the side to move capture the opponent's king?
2089   if (failedStep) (*failedStep)++;
2090   if (debugKingCapture)
2091   {
2092       Color us = side_to_move();
2093       Color them = opposite_color(us);
2094       Square ksq = king_square(them);
2095       if (square_is_attacked(ksq, us))
2096           return false;
2097   }
2098
2099   // Is there more than 2 checkers?
2100   if (failedStep) (*failedStep)++;
2101   if (debugCheckerCount && count_1s(st->checkersBB) > 2)
2102       return false;
2103
2104   // Bitboards OK?
2105   if (failedStep) (*failedStep)++;
2106   if (debugBitboards)
2107   {
2108       // The intersection of the white and black pieces must be empty
2109       if ((pieces_of_color(WHITE) & pieces_of_color(BLACK)) != EmptyBoardBB)
2110           return false;
2111
2112       // The union of the white and black pieces must be equal to all
2113       // occupied squares
2114       if ((pieces_of_color(WHITE) | pieces_of_color(BLACK)) != occupied_squares())
2115           return false;
2116
2117       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
2118       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
2119           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
2120               if (p1 != p2 && (pieces_of_type(p1) & pieces_of_type(p2)))
2121                   return false;
2122   }
2123
2124   // En passant square OK?
2125   if (failedStep) (*failedStep)++;
2126   if (ep_square() != SQ_NONE)
2127   {
2128       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
2129       // side to move.
2130       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
2131           return false;
2132   }
2133
2134   // Hash key OK?
2135   if (failedStep) (*failedStep)++;
2136   if (debugKey && st->key != compute_key())
2137       return false;
2138
2139   // Pawn hash key OK?
2140   if (failedStep) (*failedStep)++;
2141   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
2142       return false;
2143
2144   // Material hash key OK?
2145   if (failedStep) (*failedStep)++;
2146   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
2147       return false;
2148
2149   // Incremental eval OK?
2150   if (failedStep) (*failedStep)++;
2151   if (debugIncrementalEval)
2152   {
2153       if (st->mgValue != compute_value<MidGame>())
2154           return false;
2155
2156       if (st->egValue != compute_value<EndGame>())
2157           return false;
2158   }
2159
2160   // Non-pawn material OK?
2161   if (failedStep) (*failedStep)++;
2162   if (debugNonPawnMaterial)
2163   {
2164       if (st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
2165           return false;
2166
2167       if (st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
2168           return false;
2169   }
2170
2171   // Piece counts OK?
2172   if (failedStep) (*failedStep)++;
2173   if (debugPieceCounts)
2174       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2175           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2176               if (pieceCount[c][pt] != count_1s(pieces_of_color_and_type(c, pt)))
2177                   return false;
2178
2179   if (failedStep) (*failedStep)++;
2180   if (debugPieceList)
2181   {
2182       for(Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2183           for(PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2184               for(int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
2185               {
2186                   if (piece_on(piece_list(c, pt, i)) != piece_of_color_and_type(c, pt))
2187                       return false;
2188
2189                   if (index[piece_list(c, pt, i)] != i)
2190                       return false;
2191               }
2192   }
2193   if (failedStep) *failedStep = 0;
2194   return true;
2195 }