Cache pinned and discovery check bitboards
[stockfish] / src / position.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <iostream>
27 #include <fstream>
28
29 #include "mersenne.h"
30 #include "movegen.h"
31 #include "movepick.h"
32 #include "position.h"
33 #include "psqtab.h"
34 #include "san.h"
35 #include "ucioption.h"
36
37
38 ////
39 //// Variables
40 ////
41
42 extern SearchStack EmptySearchStack;
43
44 int Position::castleRightsMask[64];
45
46 Key Position::zobrist[2][8][64];
47 Key Position::zobEp[64];
48 Key Position::zobCastle[16];
49 Key Position::zobMaterial[2][8][16];
50 Key Position::zobSideToMove;
51
52 Value Position::MgPieceSquareTable[16][64];
53 Value Position::EgPieceSquareTable[16][64];
54
55 static bool RequestPending = false;
56
57 ////
58 //// Functions
59 ////
60
61 /// Constructors
62
63 Position::Position(const Position& pos) {
64   copy(pos);
65 }
66
67 Position::Position(const std::string& fen) {
68   from_fen(fen);
69 }
70
71
72 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
73 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
74 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
75
76 void Position::from_fen(const std::string& fen) {
77
78   static const std::string pieceLetters = "KQRBNPkqrbnp";
79   static const Piece pieces[] = { WK, WQ, WR, WB, WN, WP, BK, BQ, BR, BB, BN, BP };
80
81   clear();
82
83   // Board
84   Rank rank = RANK_8;
85   File file = FILE_A;
86   size_t i = 0;
87   for ( ; fen[i] != ' '; i++)
88   {
89       if (isdigit(fen[i]))
90       {
91           // Skip the given number of files
92           file += (fen[i] - '1' + 1);
93           continue;
94       }
95       else if (fen[i] == '/')
96       {
97           file = FILE_A;
98           rank--;
99           continue;
100       }
101       size_t idx = pieceLetters.find(fen[i]);
102       if (idx == std::string::npos)
103       {
104            std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
105            return;
106       }
107       Square square = make_square(file, rank);
108       put_piece(pieces[idx], square);
109       file++;
110   }
111
112   // Side to move
113   i++;
114   if (fen[i] != 'w' && fen[i] != 'b')
115   {
116       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
117       return;
118   }
119   sideToMove = (fen[i] == 'w' ? WHITE : BLACK);
120
121   // Castling rights
122   i++;
123   if (fen[i] != ' ')
124   {
125       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
126       return;
127   }
128
129   i++;
130   while(strchr("KQkqabcdefghABCDEFGH-", fen[i])) {
131     if (fen[i] == '-')
132     {
133       i++;
134       break;
135     }
136     else if(fen[i] == 'K') allow_oo(WHITE);
137     else if(fen[i] == 'Q') allow_ooo(WHITE);
138     else if(fen[i] == 'k') allow_oo(BLACK);
139     else if(fen[i] == 'q') allow_ooo(BLACK);
140     else if(fen[i] >= 'A' && fen[i] <= 'H') {
141       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
142       for(Square square = SQ_B1; square <= SQ_G1; square++)
143         if(piece_on(square) == WK)
144           kingFile = square_file(square);
145       if(kingFile == FILE_NONE) {
146         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
147         return;
148       }
149       initialKFile = kingFile;
150       rookFile = File(fen[i] - 'A') + FILE_A;
151       if(rookFile < initialKFile) {
152         allow_ooo(WHITE);
153         initialQRFile = rookFile;
154       }
155       else {
156         allow_oo(WHITE);
157         initialKRFile = rookFile;
158       }
159     }
160     else if(fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h') {
161       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
162       for(Square square = SQ_B8; square <= SQ_G8; square++)
163         if(piece_on(square) == BK)
164           kingFile = square_file(square);
165       if(kingFile == FILE_NONE) {
166         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
167         return;
168       }
169       initialKFile = kingFile;
170       rookFile = File(fen[i] - 'a') + FILE_A;
171       if(rookFile < initialKFile) {
172         allow_ooo(BLACK);
173         initialQRFile = rookFile;
174       }
175       else {
176         allow_oo(BLACK);
177         initialKRFile = rookFile;
178       }
179     }
180     else {
181       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
182       return;
183     }
184     i++;
185   }
186
187   // Skip blanks
188   while (fen[i] == ' ')
189       i++;
190
191   // En passant square
192   if (    i < fen.length() - 2
193       && (fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h')
194       && (fen[i+1] == '3' || fen[i+1] == '6'))
195       epSquare = square_from_string(fen.substr(i, 2));
196
197   // Various initialisation
198   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
199       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
200
201   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO|WHITE_OOO);
202   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO|BLACK_OOO);
203   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OO;
204   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OO;
205   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OOO;
206   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OOO;
207
208   find_checkers();
209
210   key = compute_key();
211   pawnKey = compute_pawn_key();
212   materialKey = compute_material_key();
213   mgValue = compute_mg_value();
214   egValue = compute_eg_value();
215   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
216   npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
217 }
218
219
220 /// Position::to_fen() converts the position object to a FEN string. This is
221 /// probably only useful for debugging.
222
223 const std::string Position::to_fen() const {
224
225   static const std::string pieceLetters = " PNBRQK  pnbrqk";
226   std::string fen;
227   int skip;
228
229   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
230   {
231       skip = 0;
232       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
233       {
234           Square sq = make_square(file, rank);
235           if (!square_is_occupied(sq))
236           {   skip++;
237               continue;
238           }
239           if (skip > 0)
240           {
241               fen += (char)skip + '0';
242               skip = 0;
243           }
244           fen += pieceLetters[piece_on(sq)];
245       }
246       if (skip > 0)
247           fen += (char)skip + '0';
248
249       fen += (rank > RANK_1 ? '/' : ' ');
250   }
251   fen += (sideToMove == WHITE ? "w " : "b ");
252   if (castleRights != NO_CASTLES)
253   {
254     if (can_castle_kingside(WHITE))  fen += 'K';
255     if (can_castle_queenside(WHITE)) fen += 'Q';
256     if (can_castle_kingside(BLACK))  fen += 'k';
257     if (can_castle_queenside(BLACK)) fen += 'q';
258   } else
259       fen += '-';
260
261   fen += ' ';
262   if (ep_square() != SQ_NONE)
263       fen += square_to_string(ep_square());
264   else
265       fen += '-';
266
267   return fen;
268 }
269
270
271 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
272 /// the standard output. If a move is given then also the san is print.
273
274 void Position::print(Move m) const {
275
276   static const std::string pieceLetters = " PNBRQK  PNBRQK .";
277
278   // Check for reentrancy, as example when called from inside
279   // MovePicker that is used also here in move_to_san()
280   if (RequestPending)
281       return;
282
283   RequestPending = true;
284
285   std::cout << std::endl;
286   if (m != MOVE_NONE)
287   {
288       std::string col = (color_of_piece_on(move_from(m)) == BLACK ? ".." : "");
289       std::cout << "Move is: " << col << move_to_san(*this, m) << std::endl;
290   }
291   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
292   {
293       std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl;
294       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
295       {
296           Square sq = make_square(file, rank);
297           Piece piece = piece_on(sq);
298           if (piece == EMPTY && square_color(sq) == WHITE)
299               piece = NO_PIECE;
300
301           char col = (color_of_piece_on(sq) == BLACK ? '=' : ' ');
302           std::cout << '|' << col << pieceLetters[piece] << col;
303       }
304       std::cout << '|' << std::endl;
305   }
306   std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl
307             << "Fen is: " << to_fen() << std::endl
308             << "Key is: " << key << std::endl;
309
310   RequestPending = false;
311 }
312
313
314 /// Position::copy() creates a copy of the input position.
315
316 void Position::copy(const Position &pos) {
317
318   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
319 }
320
321
322 /// Position:pinned_pieces() returns a bitboard of all pinned (against the
323 /// king) pieces for the given color.
324 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
325
326   if (pinned[c] != ~EmptyBoardBB)
327       return pinned[c];
328
329   Bitboard p1, p2;
330   Square ksq = king_square(c);
331   pinned[c] = hidden_checks<ROOK, true>(c, ksq, p1) | hidden_checks<BISHOP, true>(c, ksq, p2);
332   pinners[c] = p1 | p2;
333   return pinned[c];
334 }
335
336 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c, Bitboard& p) const {
337
338   if (pinned[c] == ~EmptyBoardBB)
339       pinned_pieces(c);
340
341   p = pinners[c];
342   return pinned[c];
343 }
344
345 Bitboard Position::discovered_check_candidates(Color c) const {
346
347   if (dcCandidates[c] != ~EmptyBoardBB)
348       return dcCandidates[c];
349
350   Bitboard dummy;
351   Square ksq = king_square(opposite_color(c));
352   dcCandidates[c] = hidden_checks<ROOK, false>(c, ksq, dummy) | hidden_checks<BISHOP, false>(c, ksq, dummy);
353   return dcCandidates[c];
354 }
355
356 /// Position:hidden_checks<>() returns a bitboard of all pinned (against the
357 /// king) pieces for the given color and for the given pinner type. Or, when
358 /// template parameter FindPinned is false, the pinned pieces of opposite color
359 /// that are, indeed, the pieces candidate for a discovery check.
360 template<PieceType Piece, bool FindPinned>
361 Bitboard Position::hidden_checks(Color c, Square ksq, Bitboard& pinners) const {
362
363   Square s;
364   Bitboard sliders, result = EmptyBoardBB;
365
366   if (Piece == ROOK) // Resolved at compile time
367       sliders = rooks_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & RookPseudoAttacks[ksq];
368   else
369       sliders = bishops_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & BishopPseudoAttacks[ksq];
370
371   if (sliders && (!FindPinned || (sliders & ~checkersBB)))
372   {
373        // King blockers are candidate pinned pieces
374       Bitboard candidate_pinned = piece_attacks<Piece>(ksq) & pieces_of_color(c);
375
376       // Pinners are sliders, not checkers, that give check when
377       // candidate pinned are removed.
378       pinners = (FindPinned ? sliders & ~checkersBB : sliders);
379
380       if (Piece == ROOK)
381           pinners &= rook_attacks_bb(ksq, occupied_squares() ^ candidate_pinned);
382       else
383           pinners &= bishop_attacks_bb(ksq, occupied_squares() ^ candidate_pinned);
384
385       // Finally for each pinner find the corresponding pinned piece (if same color of king)
386       // or discovery checker (if opposite color) among the candidates.
387       Bitboard p = pinners;
388       while (p)
389       {
390           s = pop_1st_bit(&p);
391           result |= (squares_between(s, ksq) & candidate_pinned);
392       }
393   }
394   else
395       pinners = EmptyBoardBB;
396
397   return result;
398 }
399
400
401 /// Position::attacks_to() computes a bitboard containing all pieces which
402 /// attacks a given square. There are two versions of this function: One
403 /// which finds attackers of both colors, and one which only finds the
404 /// attackers for one side.
405
406 Bitboard Position::attacks_to(Square s) const {
407
408   return  (pawn_attacks(BLACK, s)   & pawns(WHITE))
409         | (pawn_attacks(WHITE, s)   & pawns(BLACK))
410         | (piece_attacks<KNIGHT>(s) & pieces_of_type(KNIGHT))
411         | (piece_attacks<ROOK>(s)   & rooks_and_queens())
412         | (piece_attacks<BISHOP>(s) & bishops_and_queens())
413         | (piece_attacks<KING>(s)   & pieces_of_type(KING));
414 }
415
416 /// Position::piece_attacks_square() tests whether the piece on square f
417 /// attacks square t.
418
419 bool Position::piece_attacks_square(Piece p, Square f, Square t) const {
420
421   assert(square_is_ok(f));
422   assert(square_is_ok(t));
423
424   switch (p)
425   {
426   case WP:          return pawn_attacks_square(WHITE, f, t);
427   case BP:          return pawn_attacks_square(BLACK, f, t);
428   case WN: case BN: return piece_attacks_square<KNIGHT>(f, t);
429   case WB: case BB: return piece_attacks_square<BISHOP>(f, t);
430   case WR: case BR: return piece_attacks_square<ROOK>(f, t);
431   case WQ: case BQ: return piece_attacks_square<QUEEN>(f, t);
432   case WK: case BK: return piece_attacks_square<KING>(f, t);
433   default: break;
434   }
435   return false;
436 }
437
438
439 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
440 /// position attacks a given square.
441
442 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
443
444   assert(move_is_ok(m));
445   assert(square_is_ok(s));
446
447   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
448
449   assert(square_is_occupied(f));
450
451   if (piece_attacks_square(piece_on(f), t, s))
452       return true;
453
454   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
455   Bitboard occ = occupied_squares();
456   Color us = color_of_piece_on(f);
457   clear_bit(&occ, f);
458   set_bit(&occ, t);
459   Bitboard xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ) & rooks_and_queens())
460                    |(bishop_attacks_bb(s, occ) & bishops_and_queens())) & pieces_of_color(us);
461
462   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
463   // and are not already existent ones.
464   return xray && (xray ^ (xray & piece_attacks<QUEEN>(s)));
465 }
466
467
468 /// Position::find_checkers() computes the checkersBB bitboard, which
469 /// contains a nonzero bit for each checking piece (0, 1 or 2).  It
470 /// currently works by calling Position::attacks_to, which is probably
471 /// inefficient. Consider rewriting this function to use the last move
472 /// played, like in non-bitboard versions of Glaurung.
473
474 void Position::find_checkers() {
475
476   Color us = side_to_move();
477   checkersBB = attacks_to(king_square(us), opposite_color(us));
478 }
479
480
481 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal.
482 /// There are two versions of this function:  One which takes only a
483 /// move as input, and one which takes a move and a bitboard of pinned
484 /// pieces. The latter function is faster, and should always be preferred
485 /// when a pinned piece bitboard has already been computed.
486
487 bool Position::pl_move_is_legal(Move m)  const {
488
489   return pl_move_is_legal(m, pinned_pieces(side_to_move()));
490 }
491
492 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
493
494   assert(is_ok());
495   assert(move_is_ok(m));
496   assert(pinned == pinned_pieces(side_to_move()));
497
498   // If we're in check, all pseudo-legal moves are legal, because our
499   // check evasion generator only generates true legal moves.
500   if (is_check())
501       return true;
502
503   // Castling moves are checked for legality during move generation.
504   if (move_is_castle(m))
505       return true;
506
507   Color us = side_to_move();
508   Color them = opposite_color(us);
509   Square from = move_from(m);
510   Square ksq = king_square(us);
511
512   assert(color_of_piece_on(from) == us);
513   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(us, KING));
514
515   // En passant captures are a tricky special case.  Because they are
516   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
517   // after the move is made
518   if (move_is_ep(m))
519   {
520       Square to = move_to(m);
521       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
522       Bitboard b = occupied_squares();
523
524       assert(to == ep_square());
525       assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
526       assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
527       assert(piece_on(to) == EMPTY);
528
529       clear_bit(&b, from);
530       clear_bit(&b, capsq);
531       set_bit(&b, to);
532
533       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(them))
534             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(them));
535   }
536
537   // If the moving piece is a king, check whether the destination
538   // square is attacked by the opponent.
539   if (from == ksq)
540       return !(square_is_attacked(move_to(m), them));
541
542   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
543   // is moving along the ray towards or away from the king.
544   return (   !bit_is_set(pinned, from)
545           || (direction_between_squares(from, ksq) == direction_between_squares(move_to(m), ksq)));
546 }
547
548
549 /// Position::move_is_check() tests whether a pseudo-legal move is a check.
550 /// There are two versions of this function:  One which takes only a move as
551 /// input, and one which takes a move and a bitboard of discovered check
552 /// candidates.  The latter function is faster, and should always be preferred
553 /// when a discovered check candidates bitboard has already been computed.
554
555 bool Position::move_is_check(Move m) const {
556
557   Bitboard dc = discovered_check_candidates(side_to_move());
558   return move_is_check(m, dc);
559 }
560
561 bool Position::move_is_check(Move m, Bitboard dcCandidates) const {
562
563   assert(is_ok());
564   assert(move_is_ok(m));
565   assert(dcCandidates == discovered_check_candidates(side_to_move()));
566
567   Color us = side_to_move();
568   Color them = opposite_color(us);
569   Square from = move_from(m);
570   Square to = move_to(m);
571   Square ksq = king_square(them);
572
573   assert(color_of_piece_on(from) == us);
574   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(them, KING));
575
576   // Proceed according to the type of the moving piece
577   switch (type_of_piece_on(from))
578   {
579   case PAWN:
580
581       if (bit_is_set(pawn_attacks(them, ksq), to)) // Normal check?
582           return true;
583
584       if (    bit_is_set(dcCandidates, from)      // Discovered check?
585           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
586           return true;
587
588       if (move_promotion(m)) // Promotion with check?
589       {
590           Bitboard b = occupied_squares();
591           clear_bit(&b, from);
592
593           switch (move_promotion(m))
594           {
595           case KNIGHT:
596               return bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(to), ksq);
597           case BISHOP:
598               return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
599           case ROOK:
600               return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
601           case QUEEN:
602               return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
603           default:
604               assert(false);
605           }
606       }
607       // En passant capture with check?  We have already handled the case
608       // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
609       // need to handle is the unusual case of a discovered check through the
610       // captured pawn.
611       else if (move_is_ep(m))
612       {
613           Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
614           Bitboard b = occupied_squares();
615           clear_bit(&b, from);
616           clear_bit(&b, capsq);
617           set_bit(&b, to);
618           return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(us))
619                 ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(us));
620       }
621       return false;
622
623   case KNIGHT:
624     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
625           || bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(ksq), to); // Normal check?
626
627   case BISHOP:
628     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
629           || bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to); // Normal check?
630
631   case ROOK:
632     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
633           || bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to);   // Normal check?
634
635   case QUEEN:
636       // Discovered checks are impossible!
637       assert(!bit_is_set(dcCandidates, from));
638       return bit_is_set(piece_attacks<QUEEN>(ksq), to);  // Normal check?
639
640   case KING:
641       // Discovered check?
642       if (   bit_is_set(dcCandidates, from)
643           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
644           return true;
645
646       // Castling with check?
647       if (move_is_castle(m))
648       {
649           Square kfrom, kto, rfrom, rto;
650           Bitboard b = occupied_squares();
651           kfrom = from;
652           rfrom = to;
653
654           if (rfrom > kfrom)
655           {
656               kto = relative_square(us, SQ_G1);
657               rto = relative_square(us, SQ_F1);
658           } else {
659               kto = relative_square(us, SQ_C1);
660               rto = relative_square(us, SQ_D1);
661           }
662           clear_bit(&b, kfrom);
663           clear_bit(&b, rfrom);
664           set_bit(&b, rto);
665           set_bit(&b, kto);
666           return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
667       }
668       return false;
669
670   default: // NO_PIECE_TYPE
671       break;
672   }
673   assert(false);
674   return false;
675 }
676
677
678 /// Position::move_is_capture() tests whether a move from the current
679 /// position is a capture. Move must not be MOVE_NONE.
680
681 bool Position::move_is_capture(Move m) const {
682
683   assert(m != MOVE_NONE);
684
685   return (   !square_is_empty(move_to(m))
686           && (color_of_piece_on(move_to(m)) != color_of_piece_on(move_from(m)))
687          )
688          || move_is_ep(m);
689 }
690
691
692 /// Position::backup() is called when making a move. All information
693 /// necessary to restore the position when the move is later unmade
694 /// is saved to an UndoInfo object. The function Position::restore
695 /// does the reverse operation:  When one does a backup followed by
696 /// a restore with the same UndoInfo object, the position is restored
697 /// to the state before backup was called.
698
699 void Position::backup(UndoInfo& u) const {
700
701   u.castleRights = castleRights;
702   u.epSquare     = epSquare;
703   u.checkersBB   = checkersBB;
704   u.key          = key;
705   u.pawnKey      = pawnKey;
706   u.materialKey  = materialKey;
707   u.rule50       = rule50;
708   u.lastMove     = lastMove;
709   u.mgValue      = mgValue;
710   u.egValue      = egValue;
711   u.capture      = NO_PIECE_TYPE;
712
713   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
714   {
715       u.pinners[c]      = pinners[c];
716       u.pinned[c]       = pinned[c];
717       u.dcCandidates[c] = dcCandidates[c];
718   }
719 }
720
721
722 /// Position::restore() is called when unmaking a move.  It copies back
723 /// the information backed up during a previous call to Position::backup.
724
725 void Position::restore(const UndoInfo& u) {
726
727   castleRights = u.castleRights;
728   epSquare     = u.epSquare;
729   checkersBB   = u.checkersBB;
730   key          = u.key;
731   pawnKey      = u.pawnKey;
732   materialKey  = u.materialKey;
733   rule50       = u.rule50;
734   lastMove     = u.lastMove;
735   mgValue     = u.mgValue;
736   egValue     = u.egValue;
737   // u.capture is restored in undo_move()
738
739   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
740   {
741       pinners[c]      = u.pinners[c];
742       pinned[c]       = u.pinned[c];
743       dcCandidates[c] = u.dcCandidates[c];
744   }
745 }
746
747
748 /// Position::update_checkers() is a private method to udpate chekers info
749
750 template<PieceType Piece>
751 inline void Position::update_checkers(Bitboard* pCheckersBB, Square ksq, Square from,
752                                       Square to, Bitboard dcCandidates) {
753
754   if (Piece != KING && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to))
755       set_bit(pCheckersBB, to);
756
757   if (Piece != QUEEN && bit_is_set(dcCandidates, from))
758   {
759       if (Piece != ROOK)
760           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<ROOK>(ksq) & rooks_and_queens(side_to_move()));
761
762       if (Piece != BISHOP)
763           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<BISHOP>(ksq) & bishops_and_queens(side_to_move()));
764   }
765 }
766
767
768 /// Position::do_move() makes a move, and backs up all information necessary
769 /// to undo the move to an UndoInfo object. The move is assumed to be legal.
770 /// Pseudo-legal moves should be filtered out before this function is called.
771 /// There are two versions of this function, one which takes only the move and
772 /// the UndoInfo as input, and one which takes a third parameter, a bitboard of
773 /// discovered check candidates. The second version is faster, because knowing
774 /// the discovered check candidates makes it easier to update the checkersBB
775 /// member variable in the position object.
776
777 void Position::do_move(Move m, UndoInfo& u) {
778
779   do_move(m, u, discovered_check_candidates(side_to_move()));
780 }
781
782 void Position::do_move(Move m, UndoInfo& u, Bitboard dc) {
783
784   assert(is_ok());
785   assert(move_is_ok(m));
786
787   // Back up the necessary information to our UndoInfo object (except the
788   // captured piece, which is taken care of later.
789   backup(u);
790
791   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
792   // detect repetition draws.
793   history[gamePly] = key;
794
795   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
796   // case of non-reversible moves is taken care of later.
797   rule50++;
798
799   // Reset pinned bitboard and its friends
800   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
801       pinners[c] = pinned[c] = dcCandidates[c] = ~EmptyBoardBB;
802
803   if (move_is_castle(m))
804       do_castle_move(m);
805   else if (move_promotion(m))
806       do_promotion_move(m, u);
807   else if (move_is_ep(m))
808       do_ep_move(m);
809   else
810   {
811     Color us = side_to_move();
812     Color them = opposite_color(us);
813     Square from = move_from(m);
814     Square to = move_to(m);
815
816     assert(color_of_piece_on(from) == us);
817     assert(color_of_piece_on(to) == them || piece_on(to) == EMPTY);
818
819     PieceType piece = type_of_piece_on(from);
820     PieceType capture = type_of_piece_on(to);
821
822     if (capture)
823     {
824       u.capture = capture;
825       do_capture_move(m, capture, them, to);
826     }
827
828     // Move the piece
829     clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
830     clear_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
831     clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
832     set_bit(&(byColorBB[us]), to);
833     set_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
834     set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
835     board[to] = board[from];
836     board[from] = EMPTY;
837
838     // Update hash key
839     key ^= zobrist[us][piece][from] ^ zobrist[us][piece][to];
840
841     // Update incremental scores
842     mgValue -= mg_pst(us, piece, from);
843     mgValue += mg_pst(us, piece, to);
844     egValue -= eg_pst(us, piece, from);
845     egValue += eg_pst(us, piece, to);
846
847     // If the moving piece was a king, update the king square
848     if (piece == KING)
849         kingSquare[us] = to;
850
851     // Reset en passant square
852     if (epSquare != SQ_NONE)
853     {
854         key ^= zobEp[epSquare];
855         epSquare = SQ_NONE;
856     }
857
858     // If the moving piece was a pawn do some special extra work
859     if (piece == PAWN)
860     {
861         // Reset rule 50 draw counter
862         rule50 = 0;
863
864         // Update pawn hash key
865         pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
866
867         // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
868         if (abs(int(to) - int(from)) == 16)
869         {
870             if (   (us == WHITE && (pawn_attacks(WHITE, from + DELTA_N) & pawns(BLACK)))
871                 || (us == BLACK && (pawn_attacks(BLACK, from + DELTA_S) & pawns(WHITE))))
872             {
873                 epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
874                 key ^= zobEp[epSquare];
875             }
876         }
877     }
878
879     // Update piece lists
880     pieceList[us][piece][index[from]] = to;
881     index[to] = index[from];
882
883     // Update castle rights
884     key ^= zobCastle[castleRights];
885     castleRights &= castleRightsMask[from];
886     castleRights &= castleRightsMask[to];
887     key ^= zobCastle[castleRights];
888
889     // Update checkers bitboard, piece must be already moved
890     checkersBB = EmptyBoardBB;
891     Square ksq = king_square(them);
892     switch (piece)
893     {
894     case PAWN:   update_checkers<PAWN>(&checkersBB, ksq, from, to, dc);   break;
895     case KNIGHT: update_checkers<KNIGHT>(&checkersBB, ksq, from, to, dc); break;
896     case BISHOP: update_checkers<BISHOP>(&checkersBB, ksq, from, to, dc); break;
897     case ROOK:   update_checkers<ROOK>(&checkersBB, ksq, from, to, dc);   break;
898     case QUEEN:  update_checkers<QUEEN>(&checkersBB, ksq, from, to, dc);  break;
899     case KING:   update_checkers<KING>(&checkersBB, ksq, from, to, dc);   break;
900     default: assert(false); break;
901     }
902   }
903
904   // Finish
905   key ^= zobSideToMove;
906   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
907   gamePly++;
908
909   mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
910   egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
911
912   assert(is_ok());
913 }
914
915
916 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
917 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
918
919 void Position::do_capture_move(Move m, PieceType capture, Color them, Square to) {
920
921     assert(capture != KING);
922
923     // Remove captured piece
924     clear_bit(&(byColorBB[them]), to);
925     clear_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
926
927     // Update hash key
928     key ^= zobrist[them][capture][to];
929
930     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key
931     if (capture == PAWN)
932         pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][to];
933
934     // Update incremental scores
935     mgValue -= mg_pst(them, capture, to);
936     egValue -= eg_pst(them, capture, to);
937
938     assert(!move_promotion(m) || capture != PAWN);
939
940     // Update material
941     if (capture != PAWN)
942         npMaterial[them] -= piece_value_midgame(capture);
943
944     // Update material hash key
945     materialKey ^= zobMaterial[them][capture][pieceCount[them][capture]];
946
947     // Update piece count
948     pieceCount[them][capture]--;
949
950     // Update piece list
951     pieceList[them][capture][index[to]] = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
952     index[pieceList[them][capture][index[to]]] = index[to];
953
954     // Reset rule 50 counter
955     rule50 = 0;
956 }
957
958
959 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
960 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
961 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
962 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
963
964 void Position::do_castle_move(Move m) {
965
966   assert(is_ok());
967   assert(move_is_ok(m));
968   assert(move_is_castle(m));
969
970   Color us = side_to_move();
971   Color them = opposite_color(us);
972
973   // Find source squares for king and rook
974   Square kfrom = move_from(m);
975   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
976   Square kto, rto;
977
978   assert(piece_on(kfrom) == piece_of_color_and_type(us, KING));
979   assert(piece_on(rfrom) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
980
981   // Find destination squares for king and rook
982   if (rfrom > kfrom) // O-O
983   {
984       kto = relative_square(us, SQ_G1);
985       rto = relative_square(us, SQ_F1);
986   } else { // O-O-O
987       kto = relative_square(us, SQ_C1);
988       rto = relative_square(us, SQ_D1);
989   }
990
991   // Remove pieces from source squares
992   clear_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
993   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
994   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
995   clear_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
996   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
997   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
998
999   // Put pieces on destination squares
1000   set_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1001   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1002   set_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1003   set_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1004   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1005   set_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1006
1007   // Update board array
1008   board[kfrom] = board[rfrom] = EMPTY;
1009   board[kto] = piece_of_color_and_type(us, KING);
1010   board[rto] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
1011
1012   // Update king square
1013   kingSquare[us] = kto;
1014
1015   // Update piece lists
1016   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
1017   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
1018   int tmp = index[rfrom];
1019   index[kto] = index[kfrom];
1020   index[rto] = tmp;
1021
1022   // Update incremental scores
1023   mgValue -= mg_pst(us, KING, kfrom);
1024   mgValue += mg_pst(us, KING, kto);
1025   egValue -= eg_pst(us, KING, kfrom);
1026   egValue += eg_pst(us, KING, kto);
1027   mgValue -= mg_pst(us, ROOK, rfrom);
1028   mgValue += mg_pst(us, ROOK, rto);
1029   egValue -= eg_pst(us, ROOK, rfrom);
1030   egValue += eg_pst(us, ROOK, rto);
1031
1032   // Update hash key
1033   key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
1034   key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
1035
1036   // Clear en passant square
1037   if (epSquare != SQ_NONE)
1038   {
1039       key ^= zobEp[epSquare];
1040       epSquare = SQ_NONE;
1041   }
1042
1043   // Update castling rights
1044   key ^= zobCastle[castleRights];
1045   castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
1046   key ^= zobCastle[castleRights];
1047
1048   // Reset rule 50 counter
1049   rule50 = 0;
1050
1051   // Update checkers BB
1052   checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1053 }
1054
1055
1056 /// Position::do_promotion_move() is a private method used to make a promotion
1057 /// move. It is called from the main Position::do_move function. The
1058 /// UndoInfo object, which has been initialized in Position::do_move, is
1059 /// used to store the captured piece (if any).
1060
1061 void Position::do_promotion_move(Move m, UndoInfo &u) {
1062
1063   Color us, them;
1064   Square from, to;
1065   PieceType capture, promotion;
1066
1067   assert(is_ok());
1068   assert(move_is_ok(m));
1069   assert(move_promotion(m));
1070
1071   us = side_to_move();
1072   them = opposite_color(us);
1073   from = move_from(m);
1074   to = move_to(m);
1075
1076   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1077   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1078   assert(color_of_piece_on(to) == them || square_is_empty(to));
1079
1080   capture = type_of_piece_on(to);
1081
1082   if (capture)
1083   {
1084     u.capture = capture;
1085     do_capture_move(m, capture, them, to);
1086   }
1087
1088   // Remove pawn
1089   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1090   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1091   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1092   board[from] = EMPTY;
1093
1094   // Insert promoted piece
1095   promotion = move_promotion(m);
1096   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1097   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1098   set_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1099   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1100   board[to] = piece_of_color_and_type(us, promotion);
1101
1102   // Update hash key
1103   key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][promotion][to];
1104
1105   // Update pawn hash key
1106   pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from];
1107
1108   // Update material key
1109   materialKey ^= zobMaterial[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1110   materialKey ^= zobMaterial[us][promotion][pieceCount[us][promotion]+1];
1111
1112   // Update piece counts
1113   pieceCount[us][PAWN]--;
1114   pieceCount[us][promotion]++;
1115
1116   // Update piece lists
1117   pieceList[us][PAWN][index[from]] = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1118   index[pieceList[us][PAWN][index[from]]] = index[from];
1119   pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1] = to;
1120   index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
1121
1122   // Update incremental scores
1123   mgValue -= mg_pst(us, PAWN, from);
1124   mgValue += mg_pst(us, promotion, to);
1125   egValue -= eg_pst(us, PAWN, from);
1126   egValue += eg_pst(us, promotion, to);
1127
1128   // Update material
1129   npMaterial[us] += piece_value_midgame(promotion);
1130
1131   // Clear the en passant square
1132   if (epSquare != SQ_NONE)
1133   {
1134       key ^= zobEp[epSquare];
1135       epSquare = SQ_NONE;
1136   }
1137
1138   // Update castle rights
1139   key ^= zobCastle[castleRights];
1140   castleRights &= castleRightsMask[to];
1141   key ^= zobCastle[castleRights];
1142
1143   // Reset rule 50 counter
1144   rule50 = 0;
1145
1146   // Update checkers BB
1147   checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1148 }
1149
1150
1151 /// Position::do_ep_move() is a private method used to make an en passant
1152 /// capture. It is called from the main Position::do_move function. Because
1153 /// the captured piece is always a pawn, we don't need to pass an UndoInfo
1154 /// object in which to store the captured piece.
1155
1156 void Position::do_ep_move(Move m) {
1157
1158   Color us, them;
1159   Square from, to, capsq;
1160
1161   assert(is_ok());
1162   assert(move_is_ok(m));
1163   assert(move_is_ep(m));
1164
1165   us = side_to_move();
1166   them = opposite_color(us);
1167   from = move_from(m);
1168   to = move_to(m);
1169   capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1170
1171   assert(to == epSquare);
1172   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1173   assert(piece_on(to) == EMPTY);
1174   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1175   assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
1176
1177   // Remove captured piece
1178   clear_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1179   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1180   clear_bit(&(byTypeBB[0]), capsq); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1181   board[capsq] = EMPTY;
1182
1183   // Remove moving piece from source square
1184   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1185   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1186   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1187
1188   // Put moving piece on destination square
1189   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1190   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1191   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1192   board[to] = board[from];
1193   board[from] = EMPTY;
1194
1195   // Update material hash key
1196   materialKey ^= zobMaterial[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1197
1198   // Update piece count
1199   pieceCount[them][PAWN]--;
1200
1201   // Update piece list
1202   pieceList[us][PAWN][index[from]] = to;
1203   index[to] = index[from];
1204   pieceList[them][PAWN][index[capsq]] = pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1205   index[pieceList[them][PAWN][index[capsq]]] = index[capsq];
1206
1207   // Update hash key
1208   key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1209   key ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1210   key ^= zobEp[epSquare];
1211
1212   // Update pawn hash key
1213   pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1214   pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1215
1216   // Update incremental scores
1217   mgValue -= mg_pst(them, PAWN, capsq);
1218   mgValue -= mg_pst(us, PAWN, from);
1219   mgValue += mg_pst(us, PAWN, to);
1220   egValue -= eg_pst(them, PAWN, capsq);
1221   egValue -= eg_pst(us, PAWN, from);
1222   egValue += eg_pst(us, PAWN, to);
1223
1224   // Reset en passant square
1225   epSquare = SQ_NONE;
1226
1227   // Reset rule 50 counter
1228   rule50 = 0;
1229
1230   // Update checkers BB
1231   checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1232 }
1233
1234
1235 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1236 /// be restored to exactly the same state as before the move was made. It is
1237 /// important that Position::undo_move is called with the same move and UndoInfo
1238 /// object as the earlier call to Position::do_move.
1239
1240 void Position::undo_move(Move m, const UndoInfo &u) {
1241
1242   assert(is_ok());
1243   assert(move_is_ok(m));
1244
1245   gamePly--;
1246   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1247
1248   // Restore information from our UndoInfo object (except the captured piece,
1249   // which is taken care of later)
1250   restore(u);
1251
1252   if (move_is_castle(m))
1253       undo_castle_move(m);
1254   else if (move_promotion(m))
1255       undo_promotion_move(m, u);
1256   else if (move_is_ep(m))
1257       undo_ep_move(m);
1258   else
1259   {
1260       Color us, them;
1261       Square from, to;
1262       PieceType piece, capture;
1263
1264       us = side_to_move();
1265       them = opposite_color(us);
1266       from = move_from(m);
1267       to = move_to(m);
1268
1269       assert(piece_on(from) == EMPTY);
1270       assert(color_of_piece_on(to) == us);
1271
1272       // Put the piece back at the source square
1273       piece = type_of_piece_on(to);
1274       set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1275       set_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
1276       set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1277       board[from] = piece_of_color_and_type(us, piece);
1278
1279       // Clear the destination square
1280       clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1281       clear_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
1282       clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1283
1284       // If the moving piece was a king, update the king square
1285       if (piece == KING)
1286           kingSquare[us] = from;
1287
1288       // Update piece list
1289       pieceList[us][piece][index[to]] = from;
1290       index[from] = index[to];
1291
1292       capture = u.capture;
1293
1294       if (capture)
1295       {
1296           assert(capture != KING);
1297
1298           // Replace the captured piece
1299           set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1300           set_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
1301           set_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1302           board[to] = piece_of_color_and_type(them, capture);
1303
1304           // Update material
1305           if (capture != PAWN)
1306               npMaterial[them] += piece_value_midgame(capture);
1307
1308           // Update piece list
1309           pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = to;
1310           index[to] = pieceCount[them][capture];
1311
1312           // Update piece count
1313           pieceCount[them][capture]++;
1314       } else
1315           board[to] = EMPTY;
1316   }
1317
1318   assert(is_ok());
1319 }
1320
1321
1322 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1323 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1324 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1325 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1326
1327 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1328
1329   assert(move_is_ok(m));
1330   assert(move_is_castle(m));
1331
1332   // When we have arrived here, some work has already been done by
1333   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1334   // so the code below is correct.
1335   Color us = side_to_move();
1336
1337   // Find source squares for king and rook
1338   Square kfrom = move_from(m);
1339   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1340   Square kto, rto;
1341
1342   // Find destination squares for king and rook
1343   if (rfrom > kfrom) // O-O
1344   {
1345       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1346       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1347   } else { // O-O-O
1348       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1349       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1350   }
1351
1352   assert(piece_on(kto) == piece_of_color_and_type(us, KING));
1353   assert(piece_on(rto) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
1354
1355   // Remove pieces from destination squares
1356   clear_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1357   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1358   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1359   clear_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1360   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1361   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1362
1363   // Put pieces on source squares
1364   set_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1365   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1366   set_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1367   set_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1368   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1369   set_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1370
1371   // Update board
1372   board[rto] = board[kto] = EMPTY;
1373   board[rfrom] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
1374   board[kfrom] = piece_of_color_and_type(us, KING);
1375
1376   // Update king square
1377   kingSquare[us] = kfrom;
1378
1379   // Update piece lists
1380   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1381   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1382   int tmp = index[rto];  // Necessary because we may have rto == kfrom in FRC.
1383   index[kfrom] = index[kto];
1384   index[rfrom] = tmp;
1385 }
1386
1387
1388 /// Position::undo_promotion_move() is a private method used to unmake a
1389 /// promotion move. It is called from the main Position::do_move
1390 /// function. The UndoInfo object, which has been initialized in
1391 /// Position::do_move, is used to put back the captured piece (if any).
1392
1393 void Position::undo_promotion_move(Move m, const UndoInfo &u) {
1394
1395   Color us, them;
1396   Square from, to;
1397   PieceType capture, promotion;
1398
1399   assert(move_is_ok(m));
1400   assert(move_promotion(m));
1401
1402   // When we have arrived here, some work has already been done by
1403   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1404   // so the code below is correct.
1405   us = side_to_move();
1406   them = opposite_color(us);
1407   from = move_from(m);
1408   to = move_to(m);
1409
1410   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1411   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1412
1413   // Remove promoted piece
1414   promotion = move_promotion(m);
1415   assert(piece_on(to)==piece_of_color_and_type(us, promotion));
1416   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1417   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1418   clear_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1419   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1420
1421   // Insert pawn at source square
1422   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1423   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1424   set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1425   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1426
1427   // Update material
1428   npMaterial[us] -= piece_value_midgame(promotion);
1429
1430   // Update piece list
1431   pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = from;
1432   index[from] = pieceCount[us][PAWN];
1433   pieceList[us][promotion][index[to]] =
1434     pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1];
1435   index[pieceList[us][promotion][index[to]]] = index[to];
1436
1437   // Update piece counts
1438   pieceCount[us][promotion]--;
1439   pieceCount[us][PAWN]++;
1440
1441   capture = u.capture;
1442
1443   if (capture)
1444   {
1445       assert(capture != KING);
1446
1447       // Insert captured piece:
1448       set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1449       set_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
1450       set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1451       board[to] = piece_of_color_and_type(them, capture);
1452
1453       // Update material. Because the move is a promotion move, we know
1454       // that the captured piece cannot be a pawn.
1455       assert(capture != PAWN);
1456       npMaterial[them] += piece_value_midgame(capture);
1457
1458       // Update piece list
1459       pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = to;
1460       index[to] = pieceCount[them][capture];
1461
1462       // Update piece count
1463       pieceCount[them][capture]++;
1464   } else
1465       board[to] = EMPTY;
1466 }
1467
1468
1469 /// Position::undo_ep_move() is a private method used to unmake an en passant
1470 /// capture. It is called from the main Position::undo_move function.  Because
1471 /// the captured piece is always a pawn, we don't need to pass an UndoInfo
1472 /// object from which to retrieve the captured piece.
1473
1474 void Position::undo_ep_move(Move m) {
1475
1476   assert(move_is_ok(m));
1477   assert(move_is_ep(m));
1478
1479   // When we have arrived here, some work has already been done by
1480   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1481   // so the code below is correct.
1482   Color us = side_to_move();
1483   Color them = opposite_color(us);
1484   Square from = move_from(m);
1485   Square to = move_to(m);
1486   Square capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1487
1488   assert(to == ep_square());
1489   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1490   assert(piece_on(to) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1491   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1492   assert(piece_on(capsq) == EMPTY);
1493
1494   // Replace captured piece
1495   set_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1496   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1497   set_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1498   board[capsq] = piece_of_color_and_type(them, PAWN);
1499
1500   // Remove moving piece from destination square
1501   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1502   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1503   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1504   board[to] = EMPTY;
1505
1506   // Replace moving piece at source square
1507   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1508   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1509   set_bit(&(byTypeBB[0]), from);
1510   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1511
1512   // Update piece list:
1513   pieceList[us][PAWN][index[to]] = from;
1514   index[from] = index[to];
1515   pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]] = capsq;
1516   index[capsq] = pieceCount[them][PAWN];
1517
1518   // Update piece count:
1519   pieceCount[them][PAWN]++;
1520 }
1521
1522
1523 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1524 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1525
1526 void Position::do_null_move(UndoInfo& u) {
1527
1528   assert(is_ok());
1529   assert(!is_check());
1530
1531   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1532   // UndoInfo object.  In the case of a null move, the only thing we need to
1533   // remember is the last move made and the en passant square.
1534   u.lastMove = lastMove;
1535   u.epSquare = epSquare;
1536
1537   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1538   // detect repetition draws.
1539   history[gamePly] = key;
1540
1541   // Update the necessary information
1542   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1543   if (epSquare != SQ_NONE)
1544       key ^= zobEp[epSquare];
1545
1546   epSquare = SQ_NONE;
1547   rule50++;
1548   gamePly++;
1549   key ^= zobSideToMove;
1550
1551   mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1552   egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1553
1554   assert(is_ok());
1555 }
1556
1557
1558 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1559
1560 void Position::undo_null_move(const UndoInfo &u) {
1561
1562   assert(is_ok());
1563   assert(!is_check());
1564
1565   // Restore information from the supplied UndoInfo object:
1566   lastMove = u.lastMove;
1567   epSquare = u.epSquare;
1568   if (epSquare != SQ_NONE)
1569       key ^= zobEp[epSquare];
1570
1571   // Update the necessary information.
1572   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1573   rule50--;
1574   gamePly--;
1575   key ^= zobSideToMove;
1576
1577   mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1578   egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1579
1580   assert(is_ok());
1581 }
1582
1583
1584 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1585 /// material gain or loss resulting from a move.  There are three versions of
1586 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1587 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1588 /// not yet understand promotions captures.
1589
1590 int Position::see(Square to) const {
1591
1592   assert(square_is_ok(to));
1593   return see(SQ_NONE, to);
1594 }
1595
1596 int Position::see(Move m) const {
1597
1598   assert(move_is_ok(m));
1599   return see(move_from(m), move_to(m));
1600 }
1601
1602 int Position::see(Square from, Square to) const {
1603
1604   // Material values
1605   static const int seeValues[18] = {
1606     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1607        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1608     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1609        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1610     0, 0
1611   };
1612
1613   Bitboard attackers, occ, b;
1614
1615   assert(square_is_ok(from) || from == SQ_NONE);
1616   assert(square_is_ok(to));
1617
1618   // Initialize colors
1619   Color us = (from != SQ_NONE ? color_of_piece_on(from) : opposite_color(color_of_piece_on(to)));
1620   Color them = opposite_color(us);
1621
1622   // Initialize pieces
1623   Piece piece = piece_on(from);
1624   Piece capture = piece_on(to);
1625
1626   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1627   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1628   occ = occupied_squares();
1629
1630   // Handle en passant moves
1631   if (epSquare == to && type_of_piece_on(from) == PAWN)
1632   {
1633       assert(capture == EMPTY);
1634
1635       Square capQq = (side_to_move() == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1636       capture = piece_on(capQq);
1637
1638       assert(type_of_piece_on(capQq) == PAWN);
1639
1640       // Remove the captured pawn
1641       clear_bit(&occ, capQq);
1642   }
1643
1644   while (true)
1645   {
1646       clear_bit(&occ, from);
1647       attackers =  (rook_attacks_bb(to, occ)   & rooks_and_queens())
1648                  | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens())
1649                  | (piece_attacks<KNIGHT>(to)  & knights())
1650                  | (piece_attacks<KING>(to)    & kings())
1651                  | (pawn_attacks(WHITE, to)    & pawns(BLACK))
1652                  | (pawn_attacks(BLACK, to)    & pawns(WHITE));
1653
1654       if (from != SQ_NONE)
1655           break;
1656
1657       // If we don't have any attacker we are finished
1658       if ((attackers & pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
1659           return 0;
1660
1661       // Locate the least valuable attacker to the destination square
1662       // and use it to initialize from square.
1663       PieceType pt;
1664       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt)); pt++)
1665           assert(pt < KING);
1666
1667       from = first_1(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt));
1668       piece = piece_on(from);
1669   }
1670
1671   // If the opponent has no attackers we are finished
1672   if ((attackers & pieces_of_color(them)) == EmptyBoardBB)
1673       return seeValues[capture];
1674
1675   attackers &= occ; // Remove the moving piece
1676
1677   // The destination square is defended, which makes things rather more
1678   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1679   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1680   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1681   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1682   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1683   int lastCapturingPieceValue = seeValues[piece];
1684   int swapList[32], n = 1;
1685   Color c = them;
1686   PieceType pt;
1687
1688   swapList[0] = seeValues[capture];
1689
1690   do {
1691       // Locate the least valuable attacker for the side to move.  The loop
1692       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1693       // that the side to move still has at least one attacker left.
1694       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt)); pt++)
1695           assert(pt < KING);
1696
1697       // Remove the attacker we just found from the 'attackers' bitboard,
1698       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1699       b = attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt);
1700       occ ^= (b & -b);
1701       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occ) & rooks_and_queens())
1702                   | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens());
1703
1704       attackers &= occ;
1705
1706       // Add the new entry to the swap list
1707       assert(n < 32);
1708       swapList[n] = -swapList[n - 1] + lastCapturingPieceValue;
1709       n++;
1710
1711       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to move
1712       // before beginning the next iteration
1713       lastCapturingPieceValue = seeValues[pt];
1714       c = opposite_color(c);
1715
1716       // Stop after a king capture
1717       if (pt == KING && (attackers & pieces_of_color(c)))
1718       {
1719           assert(n < 32);
1720           swapList[n++] = 100;
1721           break;
1722       }
1723   } while (attackers & pieces_of_color(c));
1724
1725   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1726   // achievable score from the point of view of the side to move
1727   while (--n)
1728       swapList[n-1] = Min(-swapList[n], swapList[n-1]);
1729
1730   return swapList[0];
1731 }
1732
1733
1734 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1735 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1736
1737 void Position::clear() {
1738
1739   for (int i = 0; i < 64; i++)
1740   {
1741       board[i] = EMPTY;
1742       index[i] = 0;
1743   }
1744
1745   for (int i = 0; i < 2; i++)
1746       byColorBB[i] = EmptyBoardBB;
1747
1748   for (int i = 0; i < 7; i++)
1749   {
1750       byTypeBB[i] = EmptyBoardBB;
1751       pieceCount[0][i] = pieceCount[1][i] = 0;
1752       for (int j = 0; j < 8; j++)
1753           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1754   }
1755
1756   checkersBB = EmptyBoardBB;
1757   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1758       pinners[c] = pinned[c] = dcCandidates[c] = ~EmptyBoardBB;
1759
1760   lastMove = MOVE_NONE;
1761
1762   sideToMove = WHITE;
1763   castleRights = NO_CASTLES;
1764   initialKFile = FILE_E;
1765   initialKRFile = FILE_H;
1766   initialQRFile = FILE_A;
1767   epSquare = SQ_NONE;
1768   rule50 = 0;
1769   gamePly = 0;
1770 }
1771
1772
1773 /// Position::reset_game_ply() simply sets gamePly to 0. It is used from the
1774 /// UCI interface code, whenever a non-reversible move is made in a
1775 /// 'position fen <fen> moves m1 m2 ...' command.  This makes it possible
1776 /// for the program to handle games of arbitrary length, as long as the GUI
1777 /// handles draws by the 50 move rule correctly.
1778
1779 void Position::reset_game_ply() {
1780
1781   gamePly = 0;
1782 }
1783
1784
1785 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1786 /// updating the board array, bitboards, and piece counts.
1787
1788 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1789
1790   Color c = color_of_piece(p);
1791   PieceType pt = type_of_piece(p);
1792
1793   board[s] = p;
1794   index[s] = pieceCount[c][pt];
1795   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1796
1797   set_bit(&(byTypeBB[pt]), s);
1798   set_bit(&(byColorBB[c]), s);
1799   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1800
1801   pieceCount[c][pt]++;
1802
1803   if (pt == KING)
1804       kingSquare[c] = s;
1805 }
1806
1807
1808 /// Position::allow_oo() gives the given side the right to castle kingside.
1809 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1810
1811 void Position::allow_oo(Color c) {
1812
1813   castleRights |= (1 + int(c));
1814 }
1815
1816
1817 /// Position::allow_ooo() gives the given side the right to castle queenside.
1818 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1819
1820 void Position::allow_ooo(Color c) {
1821
1822   castleRights |= (4 + 4*int(c));
1823 }
1824
1825
1826 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1827 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1828 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1829 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1830
1831 Key Position::compute_key() const {
1832
1833   Key result = Key(0ULL);
1834
1835   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1836       if (square_is_occupied(s))
1837           result ^= zobrist[color_of_piece_on(s)][type_of_piece_on(s)][s];
1838
1839   if (ep_square() != SQ_NONE)
1840       result ^= zobEp[ep_square()];
1841
1842   result ^= zobCastle[castleRights];
1843   if (side_to_move() == BLACK)
1844       result ^= zobSideToMove;
1845
1846   return result;
1847 }
1848
1849
1850 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1851 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1852 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1853 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1854 /// debug mode.
1855
1856 Key Position::compute_pawn_key() const {
1857
1858   Key result = Key(0ULL);
1859   Bitboard b;
1860   Square s;
1861
1862   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1863   {
1864       b = pawns(c);
1865       while(b)
1866       {
1867           s = pop_1st_bit(&b);
1868           result ^= zobrist[c][PAWN][s];
1869       }
1870   }
1871   return result;
1872 }
1873
1874
1875 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1876 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1877 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1878 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1879 /// debug mode.
1880
1881 Key Position::compute_material_key() const {
1882
1883   Key result = Key(0ULL);
1884   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1885       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1886       {
1887           int count = piece_count(c, pt);
1888           for (int i = 0; i <= count; i++)
1889               result ^= zobMaterial[c][pt][i];
1890       }
1891   return result;
1892 }
1893
1894
1895 /// Position::compute_mg_value() and Position::compute_eg_value() compute the
1896 /// incremental scores for the middle game and the endgame. These functions
1897 /// are used to initialize the incremental scores when a new position is set
1898 /// up, and to verify that the scores are correctly updated by do_move
1899 /// and undo_move when the program is running in debug mode.
1900
1901 Value Position::compute_mg_value() const {
1902
1903   Value result = Value(0);
1904   Bitboard b;
1905   Square s;
1906
1907   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1908       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1909       {
1910           b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1911           while(b)
1912           {
1913               s = pop_1st_bit(&b);
1914               assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1915               result += mg_pst(c, pt, s);
1916           }
1917       }
1918   result += (side_to_move() == WHITE)? TempoValueMidgame / 2 : -TempoValueMidgame / 2;
1919   return result;
1920 }
1921
1922 Value Position::compute_eg_value() const {
1923
1924   Value result = Value(0);
1925   Bitboard b;
1926   Square s;
1927
1928   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1929     for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1930     {
1931         b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1932         while(b)
1933         {
1934             s = pop_1st_bit(&b);
1935             assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1936             result += eg_pst(c, pt, s);
1937         }
1938     }
1939   result += (side_to_move() == WHITE)? TempoValueEndgame / 2 : -TempoValueEndgame / 2;
1940   return result;
1941 }
1942
1943
1944 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1945 /// game material score for the given side. Material scores are updated
1946 /// incrementally during the search, this function is only used while
1947 /// initializing a new Position object.
1948
1949 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1950
1951   Value result = Value(0);
1952   Square s;
1953
1954   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1955   {
1956       Bitboard b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1957       while(b)
1958       {
1959           s = pop_1st_bit(&b);
1960           assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1961           result += piece_value_midgame(pt);
1962       }
1963   }
1964   return result;
1965 }
1966
1967
1968 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1969 /// side to move is checkmated. Note that this function is currently very
1970 /// slow, and shouldn't be used frequently inside the search.
1971
1972 bool Position::is_mate() const {
1973
1974   if (is_check())
1975   {
1976       MovePicker mp = MovePicker(*this, false, MOVE_NONE, EmptySearchStack, Depth(0));
1977       return mp.get_next_move() == MOVE_NONE;
1978   }
1979   return false;
1980 }
1981
1982
1983 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1984 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1985 /// must be done by the search.
1986
1987 bool Position::is_draw() const {
1988
1989   // Draw by material?
1990   if (   !pawns()
1991       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1992       return true;
1993
1994   // Draw by the 50 moves rule?
1995   if (rule50 > 100 || (rule50 == 100 && !is_check()))
1996       return true;
1997
1998   // Draw by repetition?
1999   for (int i = 2; i < Min(gamePly, rule50); i += 2)
2000       if (history[gamePly - i] == key)
2001           return true;
2002
2003   return false;
2004 }
2005
2006
2007 /// Position::has_mate_threat() tests whether a given color has a mate in one
2008 /// from the current position. This function is quite slow, but it doesn't
2009 /// matter, because it is currently only called from PV nodes, which are rare.
2010
2011 bool Position::has_mate_threat(Color c) {
2012
2013   UndoInfo u1, u2;
2014   Color stm = side_to_move();
2015
2016   // The following lines are useless and silly, but prevents gcc from
2017   // emitting a stupid warning stating that u1.lastMove and u1.epSquare might
2018   // be used uninitialized.
2019   u1.lastMove = lastMove;
2020   u1.epSquare = epSquare;
2021
2022   if (is_check())
2023       return false;
2024
2025   // If the input color is not equal to the side to move, do a null move
2026   if (c != stm)
2027       do_null_move(u1);
2028
2029   MoveStack mlist[120];
2030   int count;
2031   bool result = false;
2032
2033   // Generate legal moves
2034   count = generate_legal_moves(*this, mlist);
2035
2036   // Loop through the moves, and see if one of them is mate
2037   for (int i = 0; i < count; i++)
2038   {
2039       do_move(mlist[i].move, u2);
2040       if (is_mate())
2041           result = true;
2042
2043       undo_move(mlist[i].move, u2);
2044   }
2045
2046   // Undo null move, if necessary
2047   if (c != stm)
2048       undo_null_move(u1);
2049
2050   return result;
2051 }
2052
2053
2054 /// Position::init_zobrist() is a static member function which initializes the
2055 /// various arrays used to compute hash keys.
2056
2057 void Position::init_zobrist() {
2058
2059   for (int i = 0; i < 2; i++)
2060       for (int j = 0; j < 8; j++)
2061           for (int k = 0; k < 64; k++)
2062               zobrist[i][j][k] = Key(genrand_int64());
2063
2064   for (int i = 0; i < 64; i++)
2065       zobEp[i] = Key(genrand_int64());
2066
2067   for (int i = 0; i < 16; i++)
2068       zobCastle[i] = genrand_int64();
2069
2070   zobSideToMove = genrand_int64();
2071
2072   for (int i = 0; i < 2; i++)
2073       for (int j = 0; j < 8; j++)
2074           for (int k = 0; k < 16; k++)
2075               zobMaterial[i][j][k] = (k > 0)? Key(genrand_int64()) : Key(0LL);
2076
2077   for (int i = 0; i < 16; i++)
2078       zobMaterial[0][KING][i] = zobMaterial[1][KING][i] = Key(0ULL);
2079 }
2080
2081
2082 /// Position::init_piece_square_tables() initializes the piece square tables.
2083 /// This is a two-step operation:  First, the white halves of the tables are
2084 /// copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays, with a small random number
2085 /// added to each entry if the "Randomness" UCI parameter is non-zero.
2086 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
2087 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
2088
2089 void Position::init_piece_square_tables() {
2090
2091   int r = get_option_value_int("Randomness"), i;
2092   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2093       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
2094       {
2095           i = (r == 0)? 0 : (genrand_int32() % (r*2) - r);
2096           MgPieceSquareTable[p][s] = Value(MgPST[p][s] + i);
2097           EgPieceSquareTable[p][s] = Value(EgPST[p][s] + i);
2098       }
2099
2100   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2101       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
2102       {
2103           MgPieceSquareTable[p][s] = -MgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2104           EgPieceSquareTable[p][s] = -EgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2105       }
2106 }
2107
2108
2109 /// Position::flipped_copy() makes a copy of the input position, but with
2110 /// the white and black sides reversed. This is only useful for debugging,
2111 /// especially for finding evaluation symmetry bugs.
2112
2113 void Position::flipped_copy(const Position &pos) {
2114
2115   assert(pos.is_ok());
2116
2117   clear();
2118
2119   // Board
2120   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2121       if (!pos.square_is_empty(s))
2122           put_piece(Piece(int(pos.piece_on(s)) ^ 8), flip_square(s));
2123
2124   // Side to move
2125   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
2126
2127   // Castling rights
2128   if (pos.can_castle_kingside(WHITE))  allow_oo(BLACK);
2129   if (pos.can_castle_queenside(WHITE)) allow_ooo(BLACK);
2130   if (pos.can_castle_kingside(BLACK))  allow_oo(WHITE);
2131   if (pos.can_castle_queenside(BLACK)) allow_ooo(WHITE);
2132
2133   initialKFile  = pos.initialKFile;
2134   initialKRFile = pos.initialKRFile;
2135   initialQRFile = pos.initialQRFile;
2136
2137   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
2138       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
2139
2140   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO | WHITE_OOO);
2141   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO | BLACK_OOO);
2142   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OO;
2143   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OO;
2144   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OOO;
2145   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OOO;
2146
2147   // En passant square
2148   if (pos.epSquare != SQ_NONE)
2149       epSquare = flip_square(pos.epSquare);
2150
2151   // Checkers
2152   find_checkers();
2153
2154   // Hash keys
2155   key = compute_key();
2156   pawnKey = compute_pawn_key();
2157   materialKey = compute_material_key();
2158
2159   // Incremental scores
2160   mgValue = compute_mg_value();
2161   egValue = compute_eg_value();
2162
2163   // Material
2164   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
2165   npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
2166
2167   assert(is_ok());
2168 }
2169
2170
2171 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
2172 /// This is meant to be helpful when debugging.
2173
2174 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
2175
2176   // What features of the position should be verified?
2177   static const bool debugBitboards = false;
2178   static const bool debugKingCount = false;
2179   static const bool debugKingCapture = false;
2180   static const bool debugCheckerCount = false;
2181   static const bool debugKey = false;
2182   static const bool debugMaterialKey = false;
2183   static const bool debugPawnKey = false;
2184   static const bool debugIncrementalEval = false;
2185   static const bool debugNonPawnMaterial = false;
2186   static const bool debugPieceCounts = false;
2187   static const bool debugPieceList = false;
2188
2189   if (failedStep) *failedStep = 1;
2190
2191   // Side to move OK?
2192   if (!color_is_ok(side_to_move()))
2193       return false;
2194
2195   // Are the king squares in the position correct?
2196   if (failedStep) (*failedStep)++;
2197   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
2198       return false;
2199
2200   if (failedStep) (*failedStep)++;
2201   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
2202       return false;
2203
2204   // Castle files OK?
2205   if (failedStep) (*failedStep)++;
2206   if (!file_is_ok(initialKRFile))
2207       return false;
2208
2209   if (!file_is_ok(initialQRFile))
2210       return false;
2211
2212   // Do both sides have exactly one king?
2213   if (failedStep) (*failedStep)++;
2214   if (debugKingCount)
2215   {
2216       int kingCount[2] = {0, 0};
2217       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2218           if (type_of_piece_on(s) == KING)
2219               kingCount[color_of_piece_on(s)]++;
2220
2221       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
2222           return false;
2223   }
2224
2225   // Can the side to move capture the opponent's king?
2226   if (failedStep) (*failedStep)++;
2227   if (debugKingCapture)
2228   {
2229       Color us = side_to_move();
2230       Color them = opposite_color(us);
2231       Square ksq = king_square(them);
2232       if (square_is_attacked(ksq, us))
2233           return false;
2234   }
2235
2236   // Is there more than 2 checkers?
2237   if (failedStep) (*failedStep)++;
2238   if (debugCheckerCount && count_1s(checkersBB) > 2)
2239       return false;
2240
2241   // Bitboards OK?
2242   if (failedStep) (*failedStep)++;
2243   if (debugBitboards)
2244   {
2245       // The intersection of the white and black pieces must be empty
2246       if ((pieces_of_color(WHITE) & pieces_of_color(BLACK)) != EmptyBoardBB)
2247           return false;
2248
2249       // The union of the white and black pieces must be equal to all
2250       // occupied squares
2251       if ((pieces_of_color(WHITE) | pieces_of_color(BLACK)) != occupied_squares())
2252           return false;
2253
2254       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
2255       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
2256           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
2257               if (p1 != p2 && (pieces_of_type(p1) & pieces_of_type(p2)))
2258                   return false;
2259   }
2260
2261   // En passant square OK?
2262   if (failedStep) (*failedStep)++;
2263   if (ep_square() != SQ_NONE)
2264   {
2265       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
2266       // side to move.
2267       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
2268           return false;
2269   }
2270
2271   // Hash key OK?
2272   if (failedStep) (*failedStep)++;
2273   if (debugKey && key != compute_key())
2274       return false;
2275
2276   // Pawn hash key OK?
2277   if (failedStep) (*failedStep)++;
2278   if (debugPawnKey && pawnKey != compute_pawn_key())
2279       return false;
2280
2281   // Material hash key OK?
2282   if (failedStep) (*failedStep)++;
2283   if (debugMaterialKey && materialKey != compute_material_key())
2284       return false;
2285
2286   // Incremental eval OK?
2287   if (failedStep) (*failedStep)++;
2288   if (debugIncrementalEval)
2289   {
2290       if (mgValue != compute_mg_value())
2291           return false;
2292
2293       if (egValue != compute_eg_value())
2294           return false;
2295   }
2296
2297   // Non-pawn material OK?
2298   if (failedStep) (*failedStep)++;
2299   if (debugNonPawnMaterial)
2300   {
2301       if (npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
2302           return false;
2303
2304       if (npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
2305           return false;
2306   }
2307
2308   // Piece counts OK?
2309   if (failedStep) (*failedStep)++;
2310   if (debugPieceCounts)
2311       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2312           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2313               if (pieceCount[c][pt] != count_1s(pieces_of_color_and_type(c, pt)))
2314                   return false;
2315
2316   if (failedStep) (*failedStep)++;
2317   if (debugPieceList)
2318   {
2319       for(Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2320           for(PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2321               for(int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
2322               {
2323                   if (piece_on(piece_list(c, pt, i)) != piece_of_color_and_type(c, pt))
2324                       return false;
2325
2326                   if (index[piece_list(c, pt, i)] != i)
2327                       return false;
2328               }
2329   }
2330   if (failedStep) *failedStep = 0;
2331   return true;
2332 }