]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/position.cpp
Further simplify KingDanger init
[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) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <cstring>   // For std::memset, std::memcmp
23 #include <iomanip>
24 #include <sstream>
25
26 #include "bitcount.h"
27 #include "misc.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "position.h"
30 #include "psqtab.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "tt.h"
33 #include "uci.h"
34
35 using std::string;
36
37 Value PieceValue[PHASE_NB][PIECE_NB] = {
38 { VALUE_ZERO, PawnValueMg, KnightValueMg, BishopValueMg, RookValueMg, QueenValueMg },
39 { VALUE_ZERO, PawnValueEg, KnightValueEg, BishopValueEg, RookValueEg, QueenValueEg } };
40
41 namespace Zobrist {
42
43   Key psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
44   Key enpassant[FILE_NB];
45   Key castling[CASTLING_RIGHT_NB];
46   Key side;
47   Key exclusion;
48 }
49
50 Key Position::exclusion_key() const { return st->key ^ Zobrist::exclusion; }
51
52 namespace {
53
54 const string PieceToChar(" PNBRQK  pnbrqk");
55 Score psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
56
57 // min_attacker() is a helper function used by see() to locate the least
58 // valuable attacker for the side to move, remove the attacker we just found
59 // from the bitboards and scan for new X-ray attacks behind it.
60
61 template<int Pt> FORCE_INLINE
62 PieceType min_attacker(const Bitboard* bb, const Square& to, const Bitboard& stmAttackers,
63                        Bitboard& occupied, Bitboard& attackers) {
64
65   Bitboard b = stmAttackers & bb[Pt];
66   if (!b)
67       return min_attacker<Pt+1>(bb, to, stmAttackers, occupied, attackers);
68
69   occupied ^= b & ~(b - 1);
70
71   if (Pt == PAWN || Pt == BISHOP || Pt == QUEEN)
72       attackers |= attacks_bb<BISHOP>(to, occupied) & (bb[BISHOP] | bb[QUEEN]);
73
74   if (Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
75       attackers |= attacks_bb<ROOK>(to, occupied) & (bb[ROOK] | bb[QUEEN]);
76
77   attackers &= occupied; // After X-ray that may add already processed pieces
78   return (PieceType)Pt;
79 }
80
81 template<> FORCE_INLINE
82 PieceType min_attacker<KING>(const Bitboard*, const Square&, const Bitboard&, Bitboard&, Bitboard&) {
83   return KING; // No need to update bitboards: it is the last cycle
84 }
85
86 } // namespace
87
88
89 /// CheckInfo c'tor
90
91 CheckInfo::CheckInfo(const Position& pos) {
92
93   Color them = ~pos.side_to_move();
94   ksq = pos.king_square(them);
95
96   pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
97   dcCandidates = pos.discovered_check_candidates();
98
99   checkSq[PAWN]   = pos.attacks_from<PAWN>(ksq, them);
100   checkSq[KNIGHT] = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq);
101   checkSq[BISHOP] = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
102   checkSq[ROOK]   = pos.attacks_from<ROOK>(ksq);
103   checkSq[QUEEN]  = checkSq[BISHOP] | checkSq[ROOK];
104   checkSq[KING]   = 0;
105 }
106
107
108 /// operator<<(Position) returns an ASCII representation of the position
109
110 std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Position& pos) {
111
112   os << "\n +---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
113
114   for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r)
115   {
116       for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
117           os << " | " << PieceToChar[pos.piece_on(make_square(f, r))];
118
119       os << " |\n +---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
120   }
121
122   os << "\nFen: " << pos.fen() << "\nKey: " << std::hex << std::uppercase
123      << std::setfill('0') << std::setw(16) << pos.st->key << std::dec << "\nCheckers: ";
124
125   for (Bitboard b = pos.checkers(); b; )
126       os << UCI::square(pop_lsb(&b)) << " ";
127
128   return os;
129 }
130
131
132 /// Position::init() initializes at startup the various arrays used to compute
133 /// hash keys and the piece square tables. The latter is a two-step operation:
134 /// Firstly, the white halves of the tables are copied from PSQT[] tables.
135 /// Secondly, the black halves of the tables are initialized by flipping and
136 /// changing the sign of the white scores.
137
138 void Position::init() {
139
140   PRNG rng(1070372);
141
142   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
143       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
144           for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
145               Zobrist::psq[c][pt][s] = rng.rand<Key>();
146
147   for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
148       Zobrist::enpassant[f] = rng.rand<Key>();
149
150   for (int cr = NO_CASTLING; cr <= ANY_CASTLING; ++cr)
151   {
152       Bitboard b = cr;
153       while (b)
154       {
155           Key k = Zobrist::castling[1ULL << pop_lsb(&b)];
156           Zobrist::castling[cr] ^= k ? k : rng.rand<Key>();
157       }
158   }
159
160   Zobrist::side = rng.rand<Key>();
161   Zobrist::exclusion  = rng.rand<Key>();
162
163   for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
164   {
165       PieceValue[MG][make_piece(BLACK, pt)] = PieceValue[MG][pt];
166       PieceValue[EG][make_piece(BLACK, pt)] = PieceValue[EG][pt];
167
168       Score v = make_score(PieceValue[MG][pt], PieceValue[EG][pt]);
169
170       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
171       {
172          psq[WHITE][pt][ s] =  (v + PSQT[pt][s]);
173          psq[BLACK][pt][~s] = -(v + PSQT[pt][s]);
174       }
175   }
176 }
177
178
179 /// Position::operator=() creates a copy of 'pos' but detaching the state pointer
180 /// from the source to be self-consistent and not depending on any external data.
181
182 Position& Position::operator=(const Position& pos) {
183
184   std::memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
185   std::memcpy(&startState, st, sizeof(StateInfo));
186   st = &startState;
187   nodes = 0;
188
189   assert(pos_is_ok());
190
191   return *this;
192 }
193
194
195 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
196 /// empty board, white to move, and no castling rights.
197
198 void Position::clear() {
199
200   std::memset(this, 0, sizeof(Position));
201   startState.epSquare = SQ_NONE;
202   st = &startState;
203
204   for (int i = 0; i < PIECE_TYPE_NB; ++i)
205       for (int j = 0; j < 16; ++j)
206           pieceList[WHITE][i][j] = pieceList[BLACK][i][j] = SQ_NONE;
207 }
208
209
210 /// Position::set() initializes the position object with the given FEN string.
211 /// This function is not very robust - make sure that input FENs are correct,
212 /// this is assumed to be the responsibility of the GUI.
213
214 void Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, Thread* th) {
215 /*
216    A FEN string defines a particular position using only the ASCII character set.
217
218    A FEN string contains six fields separated by a space. The fields are:
219
220    1) Piece placement (from white's perspective). Each rank is described, starting
221       with rank 8 and ending with rank 1. Within each rank, the contents of each
222       square are described from file A through file H. Following the Standard
223       Algebraic Notation (SAN), each piece is identified by a single letter taken
224       from the standard English names. White pieces are designated using upper-case
225       letters ("PNBRQK") whilst Black uses lowercase ("pnbrqk"). Blank squares are
226       noted using digits 1 through 8 (the number of blank squares), and "/"
227       separates ranks.
228
229    2) Active color. "w" means white moves next, "b" means black.
230
231    3) Castling availability. If neither side can castle, this is "-". Otherwise,
232       this has one or more letters: "K" (White can castle kingside), "Q" (White
233       can castle queenside), "k" (Black can castle kingside), and/or "q" (Black
234       can castle queenside).
235
236    4) En passant target square (in algebraic notation). If there's no en passant
237       target square, this is "-". If a pawn has just made a 2-square move, this
238       is the position "behind" the pawn. This is recorded regardless of whether
239       there is a pawn in position to make an en passant capture.
240
241    5) Halfmove clock. This is the number of halfmoves since the last pawn advance
242       or capture. This is used to determine if a draw can be claimed under the
243       fifty-move rule.
244
245    6) Fullmove number. The number of the full move. It starts at 1, and is
246       incremented after Black's move.
247 */
248
249   unsigned char col, row, token;
250   size_t idx;
251   Square sq = SQ_A8;
252   std::istringstream ss(fenStr);
253
254   clear();
255   ss >> std::noskipws;
256
257   // 1. Piece placement
258   while ((ss >> token) && !isspace(token))
259   {
260       if (isdigit(token))
261           sq += Square(token - '0'); // Advance the given number of files
262
263       else if (token == '/')
264           sq -= Square(16);
265
266       else if ((idx = PieceToChar.find(token)) != string::npos)
267       {
268           put_piece(color_of(Piece(idx)), type_of(Piece(idx)), sq);
269           ++sq;
270       }
271   }
272
273   // 2. Active color
274   ss >> token;
275   sideToMove = (token == 'w' ? WHITE : BLACK);
276   ss >> token;
277
278   // 3. Castling availability. Compatible with 3 standards: Normal FEN standard,
279   // Shredder-FEN that uses the letters of the columns on which the rooks began
280   // the game instead of KQkq and also X-FEN standard that, in case of Chess960,
281   // if an inner rook is associated with the castling right, the castling tag is
282   // replaced by the file letter of the involved rook, as for the Shredder-FEN.
283   while ((ss >> token) && !isspace(token))
284   {
285       Square rsq;
286       Color c = islower(token) ? BLACK : WHITE;
287
288       token = char(toupper(token));
289
290       if (token == 'K')
291           for (rsq = relative_square(c, SQ_H1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; --rsq) {}
292
293       else if (token == 'Q')
294           for (rsq = relative_square(c, SQ_A1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; ++rsq) {}
295
296       else if (token >= 'A' && token <= 'H')
297           rsq = make_square(File(token - 'A'), relative_rank(c, RANK_1));
298
299       else
300           continue;
301
302       set_castling_right(c, rsq);
303   }
304
305   // 4. En passant square. Ignore if no pawn capture is possible
306   if (   ((ss >> col) && (col >= 'a' && col <= 'h'))
307       && ((ss >> row) && (row == '3' || row == '6')))
308   {
309       st->epSquare = make_square(File(col - 'a'), Rank(row - '1'));
310
311       if (!(attackers_to(st->epSquare) & pieces(sideToMove, PAWN)))
312           st->epSquare = SQ_NONE;
313   }
314
315   // 5-6. Halfmove clock and fullmove number
316   ss >> std::skipws >> st->rule50 >> gamePly;
317
318   // Convert from fullmove starting from 1 to ply starting from 0,
319   // handle also common incorrect FEN with fullmove = 0.
320   gamePly = std::max(2 * (gamePly - 1), 0) + (sideToMove == BLACK);
321
322   chess960 = isChess960;
323   thisThread = th;
324   set_state(st);
325
326   assert(pos_is_ok());
327 }
328
329
330 /// Position::set_castling_right() is a helper function used to set castling
331 /// rights given the corresponding color and the rook starting square.
332
333 void Position::set_castling_right(Color c, Square rfrom) {
334
335   Square kfrom = king_square(c);
336   CastlingSide cs = kfrom < rfrom ? KING_SIDE : QUEEN_SIDE;
337   CastlingRight cr = (c | cs);
338
339   st->castlingRights |= cr;
340   castlingRightsMask[kfrom] |= cr;
341   castlingRightsMask[rfrom] |= cr;
342   castlingRookSquare[cr] = rfrom;
343
344   Square kto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
345   Square rto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
346
347   for (Square s = std::min(rfrom, rto); s <= std::max(rfrom, rto); ++s)
348       if (s != kfrom && s != rfrom)
349           castlingPath[cr] |= s;
350
351   for (Square s = std::min(kfrom, kto); s <= std::max(kfrom, kto); ++s)
352       if (s != kfrom && s != rfrom)
353           castlingPath[cr] |= s;
354 }
355
356
357 /// Position::set_state() computes the hash keys of the position, and other
358 /// data that once computed is updated incrementally as moves are made.
359 /// The function is only used when a new position is set up, and to verify
360 /// the correctness of the StateInfo data when running in debug mode.
361
362 void Position::set_state(StateInfo* si) const {
363
364   si->key = si->pawnKey = si->materialKey = 0;
365   si->nonPawnMaterial[WHITE] = si->nonPawnMaterial[BLACK] = VALUE_ZERO;
366   si->psq = SCORE_ZERO;
367
368   si->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
369
370   for (Bitboard b = pieces(); b; )
371   {
372       Square s = pop_lsb(&b);
373       Piece pc = piece_on(s);
374       si->key ^= Zobrist::psq[color_of(pc)][type_of(pc)][s];
375       si->psq += psq[color_of(pc)][type_of(pc)][s];
376   }
377
378   if (si->epSquare != SQ_NONE)
379       si->key ^= Zobrist::enpassant[file_of(si->epSquare)];
380
381   if (sideToMove == BLACK)
382       si->key ^= Zobrist::side;
383
384   si->key ^= Zobrist::castling[si->castlingRights];
385
386   for (Bitboard b = pieces(PAWN); b; )
387   {
388       Square s = pop_lsb(&b);
389       si->pawnKey ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][PAWN][s];
390   }
391
392   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
393       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
394           for (int cnt = 0; cnt < pieceCount[c][pt]; ++cnt)
395               si->materialKey ^= Zobrist::psq[c][pt][cnt];
396
397   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
398       for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; ++pt)
399           si->nonPawnMaterial[c] += pieceCount[c][pt] * PieceValue[MG][pt];
400 }
401
402
403 /// Position::fen() returns a FEN representation of the position. In case of
404 /// Chess960 the Shredder-FEN notation is used. This is mainly a debugging function.
405
406 const string Position::fen() const {
407
408   int emptyCnt;
409   std::ostringstream ss;
410
411   for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r)
412   {
413       for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
414       {
415           for (emptyCnt = 0; f <= FILE_H && empty(make_square(f, r)); ++f)
416               ++emptyCnt;
417
418           if (emptyCnt)
419               ss << emptyCnt;
420
421           if (f <= FILE_H)
422               ss << PieceToChar[piece_on(make_square(f, r))];
423       }
424
425       if (r > RANK_1)
426           ss << '/';
427   }
428
429   ss << (sideToMove == WHITE ? " w " : " b ");
430
431   if (can_castle(WHITE_OO))
432       ss << (chess960 ? char('A' + file_of(castling_rook_square(WHITE |  KING_SIDE))) : 'K');
433
434   if (can_castle(WHITE_OOO))
435       ss << (chess960 ? char('A' + file_of(castling_rook_square(WHITE | QUEEN_SIDE))) : 'Q');
436
437   if (can_castle(BLACK_OO))
438       ss << (chess960 ? char('a' + file_of(castling_rook_square(BLACK |  KING_SIDE))) : 'k');
439
440   if (can_castle(BLACK_OOO))
441       ss << (chess960 ? char('a' + file_of(castling_rook_square(BLACK | QUEEN_SIDE))) : 'q');
442
443   if (!can_castle(WHITE) && !can_castle(BLACK))
444       ss << '-';
445
446   ss << (ep_square() == SQ_NONE ? " - " : " " + UCI::square(ep_square()) + " ")
447      << st->rule50 << " " << 1 + (gamePly - (sideToMove == BLACK)) / 2;
448
449   return ss.str();
450 }
451
452
453 /// Position::game_phase() calculates the game phase interpolating total non-pawn
454 /// material between endgame and midgame limits.
455
456 Phase Position::game_phase() const {
457
458   Value npm = st->nonPawnMaterial[WHITE] + st->nonPawnMaterial[BLACK];
459
460   npm = std::max(EndgameLimit, std::min(npm, MidgameLimit));
461
462   return Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
463 }
464
465
466 /// Position::check_blockers() returns a bitboard of all the pieces with color
467 /// 'c' that are blocking check on the king with color 'kingColor'. A piece
468 /// blocks a check if removing that piece from the board would result in a
469 /// position where the king is in check. A check blocking piece can be either a
470 /// pinned or a discovered check piece, according if its color 'c' is the same
471 /// or the opposite of 'kingColor'.
472
473 Bitboard Position::check_blockers(Color c, Color kingColor) const {
474
475   Bitboard b, pinners, result = 0;
476   Square ksq = king_square(kingColor);
477
478   // Pinners are sliders that give check when a pinned piece is removed
479   pinners = (  (pieces(  ROOK, QUEEN) & PseudoAttacks[ROOK  ][ksq])
480              | (pieces(BISHOP, QUEEN) & PseudoAttacks[BISHOP][ksq])) & pieces(~kingColor);
481
482   while (pinners)
483   {
484       b = between_bb(ksq, pop_lsb(&pinners)) & pieces();
485
486       if (!more_than_one(b))
487           result |= b & pieces(c);
488   }
489   return result;
490 }
491
492
493 /// Position::attackers_to() computes a bitboard of all pieces which attack a
494 /// given square. Slider attacks use the occupied bitboard to indicate occupancy.
495
496 Bitboard Position::attackers_to(Square s, Bitboard occupied) const {
497
498   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK)    & pieces(WHITE, PAWN))
499         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE)    & pieces(BLACK, PAWN))
500         | (attacks_from<KNIGHT>(s)         & pieces(KNIGHT))
501         | (attacks_bb<ROOK  >(s, occupied) & pieces(ROOK,   QUEEN))
502         | (attacks_bb<BISHOP>(s, occupied) & pieces(BISHOP, QUEEN))
503         | (attacks_from<KING>(s)           & pieces(KING));
504 }
505
506
507 /// Position::legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
508
509 bool Position::legal(Move m, Bitboard pinned) const {
510
511   assert(is_ok(m));
512   assert(pinned == pinned_pieces(sideToMove));
513
514   Color us = sideToMove;
515   Square from = from_sq(m);
516
517   assert(color_of(moved_piece(m)) == us);
518   assert(piece_on(king_square(us)) == make_piece(us, KING));
519
520   // En passant captures are a tricky special case. Because they are rather
521   // uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked after
522   // the move is made.
523   if (type_of(m) == ENPASSANT)
524   {
525       Square ksq = king_square(us);
526       Square to = to_sq(m);
527       Square capsq = to - pawn_push(us);
528       Bitboard occupied = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
529
530       assert(to == ep_square());
531       assert(moved_piece(m) == make_piece(us, PAWN));
532       assert(piece_on(capsq) == make_piece(~us, PAWN));
533       assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
534
535       return   !(attacks_bb<  ROOK>(ksq, occupied) & pieces(~us, QUEEN, ROOK))
536             && !(attacks_bb<BISHOP>(ksq, occupied) & pieces(~us, QUEEN, BISHOP));
537   }
538
539   // If the moving piece is a king, check whether the destination
540   // square is attacked by the opponent. Castling moves are checked
541   // for legality during move generation.
542   if (type_of(piece_on(from)) == KING)
543       return type_of(m) == CASTLING || !(attackers_to(to_sq(m)) & pieces(~us));
544
545   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
546   // is moving along the ray towards or away from the king.
547   return   !pinned
548         || !(pinned & from)
549         ||  aligned(from, to_sq(m), king_square(us));
550 }
551
552
553 /// Position::pseudo_legal() takes a random move and tests whether the move is
554 /// pseudo legal. It is used to validate moves from TT that can be corrupted
555 /// due to SMP concurrent access or hash position key aliasing.
556
557 bool Position::pseudo_legal(const Move m) const {
558
559   Color us = sideToMove;
560   Square from = from_sq(m);
561   Square to = to_sq(m);
562   Piece pc = moved_piece(m);
563
564   // Use a slower but simpler function for uncommon cases
565   if (type_of(m) != NORMAL)
566       return MoveList<LEGAL>(*this).contains(m);
567
568   // Is not a promotion, so promotion piece must be empty
569   if (promotion_type(m) - KNIGHT != NO_PIECE_TYPE)
570       return false;
571
572   // If the 'from' square is not occupied by a piece belonging to the side to
573   // move, the move is obviously not legal.
574   if (pc == NO_PIECE || color_of(pc) != us)
575       return false;
576
577   // The destination square cannot be occupied by a friendly piece
578   if (pieces(us) & to)
579       return false;
580
581   // Handle the special case of a pawn move
582   if (type_of(pc) == PAWN)
583   {
584       // We have already handled promotion moves, so destination
585       // cannot be on the 8th/1st rank.
586       if (rank_of(to) == relative_rank(us, RANK_8))
587           return false;
588
589       if (   !(attacks_from<PAWN>(from, us) & pieces(~us) & to) // Not a capture
590           && !((from + pawn_push(us) == to) && empty(to))       // Not a single push
591           && !(   (from + 2 * pawn_push(us) == to)              // Not a double push
592                && (rank_of(from) == relative_rank(us, RANK_2))
593                && empty(to)
594                && empty(to - pawn_push(us))))
595           return false;
596   }
597   else if (!(attacks_from(pc, from) & to))
598       return false;
599
600   // Evasions generator already takes care to avoid some kind of illegal moves
601   // and legal() relies on this. We therefore have to take care that the same
602   // kind of moves are filtered out here.
603   if (checkers())
604   {
605       if (type_of(pc) != KING)
606       {
607           // Double check? In this case a king move is required
608           if (more_than_one(checkers()))
609               return false;
610
611           // Our move must be a blocking evasion or a capture of the checking piece
612           if (!((between_bb(lsb(checkers()), king_square(us)) | checkers()) & to))
613               return false;
614       }
615       // In case of king moves under check we have to remove king so as to catch
616       // invalid moves like b1a1 when opposite queen is on c1.
617       else if (attackers_to(to, pieces() ^ from) & pieces(~us))
618           return false;
619   }
620
621   return true;
622 }
623
624
625 /// Position::gives_check() tests whether a pseudo-legal move gives a check
626
627 bool Position::gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
628
629   assert(is_ok(m));
630   assert(ci.dcCandidates == discovered_check_candidates());
631   assert(color_of(moved_piece(m)) == sideToMove);
632
633   Square from = from_sq(m);
634   Square to = to_sq(m);
635
636   // Is there a direct check?
637   if (ci.checkSq[type_of(piece_on(from))] & to)
638       return true;
639
640   // Is there a discovered check?
641   if (    ci.dcCandidates
642       && (ci.dcCandidates & from)
643       && !aligned(from, to, ci.ksq))
644       return true;
645
646   switch (type_of(m))
647   {
648   case NORMAL:
649       return false;
650
651   case PROMOTION:
652       return attacks_bb(Piece(promotion_type(m)), to, pieces() ^ from) & ci.ksq;
653
654   // En passant capture with check? We have already handled the case
655   // of direct checks and ordinary discovered check, so the only case we
656   // need to handle is the unusual case of a discovered check through
657   // the captured pawn.
658   case ENPASSANT:
659   {
660       Square capsq = make_square(file_of(to), rank_of(from));
661       Bitboard b = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
662
663       return  (attacks_bb<  ROOK>(ci.ksq, b) & pieces(sideToMove, QUEEN, ROOK))
664             | (attacks_bb<BISHOP>(ci.ksq, b) & pieces(sideToMove, QUEEN, BISHOP));
665   }
666   case CASTLING:
667   {
668       Square kfrom = from;
669       Square rfrom = to; // Castling is encoded as 'King captures the rook'
670       Square kto = relative_square(sideToMove, rfrom > kfrom ? SQ_G1 : SQ_C1);
671       Square rto = relative_square(sideToMove, rfrom > kfrom ? SQ_F1 : SQ_D1);
672
673       return   (PseudoAttacks[ROOK][rto] & ci.ksq)
674             && (attacks_bb<ROOK>(rto, (pieces() ^ kfrom ^ rfrom) | rto | kto) & ci.ksq);
675   }
676   default:
677       assert(false);
678       return false;
679   }
680 }
681
682
683 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
684 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal. Pseudo-legal
685 /// moves should be filtered out before this function is called.
686
687 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
688
689   CheckInfo ci(*this);
690   do_move(m, newSt, ci, gives_check(m, ci));
691 }
692
693 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool givesCheck) {
694
695   assert(is_ok(m));
696   assert(&newSt != st);
697
698   ++nodes;
699   Key k = st->key ^ Zobrist::side;
700
701   // Copy some fields of the old state to our new StateInfo object except the
702   // ones which are going to be recalculated from scratch anyway and then switch
703   // our state pointer to point to the new (ready to be updated) state.
704   std::memcpy(&newSt, st, offsetof(StateInfo, key));
705   newSt.previous = st;
706   st = &newSt;
707
708   // Increment ply counters. In particular, rule50 will be reset to zero later on
709   // in case of a capture or a pawn move.
710   ++gamePly;
711   ++st->rule50;
712   ++st->pliesFromNull;
713
714   Color us = sideToMove;
715   Color them = ~us;
716   Square from = from_sq(m);
717   Square to = to_sq(m);
718   PieceType pt = type_of(piece_on(from));
719   PieceType captured = type_of(m) == ENPASSANT ? PAWN : type_of(piece_on(to));
720
721   assert(color_of(piece_on(from)) == us);
722   assert(piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) == (type_of(m) != CASTLING ? them : us));
723   assert(captured != KING);
724
725   if (type_of(m) == CASTLING)
726   {
727       assert(pt == KING);
728
729       Square rfrom, rto;
730       do_castling<true>(us, from, to, rfrom, rto);
731
732       captured = NO_PIECE_TYPE;
733       st->psq += psq[us][ROOK][rto] - psq[us][ROOK][rfrom];
734       k ^= Zobrist::psq[us][ROOK][rfrom] ^ Zobrist::psq[us][ROOK][rto];
735   }
736
737   if (captured)
738   {
739       Square capsq = to;
740
741       // If the captured piece is a pawn, update pawn hash key, otherwise
742       // update non-pawn material.
743       if (captured == PAWN)
744       {
745           if (type_of(m) == ENPASSANT)
746           {
747               capsq -= pawn_push(us);
748
749               assert(pt == PAWN);
750               assert(to == st->epSquare);
751               assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
752               assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
753               assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
754
755               board[capsq] = NO_PIECE; // Not done by remove_piece()
756           }
757
758           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[them][PAWN][capsq];
759       }
760       else
761           st->nonPawnMaterial[them] -= PieceValue[MG][captured];
762
763       // Update board and piece lists
764       remove_piece(them, captured, capsq);
765
766       // Update material hash key and prefetch access to materialTable
767       k ^= Zobrist::psq[them][captured][capsq];
768       st->materialKey ^= Zobrist::psq[them][captured][pieceCount[them][captured]];
769       prefetch(thisThread->materialTable[st->materialKey]);
770
771       // Update incremental scores
772       st->psq -= psq[them][captured][capsq];
773
774       // Reset rule 50 counter
775       st->rule50 = 0;
776   }
777
778   // Update hash key
779   k ^= Zobrist::psq[us][pt][from] ^ Zobrist::psq[us][pt][to];
780
781   // Reset en passant square
782   if (st->epSquare != SQ_NONE)
783   {
784       k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
785       st->epSquare = SQ_NONE;
786   }
787
788   // Update castling rights if needed
789   if (st->castlingRights && (castlingRightsMask[from] | castlingRightsMask[to]))
790   {
791       int cr = castlingRightsMask[from] | castlingRightsMask[to];
792       k ^= Zobrist::castling[st->castlingRights & cr];
793       st->castlingRights &= ~cr;
794   }
795
796   // Move the piece. The tricky Chess960 castling is handled earlier
797   if (type_of(m) != CASTLING)
798       move_piece(us, pt, from, to);
799
800   // If the moving piece is a pawn do some special extra work
801   if (pt == PAWN)
802   {
803       // Set en-passant square if the moved pawn can be captured
804       if (   (int(to) ^ int(from)) == 16
805           && (attacks_from<PAWN>(to - pawn_push(us), us) & pieces(them, PAWN)))
806       {
807           st->epSquare = (from + to) / 2;
808           k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
809       }
810
811       else if (type_of(m) == PROMOTION)
812       {
813           PieceType promotion = promotion_type(m);
814
815           assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
816           assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
817
818           remove_piece(us, PAWN, to);
819           put_piece(us, promotion, to);
820
821           // Update hash keys
822           k ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to] ^ Zobrist::psq[us][promotion][to];
823           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to];
824           st->materialKey ^=  Zobrist::psq[us][promotion][pieceCount[us][promotion]-1]
825                             ^ Zobrist::psq[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
826
827           // Update incremental score
828           st->psq += psq[us][promotion][to] - psq[us][PAWN][to];
829
830           // Update material
831           st->nonPawnMaterial[us] += PieceValue[MG][promotion];
832       }
833
834       // Update pawn hash key and prefetch access to pawnsTable
835       st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][from] ^ Zobrist::psq[us][PAWN][to];
836       prefetch(thisThread->pawnsTable[st->pawnKey]);
837
838       // Reset rule 50 draw counter
839       st->rule50 = 0;
840   }
841
842   // Update incremental scores
843   st->psq += psq[us][pt][to] - psq[us][pt][from];
844
845   // Set capture piece
846   st->capturedType = captured;
847
848   // Update the key with the final value
849   st->key = k;
850
851   // Update checkers bitboard: piece must be already moved due to attacks_from()
852   st->checkersBB = 0;
853
854   if (givesCheck)
855   {
856       if (type_of(m) != NORMAL)
857           st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
858       else
859       {
860           // Direct checks
861           if (ci.checkSq[pt] & to)
862               st->checkersBB |= to;
863
864           // Discovered checks
865           if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
866           {
867               assert(pt != QUEEN);
868
869               if (pt != ROOK)
870                   st->checkersBB |= attacks_from<ROOK>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, ROOK);
871
872               if (pt != BISHOP)
873                   st->checkersBB |= attacks_from<BISHOP>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, BISHOP);
874           }
875       }
876   }
877
878   sideToMove = ~sideToMove;
879
880   assert(pos_is_ok());
881 }
882
883
884 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
885 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
886
887 void Position::undo_move(Move m) {
888
889   assert(is_ok(m));
890
891   sideToMove = ~sideToMove;
892
893   Color us = sideToMove;
894   Square from = from_sq(m);
895   Square to = to_sq(m);
896   PieceType pt = type_of(piece_on(to));
897
898   assert(empty(from) || type_of(m) == CASTLING);
899   assert(st->capturedType != KING);
900
901   if (type_of(m) == PROMOTION)
902   {
903       assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
904       assert(pt == promotion_type(m));
905       assert(pt >= KNIGHT && pt <= QUEEN);
906
907       remove_piece(us, pt, to);
908       put_piece(us, PAWN, to);
909       pt = PAWN;
910   }
911
912   if (type_of(m) == CASTLING)
913   {
914       Square rfrom, rto;
915       do_castling<false>(us, from, to, rfrom, rto);
916   }
917   else
918   {
919       move_piece(us, pt, to, from); // Put the piece back at the source square
920
921       if (st->capturedType)
922       {
923           Square capsq = to;
924
925           if (type_of(m) == ENPASSANT)
926           {
927               capsq -= pawn_push(us);
928
929               assert(pt == PAWN);
930               assert(to == st->previous->epSquare);
931               assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
932               assert(piece_on(capsq) == NO_PIECE);
933               assert(st->capturedType == PAWN);
934           }
935
936           put_piece(~us, st->capturedType, capsq); // Restore the captured piece
937       }
938   }
939
940   // Finally point our state pointer back to the previous state
941   st = st->previous;
942   --gamePly;
943
944   assert(pos_is_ok());
945 }
946
947
948 /// Position::do_castling() is a helper used to do/undo a castling move. This
949 /// is a bit tricky, especially in Chess960.
950 template<bool Do>
951 void Position::do_castling(Color us, Square from, Square& to, Square& rfrom, Square& rto) {
952
953   bool kingSide = to > from;
954   rfrom = to; // Castling is encoded as "king captures friendly rook"
955   rto = relative_square(us, kingSide ? SQ_F1 : SQ_D1);
956   to = relative_square(us, kingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
957
958   // Remove both pieces first since squares could overlap in Chess960
959   remove_piece(us, KING, Do ? from : to);
960   remove_piece(us, ROOK, Do ? rfrom : rto);
961   board[Do ? from : to] = board[Do ? rfrom : rto] = NO_PIECE; // Since remove_piece doesn't do it for us
962   put_piece(us, KING, Do ? to : from);
963   put_piece(us, ROOK, Do ? rto : rfrom);
964 }
965
966
967 /// Position::do(undo)_null_move() is used to do(undo) a "null move": It flips
968 /// the side to move without executing any move on the board.
969
970 void Position::do_null_move(StateInfo& newSt) {
971
972   assert(!checkers());
973   assert(&newSt != st);
974
975   std::memcpy(&newSt, st, sizeof(StateInfo));
976   newSt.previous = st;
977   st = &newSt;
978
979   if (st->epSquare != SQ_NONE)
980   {
981       st->key ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
982       st->epSquare = SQ_NONE;
983   }
984
985   st->key ^= Zobrist::side;
986   prefetch(TT.first_entry(st->key));
987
988   ++st->rule50;
989   st->pliesFromNull = 0;
990
991   sideToMove = ~sideToMove;
992
993   assert(pos_is_ok());
994 }
995
996 void Position::undo_null_move() {
997
998   assert(!checkers());
999
1000   st = st->previous;
1001   sideToMove = ~sideToMove;
1002 }
1003
1004
1005 /// Position::key_after() computes the new hash key after the given move. Needed
1006 /// for speculative prefetch. It doesn't recognize special moves like castling,
1007 /// en-passant and promotions.
1008
1009 Key Position::key_after(Move m) const {
1010
1011   Color us = sideToMove;
1012   Square from = from_sq(m);
1013   Square to = to_sq(m);
1014   PieceType pt = type_of(piece_on(from));
1015   PieceType captured = type_of(piece_on(to));
1016   Key k = st->key ^ Zobrist::side;
1017
1018   if (captured)
1019       k ^= Zobrist::psq[~us][captured][to];
1020
1021   return k ^ Zobrist::psq[us][pt][to] ^ Zobrist::psq[us][pt][from];
1022 }
1023
1024
1025 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1026 /// material gain or loss resulting from a move.
1027
1028 Value Position::see_sign(Move m) const {
1029
1030   assert(is_ok(m));
1031
1032   // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
1033   // is not less then capturing one. Note that king moves always return
1034   // here because king midgame value is set to 0.
1035   if (PieceValue[MG][moved_piece(m)] <= PieceValue[MG][piece_on(to_sq(m))])
1036       return VALUE_KNOWN_WIN;
1037
1038   return see(m);
1039 }
1040
1041 Value Position::see(Move m) const {
1042
1043   Square from, to;
1044   Bitboard occupied, attackers, stmAttackers;
1045   Value swapList[32];
1046   int slIndex = 1;
1047   PieceType captured;
1048   Color stm;
1049
1050   assert(is_ok(m));
1051
1052   from = from_sq(m);
1053   to = to_sq(m);
1054   swapList[0] = PieceValue[MG][piece_on(to)];
1055   stm = color_of(piece_on(from));
1056   occupied = pieces() ^ from;
1057
1058   // Castling moves are implemented as king capturing the rook so cannot
1059   // be handled correctly. Simply return VALUE_ZERO that is always correct
1060   // unless in the rare case the rook ends up under attack.
1061   if (type_of(m) == CASTLING)
1062       return VALUE_ZERO;
1063
1064   if (type_of(m) == ENPASSANT)
1065   {
1066       occupied ^= to - pawn_push(stm); // Remove the captured pawn
1067       swapList[0] = PieceValue[MG][PAWN];
1068   }
1069
1070   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1071   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1072   attackers = attackers_to(to, occupied) & occupied;
1073
1074   // If the opponent has no attackers we are finished
1075   stm = ~stm;
1076   stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1077   if (!stmAttackers)
1078       return swapList[0];
1079
1080   // The destination square is defended, which makes things rather more
1081   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1082   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1083   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1084   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1085   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1086   captured = type_of(piece_on(from));
1087
1088   do {
1089       assert(slIndex < 32);
1090
1091       // Add the new entry to the swap list
1092       swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + PieceValue[MG][captured];
1093
1094       // Locate and remove the next least valuable attacker
1095       captured = min_attacker<PAWN>(byTypeBB, to, stmAttackers, occupied, attackers);
1096       stm = ~stm;
1097       stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1098       ++slIndex;
1099
1100   } while (stmAttackers && (captured != KING || (--slIndex, false))); // Stop before a king capture
1101
1102   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1103   // achievable score from the point of view of the side to move.
1104   while (--slIndex)
1105       swapList[slIndex - 1] = std::min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex - 1]);
1106
1107   return swapList[0];
1108 }
1109
1110
1111 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material, 50 moves
1112 /// rule or repetition. It does not detect stalemates.
1113
1114 bool Position::is_draw() const {
1115
1116   if (st->rule50 > 99 && (!checkers() || MoveList<LEGAL>(*this).size()))
1117       return true;
1118
1119   StateInfo* stp = st;
1120   for (int i = 2, e = std::min(st->rule50, st->pliesFromNull); i <= e; i += 2)
1121   {
1122       stp = stp->previous->previous;
1123
1124       if (stp->key == st->key)
1125           return true; // Draw at first repetition
1126   }
1127
1128   return false;
1129 }
1130
1131
1132 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
1133 /// is only useful for debugging e.g. for finding evaluation symmetry bugs.
1134
1135 void Position::flip() {
1136
1137   string f, token;
1138   std::stringstream ss(fen());
1139
1140   for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r) // Piece placement
1141   {
1142       std::getline(ss, token, r > RANK_1 ? '/' : ' ');
1143       f.insert(0, token + (f.empty() ? " " : "/"));
1144   }
1145
1146   ss >> token; // Active color
1147   f += (token == "w" ? "B " : "W "); // Will be lowercased later
1148
1149   ss >> token; // Castling availability
1150   f += token + " ";
1151
1152   std::transform(f.begin(), f.end(), f.begin(),
1153                  [](char c) { return char(islower(c) ? toupper(c) : tolower(c)); });
1154
1155   ss >> token; // En passant square
1156   f += (token == "-" ? token : token.replace(1, 1, token[1] == '3' ? "6" : "3"));
1157
1158   std::getline(ss, token); // Half and full moves
1159   f += token;
1160
1161   set(f, is_chess960(), this_thread());
1162
1163   assert(pos_is_ok());
1164 }
1165
1166
1167 /// Position::pos_is_ok() performs some consistency checks for the position object.
1168 /// This is meant to be helpful when debugging.
1169
1170 bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
1171
1172   const bool Fast = true; // Quick (default) or full check?
1173
1174   enum { Default, King, Bitboards, State, Lists, Castling };
1175
1176   for (int step = Default; step <= (Fast ? Default : Castling); step++)
1177   {
1178       if (failedStep)
1179           *failedStep = step;
1180
1181       if (step == Default)
1182           if (   (sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
1183               || piece_on(king_square(WHITE)) != W_KING
1184               || piece_on(king_square(BLACK)) != B_KING
1185               || (   ep_square() != SQ_NONE
1186                   && relative_rank(sideToMove, ep_square()) != RANK_6))
1187               return false;
1188
1189       if (step == King)
1190           if (   std::count(board, board + SQUARE_NB, W_KING) != 1
1191               || std::count(board, board + SQUARE_NB, B_KING) != 1
1192               || attackers_to(king_square(~sideToMove)) & pieces(sideToMove))
1193               return false;
1194
1195       if (step == Bitboards)
1196       {
1197           if (  (pieces(WHITE) & pieces(BLACK))
1198               ||(pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != pieces())
1199               return false;
1200
1201           for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; ++p1)
1202               for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; ++p2)
1203                   if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
1204                       return false;
1205       }
1206
1207       if (step == State)
1208       {
1209           StateInfo si = *st;
1210           set_state(&si);
1211           if (std::memcmp(&si, st, sizeof(StateInfo)))
1212               return false;
1213       }
1214
1215       if (step == Lists)
1216           for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
1217               for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
1218               {
1219                   if (pieceCount[c][pt] != popcount<Full>(pieces(c, pt)))
1220                       return false;
1221
1222                   for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt];  ++i)
1223                       if (   board[pieceList[c][pt][i]] != make_piece(c, pt)
1224                           || index[pieceList[c][pt][i]] != i)
1225                           return false;
1226               }
1227
1228       if (step == Castling)
1229           for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
1230               for (CastlingSide s = KING_SIDE; s <= QUEEN_SIDE; s = CastlingSide(s + 1))
1231               {
1232                   if (!can_castle(c | s))
1233                       continue;
1234
1235                   if (   piece_on(castlingRookSquare[c | s]) != make_piece(c, ROOK)
1236                       || castlingRightsMask[castlingRookSquare[c | s]] != (c | s)
1237                       ||(castlingRightsMask[king_square(c)] & (c | s)) != (c | s))
1238                       return false;
1239               }
1240   }
1241
1242   return true;
1243 }