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