ceface349ef375f3359b91531cfc041e87c8389e
[stockfish] / src / position.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cstring>
22 #include <fstream>
23 #include <map>
24 #include <iostream>
25 #include <sstream>
26
27 #include "bitcount.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "position.h"
30 #include "psqtab.h"
31 #include "rkiss.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "tt.h"
34 #include "ucioption.h"
35
36 using std::string;
37 using std::cout;
38 using std::endl;
39
40 Key Position::zobrist[2][8][64];
41 Key Position::zobEp[64];
42 Key Position::zobCastle[16];
43 Key Position::zobSideToMove;
44 Key Position::zobExclusion;
45
46 Score Position::PieceSquareTable[16][64];
47
48 // Material values arrays, indexed by Piece
49 const Value Position::PieceValueMidgame[17] = {
50   VALUE_ZERO,
51   PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
52   RookValueMidgame, QueenValueMidgame, VALUE_ZERO,
53   VALUE_ZERO, VALUE_ZERO,
54   PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
55   RookValueMidgame, QueenValueMidgame
56 };
57
58 const Value Position::PieceValueEndgame[17] = {
59   VALUE_ZERO,
60   PawnValueEndgame, KnightValueEndgame, BishopValueEndgame,
61   RookValueEndgame, QueenValueEndgame, VALUE_ZERO,
62   VALUE_ZERO, VALUE_ZERO,
63   PawnValueEndgame, KnightValueEndgame, BishopValueEndgame,
64   RookValueEndgame, QueenValueEndgame
65 };
66
67 // Material values array used by SEE, indexed by PieceType
68 const Value Position::seeValues[] = {
69     VALUE_ZERO,
70     PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
71     RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10
72 };
73
74
75 namespace {
76
77   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
78   const Score TempoValue = make_score(48, 22);
79
80   struct PieceLetters : public std::map<char, Piece> {
81
82     PieceLetters() {
83
84       operator[]('K') = WK; operator[]('k') = BK;
85       operator[]('Q') = WQ; operator[]('q') = BQ;
86       operator[]('R') = WR; operator[]('r') = BR;
87       operator[]('B') = WB; operator[]('b') = BB;
88       operator[]('N') = WN; operator[]('n') = BN;
89       operator[]('P') = WP; operator[]('p') = BP;
90       operator[](' ') = PIECE_NONE;
91       operator[]('.') = PIECE_NONE_DARK_SQ;
92     }
93
94     char from_piece(Piece p) const {
95
96       std::map<char, Piece>::const_iterator it;
97       for (it = begin(); it != end(); ++it)
98           if (it->second == p)
99               return it->first;
100
101       assert(false);
102       return 0;
103     }
104   };
105
106   PieceLetters pieceLetters;
107 }
108
109
110 /// CheckInfo c'tor
111
112 CheckInfo::CheckInfo(const Position& pos) {
113
114   Color us = pos.side_to_move();
115   Color them = opposite_color(us);
116
117   ksq = pos.king_square(them);
118   dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(us);
119
120   checkSq[PAWN] = pos.attacks_from<PAWN>(ksq, them);
121   checkSq[KNIGHT] = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq);
122   checkSq[BISHOP] = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
123   checkSq[ROOK] = pos.attacks_from<ROOK>(ksq);
124   checkSq[QUEEN] = checkSq[BISHOP] | checkSq[ROOK];
125   checkSq[KING] = EmptyBoardBB;
126 }
127
128
129 /// Position c'tors. Here we always create a copy of the original position
130 /// or the FEN string, we want the new born Position object do not depend
131 /// on any external data so we detach state pointer from the source one.
132
133 Position::Position(const Position& pos, int th) {
134
135   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
136   detach(); // Always detach() in copy c'tor to avoid surprises
137   threadID = th;
138   nodes = 0;
139 }
140
141 Position::Position(const string& fen, bool isChess960, int th) {
142
143   from_fen(fen, isChess960);
144   threadID = th;
145 }
146
147
148 /// Position::detach() copies the content of the current state and castling
149 /// masks inside the position itself. This is needed when the st pointee could
150 /// become stale, as example because the caller is about to going out of scope.
151
152 void Position::detach() {
153
154   startState = *st;
155   st = &startState;
156   st->previous = NULL; // as a safe guard
157 }
158
159
160 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
161 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
162 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
163
164 void Position::from_fen(const string& fen, bool isChess960) {
165 /*
166    A FEN string defines a particular position using only the ASCII character set.
167
168    A FEN string contains six fields. The separator between fields is a space. The fields are:
169
170    1) Piece placement (from white's perspective). Each rank is described, starting with rank 8 and ending
171       with rank 1; within each rank, the contents of each square are described from file A through file H.
172       Following the Standard Algebraic Notation (SAN), each piece is identified by a single letter taken
173       from the standard English names. White pieces are designated using upper-case letters ("PNBRQK")
174       while Black take lowercase ("pnbrqk"). Blank squares are noted using digits 1 through 8 (the number
175       of blank squares), and "/" separate ranks.
176
177    2) Active color. "w" means white moves next, "b" means black.
178
179    3) Castling availability. If neither side can castle, this is "-". Otherwise, this has one or more
180       letters: "K" (White can castle kingside), "Q" (White can castle queenside), "k" (Black can castle
181       kingside), and/or "q" (Black can castle queenside).
182
183    4) En passant target square in algebraic notation. If there's no en passant target square, this is "-".
184       If a pawn has just made a 2-square move, this is the position "behind" the pawn. This is recorded
185       regardless of whether there is a pawn in position to make an en passant capture.
186
187    5) Halfmove clock: This is the number of halfmoves since the last pawn advance or capture. This is used
188       to determine if a draw can be claimed under the fifty-move rule.
189
190    6) Fullmove number: The number of the full move. It starts at 1, and is incremented after Black's move.
191 */
192
193   char token;
194   int hmc, fmn;
195   std::istringstream ss(fen);
196   Square sq = SQ_A8;
197
198   clear();
199
200   // 1. Piece placement field
201   while (ss.get(token) && token != ' ')
202   {
203       if (pieceLetters.find(token) != pieceLetters.end())
204       {
205           put_piece(pieceLetters[token], sq);
206           sq++;
207       }
208       else if (isdigit(token))
209           sq += Square(token - '0'); // Skip the given number of files
210       else if (token == '/')
211           sq -= SQ_A3; // Jump back of 2 rows
212       else
213           goto incorrect_fen;
214   }
215
216   // 2. Active color
217   if (!ss.get(token) || (token != 'w' && token != 'b'))
218       goto incorrect_fen;
219
220   sideToMove = (token == 'w' ? WHITE : BLACK);
221
222   if (!ss.get(token) || token != ' ')
223       goto incorrect_fen;
224
225   // 3. Castling availability
226   while (ss.get(token) && token != ' ')
227       if (!set_castling_rights(token))
228           goto incorrect_fen;
229
230   // 4. En passant square
231   char col, row;
232   if (   (ss.get(col) && (col >= 'a' && col <= 'h'))
233       && (ss.get(row) && (row == '3' || row == '6')))
234   {
235       st->epSquare = make_square(file_from_char(col), rank_from_char(row));
236
237       // Ignore if no capture is possible
238       Color them = opposite_color(sideToMove);
239       if (!(attacks_from<PAWN>(st->epSquare, them) & pieces(PAWN, sideToMove)))
240           st->epSquare = SQ_NONE;
241   }
242
243   // 5. Halfmove clock
244   if (ss >> hmc)
245       st->rule50 = hmc;
246
247   // 6. Fullmove number
248   if (ss >> fmn)
249       startPosPlyCounter = (fmn - 1) * 2 + int(sideToMove == BLACK);
250
251   // Various initialisations
252   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= WHITE_OO | WHITE_OOO;
253   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= BLACK_OO | BLACK_OOO;
254   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OO;
255   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OO;
256   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OOO;
257   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OOO;
258
259   chess960 = isChess960;
260   find_checkers();
261
262   st->key = compute_key();
263   st->pawnKey = compute_pawn_key();
264   st->materialKey = compute_material_key();
265   st->value = compute_value();
266   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
267   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
268   return;
269
270 incorrect_fen:
271   cout << "Error in FEN string: " << fen << endl;
272 }
273
274
275 /// Position::set_castling_rights() sets castling parameters castling avaiability.
276 /// This function is compatible with 3 standards: Normal FEN standard, Shredder-FEN
277 /// that uses the letters of the columns on which the rooks began the game instead
278 /// of KQkq and also X-FEN standard that, in case of Chess960, if an inner Rook is
279 /// associated with the castling right, the traditional castling tag will be replaced
280 /// by the file letter of the involved rook as for the Shredder-FEN.
281
282 bool Position::set_castling_rights(char token) {
283
284     Color c = token >= 'a' ? BLACK : WHITE;
285     Square sqA = (c == WHITE ? SQ_A1 : SQ_A8);
286     Square sqH = (c == WHITE ? SQ_H1 : SQ_H8);
287     Piece rook = (c == WHITE ? WR : BR);
288
289     initialKFile = square_file(king_square(c));
290     token = char(toupper(token));
291
292     if (token == 'K')
293     {
294         for (Square sq = sqH; sq >= sqA; sq--)
295             if (piece_on(sq) == rook)
296             {
297                 do_allow_oo(c);
298                 initialKRFile = square_file(sq);
299                 break;
300             }
301     }
302     else if (token == 'Q')
303     {
304         for (Square sq = sqA; sq <= sqH; sq++)
305             if (piece_on(sq) == rook)
306             {
307                 do_allow_ooo(c);
308                 initialQRFile = square_file(sq);
309                 break;
310             }
311     }
312     else if (token >= 'A' && token <= 'H')
313     {
314         File rookFile = File(token - 'A') + FILE_A;
315         if (rookFile < initialKFile)
316         {
317             do_allow_ooo(c);
318             initialQRFile = rookFile;
319         }
320         else
321         {
322             do_allow_oo(c);
323             initialKRFile = rookFile;
324         }
325     }
326     else
327         return token == '-';
328
329   return true;
330 }
331
332
333 /// Position::to_fen() returns a FEN representation of the position. In case
334 /// of Chess960 the Shredder-FEN notation is used. Mainly a debugging function.
335
336 const string Position::to_fen() const {
337
338   string fen;
339   Square sq;
340   char emptyCnt = '0';
341
342   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--, fen += '/')
343   {
344       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
345       {
346           sq = make_square(file, rank);
347
348           if (square_is_occupied(sq))
349           {
350               if (emptyCnt != '0')
351               {
352                   fen += emptyCnt;
353                   emptyCnt = '0';
354               }
355               fen += pieceLetters.from_piece(piece_on(sq));
356           } else
357               emptyCnt++;
358       }
359
360       if (emptyCnt != '0')
361       {
362           fen += emptyCnt;
363           emptyCnt = '0';
364       }
365   }
366
367   fen += (sideToMove == WHITE ? " w " : " b ");
368
369   if (st->castleRights != CASTLES_NONE)
370   {
371       if (can_castle_kingside(WHITE))
372           fen += chess960 ? char(toupper(file_to_char(initialKRFile))) : 'K';
373
374       if (can_castle_queenside(WHITE))
375           fen += chess960 ? char(toupper(file_to_char(initialQRFile))) : 'Q';
376
377       if (can_castle_kingside(BLACK))
378           fen += chess960 ? file_to_char(initialKRFile) : 'k';
379
380       if (can_castle_queenside(BLACK))
381           fen += chess960 ? file_to_char(initialQRFile) : 'q';
382   } else
383       fen += '-';
384
385   fen += (ep_square() == SQ_NONE ? " -" : " " + square_to_string(ep_square()));
386   return fen;
387 }
388
389
390 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
391 /// the standard output. If a move is given then also the san is printed.
392
393 void Position::print(Move move) const {
394
395   const char* dottedLine = "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
396
397   if (move)
398   {
399       Position p(*this, thread());
400       string dd = (color_of_piece_on(move_from(move)) == BLACK ? ".." : "");
401       cout << "\nMove is: " << dd << move_to_san(p, move);
402   }
403
404   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
405   {
406       cout << dottedLine << '|';
407       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
408       {
409           Square sq = make_square(file, rank);
410           Piece piece = piece_on(sq);
411
412           if (piece == PIECE_NONE && square_color(sq) == DARK)
413               piece = PIECE_NONE_DARK_SQ;
414
415           char c = (color_of_piece_on(sq) == BLACK ? '=' : ' ');
416           cout << c << pieceLetters.from_piece(piece) << c << '|';
417       }
418   }
419   cout << dottedLine << "Fen is: " << to_fen() << "\nKey is: " << st->key << endl;
420 }
421
422
423 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
424 /// king) pieces for the given color and for the given pinner type. Or, when
425 /// template parameter FindPinned is false, the pieces of the given color
426 /// candidate for a discovery check against the enemy king.
427 /// Bitboard checkersBB must be already updated when looking for pinners.
428
429 template<bool FindPinned>
430 Bitboard Position::hidden_checkers(Color c) const {
431
432   Bitboard result = EmptyBoardBB;
433   Bitboard pinners = pieces_of_color(FindPinned ? opposite_color(c) : c);
434
435   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack
436   // the enemy king.
437   Square ksq = king_square(FindPinned ? c : opposite_color(c));
438
439   // Pinners are sliders, not checkers, that give check when candidate pinned is removed
440   pinners &= (pieces(ROOK, QUEEN) & RookPseudoAttacks[ksq]) | (pieces(BISHOP, QUEEN) & BishopPseudoAttacks[ksq]);
441
442   if (FindPinned && pinners)
443       pinners &= ~st->checkersBB;
444
445   while (pinners)
446   {
447       Square s = pop_1st_bit(&pinners);
448       Bitboard b = squares_between(s, ksq) & occupied_squares();
449
450       assert(b);
451
452       if (  !(b & (b - 1)) // Only one bit set?
453           && (b & pieces_of_color(c))) // Is an our piece?
454           result |= b;
455   }
456   return result;
457 }
458
459
460 /// Position:pinned_pieces() returns a bitboard of all pinned (against the
461 /// king) pieces for the given color. Note that checkersBB bitboard must
462 /// be already updated.
463
464 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
465
466   return hidden_checkers<true>(c);
467 }
468
469
470 /// Position:discovered_check_candidates() returns a bitboard containing all
471 /// pieces for the given side which are candidates for giving a discovered
472 /// check. Contrary to pinned_pieces() here there is no need of checkersBB
473 /// to be already updated.
474
475 Bitboard Position::discovered_check_candidates(Color c) const {
476
477   return hidden_checkers<false>(c);
478 }
479
480 /// Position::attackers_to() computes a bitboard containing all pieces which
481 /// attacks a given square.
482
483 Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
484
485   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(PAWN, WHITE))
486         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(PAWN, BLACK))
487         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
488         | (attacks_from<ROOK>(s)        & pieces(ROOK, QUEEN))
489         | (attacks_from<BISHOP>(s)      & pieces(BISHOP, QUEEN))
490         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
491 }
492
493 /// Position::attacks_from() computes a bitboard of all attacks
494 /// of a given piece put in a given square.
495
496 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s) const {
497
498   assert(square_is_ok(s));
499
500   switch (p)
501   {
502   case WB: case BB: return attacks_from<BISHOP>(s);
503   case WR: case BR: return attacks_from<ROOK>(s);
504   case WQ: case BQ: return attacks_from<QUEEN>(s);
505   default: return StepAttacksBB[p][s];
506   }
507 }
508
509 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ) {
510
511   assert(square_is_ok(s));
512
513   switch (p)
514   {
515   case WB: case BB: return bishop_attacks_bb(s, occ);
516   case WR: case BR: return rook_attacks_bb(s, occ);
517   case WQ: case BQ: return bishop_attacks_bb(s, occ) | rook_attacks_bb(s, occ);
518   default: return StepAttacksBB[p][s];
519   }
520 }
521
522
523 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
524 /// position attacks a given square.
525
526 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
527
528   assert(move_is_ok(m));
529   assert(square_is_ok(s));
530
531   Bitboard occ, xray;
532   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
533
534   assert(square_is_occupied(f));
535
536   if (bit_is_set(attacks_from(piece_on(f), t), s))
537       return true;
538
539   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
540   occ = occupied_squares();
541   do_move_bb(&occ, make_move_bb(f, t));
542   xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ)   & pieces(ROOK, QUEEN))
543           |(bishop_attacks_bb(s, occ) & pieces(BISHOP, QUEEN)))
544          & pieces_of_color(color_of_piece_on(f));
545
546   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
547   // and are not already existent ones.
548   return xray && (xray ^ (xray & attacks_from<QUEEN>(s)));
549 }
550
551
552 /// Position::find_checkers() computes the checkersBB bitboard, which
553 /// contains a nonzero bit for each checking piece (0, 1 or 2). It
554 /// currently works by calling Position::attackers_to, which is probably
555 /// inefficient. Consider rewriting this function to use the last move
556 /// played, like in non-bitboard versions of Glaurung.
557
558 void Position::find_checkers() {
559
560   Color us = side_to_move();
561   st->checkersBB = attackers_to(king_square(us)) & pieces_of_color(opposite_color(us));
562 }
563
564
565 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
566
567 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
568
569   assert(is_ok());
570   assert(move_is_ok(m));
571   assert(pinned == pinned_pieces(side_to_move()));
572
573   // En passant captures are a tricky special case. Because they are
574   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
575   // after the move is made
576   if (move_is_ep(m))
577   {
578       Color us = side_to_move();
579       Color them = opposite_color(us);
580       Square from = move_from(m);
581       Square to = move_to(m);
582       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
583       Square ksq = king_square(us);
584       Bitboard b = occupied_squares();
585
586       assert(to == ep_square());
587       assert(piece_on(from) == make_piece(us, PAWN));
588       assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
589       assert(piece_on(to) == PIECE_NONE);
590
591       clear_bit(&b, from);
592       clear_bit(&b, capsq);
593       set_bit(&b, to);
594
595       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & pieces(ROOK, QUEEN, them))
596             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & pieces(BISHOP, QUEEN, them));
597   }
598
599   Color us = side_to_move();
600   Square from = move_from(m);
601
602   assert(color_of_piece_on(from) == us);
603   assert(piece_on(king_square(us)) == make_piece(us, KING));
604
605   // If the moving piece is a king, check whether the destination
606   // square is attacked by the opponent. Castling moves are checked
607   // for legality during move generation.
608   if (type_of_piece_on(from) == KING)
609       return move_is_castle(m) || !(attackers_to(move_to(m)) & pieces_of_color(opposite_color(us)));
610
611   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
612   // is moving along the ray towards or away from the king.
613   return   !pinned
614         || !bit_is_set(pinned, from)
615         ||  squares_aligned(from, move_to(m), king_square(us));
616 }
617
618
619 /// Position::pl_move_is_evasion() tests whether a pseudo-legal move is a legal evasion
620
621 bool Position::pl_move_is_evasion(Move m, Bitboard pinned) const
622 {
623   assert(in_check());
624
625   Color us = side_to_move();
626   Square from = move_from(m);
627   Square to = move_to(m);
628
629   // King moves and en-passant captures are verified in pl_move_is_legal()
630   if (type_of_piece_on(from) == KING || move_is_ep(m))
631       return pl_move_is_legal(m, pinned);
632
633   Bitboard target = checkers();
634   Square checksq = pop_1st_bit(&target);
635
636   if (target) // double check ?
637       return false;
638
639   // Our move must be a blocking evasion or a capture of the checking piece
640   target = squares_between(checksq, king_square(us)) | checkers();
641   return bit_is_set(target, to) && pl_move_is_legal(m, pinned);
642 }
643
644 /// Position::move_is_legal() takes a position and a (not necessarily pseudo-legal)
645 /// move and tests whether the move is legal. This version is not very fast and
646 /// should be used only in non time-critical paths.
647
648 bool Position::move_is_legal(const Move m) const {
649
650   MoveStack mlist[MAX_MOVES];
651   MoveStack *cur, *last = generate<MV_PSEUDO_LEGAL>(*this, mlist);
652
653    for (cur = mlist; cur != last; cur++)
654       if (cur->move == m)
655           return pl_move_is_legal(m, pinned_pieces(sideToMove));
656
657   return false;
658 }
659
660
661 /// Fast version of Position::move_is_legal() that takes a position a move and
662 /// a bitboard of pinned pieces as input, and tests whether the move is legal.
663
664 bool Position::move_is_legal(const Move m, Bitboard pinned) const {
665
666   assert(is_ok());
667   assert(pinned == pinned_pieces(sideToMove));
668
669   Color us = sideToMove;
670   Color them = opposite_color(sideToMove);
671   Square from = move_from(m);
672   Square to = move_to(m);
673   Piece pc = piece_on(from);
674
675   // Use a slower but simpler function for uncommon cases
676   if (move_is_special(m))
677       return move_is_legal(m);
678
679   // Is not a promotion, so promotion piece must be empty
680   if (move_promotion_piece(m) - 2 != PIECE_TYPE_NONE)
681       return false;
682
683   // If the from square is not occupied by a piece belonging to the side to
684   // move, the move is obviously not legal.
685   if (pc == PIECE_NONE || color_of_piece(pc) != us)
686       return false;
687
688   // The destination square cannot be occupied by a friendly piece
689   if (color_of_piece_on(to) == us)
690       return false;
691
692   // Handle the special case of a pawn move
693   if (type_of_piece(pc) == PAWN)
694   {
695       // Move direction must be compatible with pawn color
696       int direction = to - from;
697       if ((us == WHITE) != (direction > 0))
698           return false;
699
700       // We have already handled promotion moves, so destination
701       // cannot be on the 8/1th rank.
702       if (square_rank(to) == RANK_8 || square_rank(to) == RANK_1)
703           return false;
704
705       // Proceed according to the square delta between the origin and
706       // destination squares.
707       switch (direction)
708       {
709       case DELTA_NW:
710       case DELTA_NE:
711       case DELTA_SW:
712       case DELTA_SE:
713       // Capture. The destination square must be occupied by an enemy
714       // piece (en passant captures was handled earlier).
715       if (color_of_piece_on(to) != them)
716           return false;
717
718       // From and to files must be one file apart, avoids a7h5
719       if (abs(square_file(from) - square_file(to)) != 1)
720           return false;
721       break;
722
723       case DELTA_N:
724       case DELTA_S:
725       // Pawn push. The destination square must be empty.
726       if (!square_is_empty(to))
727           return false;
728       break;
729
730       case DELTA_NN:
731       // Double white pawn push. The destination square must be on the fourth
732       // rank, and both the destination square and the square between the
733       // source and destination squares must be empty.
734       if (   square_rank(to) != RANK_4
735           || !square_is_empty(to)
736           || !square_is_empty(from + DELTA_N))
737           return false;
738       break;
739
740       case DELTA_SS:
741       // Double black pawn push. The destination square must be on the fifth
742       // rank, and both the destination square and the square between the
743       // source and destination squares must be empty.
744       if (   square_rank(to) != RANK_5
745           || !square_is_empty(to)
746           || !square_is_empty(from + DELTA_S))
747           return false;
748       break;
749
750       default:
751           return false;
752       }
753   }
754   else if (!bit_is_set(attacks_from(pc, from), to))
755       return false;
756
757   // The move is pseudo-legal, check if it is also legal
758   return in_check() ? pl_move_is_evasion(m, pinned) : pl_move_is_legal(m, pinned);
759 }
760
761
762 /// Position::move_gives_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
763
764 bool Position::move_gives_check(Move m) const {
765
766   return move_gives_check(m, CheckInfo(*this));
767 }
768
769 bool Position::move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
770
771   assert(is_ok());
772   assert(move_is_ok(m));
773   assert(ci.dcCandidates == discovered_check_candidates(side_to_move()));
774   assert(color_of_piece_on(move_from(m)) == side_to_move());
775   assert(piece_on(ci.ksq) == make_piece(opposite_color(side_to_move()), KING));
776
777   Square from = move_from(m);
778   Square to = move_to(m);
779   PieceType pt = type_of_piece_on(from);
780
781   // Direct check ?
782   if (bit_is_set(ci.checkSq[pt], to))
783       return true;
784
785   // Discovery check ?
786   if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
787   {
788       // For pawn and king moves we need to verify also direction
789       if (  (pt != PAWN && pt != KING)
790           || !squares_aligned(from, to, ci.ksq))
791           return true;
792   }
793
794   // Can we skip the ugly special cases ?
795   if (!move_is_special(m))
796       return false;
797
798   Color us = side_to_move();
799   Bitboard b = occupied_squares();
800
801   // Promotion with check ?
802   if (move_is_promotion(m))
803   {
804       clear_bit(&b, from);
805
806       switch (move_promotion_piece(m))
807       {
808       case KNIGHT:
809           return bit_is_set(attacks_from<KNIGHT>(to), ci.ksq);
810       case BISHOP:
811           return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ci.ksq);
812       case ROOK:
813           return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ci.ksq);
814       case QUEEN:
815           return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ci.ksq);
816       default:
817           assert(false);
818       }
819   }
820
821   // En passant capture with check ? We have already handled the case
822   // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
823   // need to handle is the unusual case of a discovered check through
824   // the captured pawn.
825   if (move_is_ep(m))
826   {
827       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
828       clear_bit(&b, from);
829       clear_bit(&b, capsq);
830       set_bit(&b, to);
831       return  (rook_attacks_bb(ci.ksq, b) & pieces(ROOK, QUEEN, us))
832             ||(bishop_attacks_bb(ci.ksq, b) & pieces(BISHOP, QUEEN, us));
833   }
834
835   // Castling with check ?
836   if (move_is_castle(m))
837   {
838       Square kfrom, kto, rfrom, rto;
839       kfrom = from;
840       rfrom = to;
841
842       if (rfrom > kfrom)
843       {
844           kto = relative_square(us, SQ_G1);
845           rto = relative_square(us, SQ_F1);
846       } else {
847           kto = relative_square(us, SQ_C1);
848           rto = relative_square(us, SQ_D1);
849       }
850       clear_bit(&b, kfrom);
851       clear_bit(&b, rfrom);
852       set_bit(&b, rto);
853       set_bit(&b, kto);
854       return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ci.ksq);
855   }
856
857   return false;
858 }
859
860
861 /// Position::do_setup_move() makes a permanent move on the board. It should
862 /// be used when setting up a position on board. You can't undo the move.
863
864 void Position::do_setup_move(Move m) {
865
866   StateInfo newSt;
867
868   do_move(m, newSt);
869
870   // Reset "game ply" in case we made a non-reversible move.
871   // "game ply" is used for repetition detection.
872   if (st->rule50 == 0)
873       st->gamePly = 0;
874
875   // Update the number of plies played from the starting position
876   startPosPlyCounter++;
877
878   // Our StateInfo newSt is about going out of scope so copy
879   // its content before it disappears.
880   detach();
881 }
882
883
884 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
885 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal. Pseudo-legal
886 /// moves should be filtered out before this function is called.
887
888 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
889
890   CheckInfo ci(*this);
891   do_move(m, newSt, ci, move_gives_check(m, ci));
892 }
893
894 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck) {
895
896   assert(is_ok());
897   assert(move_is_ok(m));
898   assert(&newSt != st);
899
900   nodes++;
901   Key key = st->key;
902
903   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the
904   // ones which are recalculated from scratch anyway, then switch our state
905   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
906   struct ReducedStateInfo {
907     Key pawnKey, materialKey;
908     int castleRights, rule50, gamePly, pliesFromNull;
909     Square epSquare;
910     Score value;
911     Value npMaterial[2];
912   };
913
914   memcpy(&newSt, st, sizeof(ReducedStateInfo));
915
916   newSt.previous = st;
917   st = &newSt;
918
919   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
920   // detect repetition draws.
921   history[st->gamePly++] = key;
922
923   // Update side to move
924   key ^= zobSideToMove;
925
926   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
927   // case of non-reversible moves is taken care of later.
928   st->rule50++;
929   st->pliesFromNull++;
930
931   if (move_is_castle(m))
932   {
933       st->key = key;
934       do_castle_move(m);
935       return;
936   }
937
938   Color us = side_to_move();
939   Color them = opposite_color(us);
940   Square from = move_from(m);
941   Square to = move_to(m);
942   bool ep = move_is_ep(m);
943   bool pm = move_is_promotion(m);
944
945   Piece piece = piece_on(from);
946   PieceType pt = type_of_piece(piece);
947   PieceType capture = ep ? PAWN : type_of_piece_on(to);
948
949   assert(color_of_piece_on(from) == us);
950   assert(color_of_piece_on(to) == them || square_is_empty(to));
951   assert(!(ep || pm) || piece == make_piece(us, PAWN));
952   assert(!pm || relative_rank(us, to) == RANK_8);
953
954   if (capture)
955       do_capture_move(key, capture, them, to, ep);
956
957   // Update hash key
958   key ^= zobrist[us][pt][from] ^ zobrist[us][pt][to];
959
960   // Reset en passant square
961   if (st->epSquare != SQ_NONE)
962   {
963       key ^= zobEp[st->epSquare];
964       st->epSquare = SQ_NONE;
965   }
966
967   // Update castle rights, try to shortcut a common case
968   int cm = castleRightsMask[from] & castleRightsMask[to];
969   if (cm != ALL_CASTLES && ((cm & st->castleRights) != st->castleRights))
970   {
971       key ^= zobCastle[st->castleRights];
972       st->castleRights &= castleRightsMask[from];
973       st->castleRights &= castleRightsMask[to];
974       key ^= zobCastle[st->castleRights];
975   }
976
977   // Prefetch TT access as soon as we know key is updated
978   prefetch((char*)TT.first_entry(key));
979
980   // Move the piece
981   Bitboard move_bb = make_move_bb(from, to);
982   do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
983   do_move_bb(&(byTypeBB[pt]), move_bb);
984   do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
985
986   board[to] = board[from];
987   board[from] = PIECE_NONE;
988
989   // Update piece lists, note that index[from] is not updated and
990   // becomes stale. This works as long as index[] is accessed just
991   // by known occupied squares.
992   index[to] = index[from];
993   pieceList[us][pt][index[to]] = to;
994
995   // If the moving piece was a pawn do some special extra work
996   if (pt == PAWN)
997   {
998       // Reset rule 50 draw counter
999       st->rule50 = 0;
1000
1001       // Update pawn hash key and prefetch in L1/L2 cache
1002       st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1003
1004       // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
1005       if ((to ^ from) == 16)
1006       {
1007           if (attacks_from<PAWN>(from + (us == WHITE ? DELTA_N : DELTA_S), us) & pieces(PAWN, them))
1008           {
1009               st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
1010               key ^= zobEp[st->epSquare];
1011           }
1012       }
1013
1014       if (pm) // promotion ?
1015       {
1016           PieceType promotion = move_promotion_piece(m);
1017
1018           assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1019
1020           // Insert promoted piece instead of pawn
1021           clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1022           set_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1023           board[to] = make_piece(us, promotion);
1024
1025           // Update piece counts
1026           pieceCount[us][promotion]++;
1027           pieceCount[us][PAWN]--;
1028
1029           // Update material key
1030           st->materialKey ^= zobrist[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1031           st->materialKey ^= zobrist[us][promotion][pieceCount[us][promotion]-1];
1032
1033           // Update piece lists, move the last pawn at index[to] position
1034           // and shrink the list. Add a new promotion piece to the list.
1035           Square lastPawnSquare = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1036           index[lastPawnSquare] = index[to];
1037           pieceList[us][PAWN][index[lastPawnSquare]] = lastPawnSquare;
1038           pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = SQ_NONE;
1039           index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
1040           pieceList[us][promotion][index[to]] = to;
1041
1042           // Partially revert hash keys update
1043           key ^= zobrist[us][PAWN][to] ^ zobrist[us][promotion][to];
1044           st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][to];
1045
1046           // Partially revert and update incremental scores
1047           st->value -= pst(us, PAWN, to);
1048           st->value += pst(us, promotion, to);
1049
1050           // Update material
1051           st->npMaterial[us] += PieceValueMidgame[promotion];
1052       }
1053   }
1054
1055   // Prefetch pawn and material hash tables
1056   Threads[threadID].pawnTable.prefetch(st->pawnKey);
1057   Threads[threadID].materialTable.prefetch(st->materialKey);
1058
1059   // Update incremental scores
1060   st->value += pst_delta(piece, from, to);
1061
1062   // Set capture piece
1063   st->capturedType = capture;
1064
1065   // Update the key with the final value
1066   st->key = key;
1067
1068   // Update checkers bitboard, piece must be already moved
1069   st->checkersBB = EmptyBoardBB;
1070
1071   if (moveIsCheck)
1072   {
1073       if (ep | pm)
1074           st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces_of_color(us);
1075       else
1076       {
1077           // Direct checks
1078           if (bit_is_set(ci.checkSq[pt], to))
1079               st->checkersBB = SetMaskBB[to];
1080
1081           // Discovery checks
1082           if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
1083           {
1084               if (pt != ROOK)
1085                   st->checkersBB |= (attacks_from<ROOK>(ci.ksq) & pieces(ROOK, QUEEN, us));
1086
1087               if (pt != BISHOP)
1088                   st->checkersBB |= (attacks_from<BISHOP>(ci.ksq) & pieces(BISHOP, QUEEN, us));
1089           }
1090       }
1091   }
1092
1093   // Finish
1094   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1095   st->value += (sideToMove == WHITE ?  TempoValue : -TempoValue);
1096
1097   assert(is_ok());
1098 }
1099
1100
1101 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
1102 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
1103
1104 void Position::do_capture_move(Key& key, PieceType capture, Color them, Square to, bool ep) {
1105
1106     assert(capture != KING);
1107
1108     Square capsq = to;
1109
1110     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key,
1111     // otherwise update non-pawn material.
1112     if (capture == PAWN)
1113     {
1114         if (ep) // en passant ?
1115         {
1116             capsq = (them == BLACK)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1117
1118             assert(to == st->epSquare);
1119             assert(relative_rank(opposite_color(them), to) == RANK_6);
1120             assert(piece_on(to) == PIECE_NONE);
1121             assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
1122
1123             board[capsq] = PIECE_NONE;
1124         }
1125         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1126     }
1127     else
1128         st->npMaterial[them] -= PieceValueMidgame[capture];
1129
1130     // Remove captured piece
1131     clear_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1132     clear_bit(&(byTypeBB[capture]), capsq);
1133     clear_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1134
1135     // Update hash key
1136     key ^= zobrist[them][capture][capsq];
1137
1138     // Update incremental scores
1139     st->value -= pst(them, capture, capsq);
1140
1141     // Update piece count
1142     pieceCount[them][capture]--;
1143
1144     // Update material hash key
1145     st->materialKey ^= zobrist[them][capture][pieceCount[them][capture]];
1146
1147     // Update piece list, move the last piece at index[capsq] position
1148     //
1149     // WARNING: This is a not perfectly revresible operation. When we
1150     // will reinsert the captured piece in undo_move() we will put it
1151     // at the end of the list and not in its original place, it means
1152     // index[] and pieceList[] are not guaranteed to be invariant to a
1153     // do_move() + undo_move() sequence.
1154     Square lastPieceSquare = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
1155     index[lastPieceSquare] = index[capsq];
1156     pieceList[them][capture][index[lastPieceSquare]] = lastPieceSquare;
1157     pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = SQ_NONE;
1158
1159     // Reset rule 50 counter
1160     st->rule50 = 0;
1161 }
1162
1163
1164 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
1165 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
1166 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1167 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1168
1169 void Position::do_castle_move(Move m) {
1170
1171   assert(move_is_ok(m));
1172   assert(move_is_castle(m));
1173
1174   Color us = side_to_move();
1175   Color them = opposite_color(us);
1176
1177   // Reset capture field
1178   st->capturedType = PIECE_TYPE_NONE;
1179
1180   // Find source squares for king and rook
1181   Square kfrom = move_from(m);
1182   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1183   Square kto, rto;
1184
1185   assert(piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
1186   assert(piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
1187
1188   // Find destination squares for king and rook
1189   if (rfrom > kfrom) // O-O
1190   {
1191       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1192       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1193   } else { // O-O-O
1194       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1195       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1196   }
1197
1198   // Remove pieces from source squares:
1199   clear_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1200   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1201   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1202   clear_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1203   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1204   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1205
1206   // Put pieces on destination squares:
1207   set_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1208   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1209   set_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1210   set_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1211   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1212   set_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1213
1214   // Update board array
1215   Piece king = make_piece(us, KING);
1216   Piece rook = make_piece(us, ROOK);
1217   board[kfrom] = board[rfrom] = PIECE_NONE;
1218   board[kto] = king;
1219   board[rto] = rook;
1220
1221   // Update piece lists
1222   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
1223   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
1224   int tmp = index[rfrom]; // In Chess960 could be rto == kfrom
1225   index[kto] = index[kfrom];
1226   index[rto] = tmp;
1227
1228   // Update incremental scores
1229   st->value += pst_delta(king, kfrom, kto);
1230   st->value += pst_delta(rook, rfrom, rto);
1231
1232   // Update hash key
1233   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
1234   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
1235
1236   // Clear en passant square
1237   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1238   {
1239       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1240       st->epSquare = SQ_NONE;
1241   }
1242
1243   // Update castling rights
1244   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1245   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
1246   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1247
1248   // Reset rule 50 counter
1249   st->rule50 = 0;
1250
1251   // Update checkers BB
1252   st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces_of_color(us);
1253
1254   // Finish
1255   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1256   st->value += (sideToMove == WHITE ?  TempoValue : -TempoValue);
1257
1258   assert(is_ok());
1259 }
1260
1261
1262 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1263 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1264
1265 void Position::undo_move(Move m) {
1266
1267   assert(is_ok());
1268   assert(move_is_ok(m));
1269
1270   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1271
1272   if (move_is_castle(m))
1273   {
1274       undo_castle_move(m);
1275       return;
1276   }
1277
1278   Color us = side_to_move();
1279   Color them = opposite_color(us);
1280   Square from = move_from(m);
1281   Square to = move_to(m);
1282   bool ep = move_is_ep(m);
1283   bool pm = move_is_promotion(m);
1284
1285   PieceType pt = type_of_piece_on(to);
1286
1287   assert(square_is_empty(from));
1288   assert(color_of_piece_on(to) == us);
1289   assert(!pm || relative_rank(us, to) == RANK_8);
1290   assert(!ep || to == st->previous->epSquare);
1291   assert(!ep || relative_rank(us, to) == RANK_6);
1292   assert(!ep || piece_on(to) == make_piece(us, PAWN));
1293
1294   if (pm) // promotion ?
1295   {
1296       PieceType promotion = move_promotion_piece(m);
1297       pt = PAWN;
1298
1299       assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1300       assert(piece_on(to) == make_piece(us, promotion));
1301
1302       // Replace promoted piece with a pawn
1303       clear_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1304       set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1305
1306       // Update piece counts
1307       pieceCount[us][promotion]--;
1308       pieceCount[us][PAWN]++;
1309
1310       // Update piece list replacing promotion piece with a pawn
1311       Square lastPromotionSquare = pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]];
1312       index[lastPromotionSquare] = index[to];
1313       pieceList[us][promotion][index[lastPromotionSquare]] = lastPromotionSquare;
1314       pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]] = SQ_NONE;
1315       index[to] = pieceCount[us][PAWN] - 1;
1316       pieceList[us][PAWN][index[to]] = to;
1317   }
1318
1319   // Put the piece back at the source square
1320   Bitboard move_bb = make_move_bb(to, from);
1321   do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
1322   do_move_bb(&(byTypeBB[pt]), move_bb);
1323   do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1324
1325   board[from] = make_piece(us, pt);
1326   board[to] = PIECE_NONE;
1327
1328   // Update piece list
1329   index[from] = index[to];
1330   pieceList[us][pt][index[from]] = from;
1331
1332   if (st->capturedType)
1333   {
1334       Square capsq = to;
1335
1336       if (ep)
1337           capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1338
1339       assert(st->capturedType != KING);
1340       assert(!ep || square_is_empty(capsq));
1341
1342       // Restore the captured piece
1343       set_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1344       set_bit(&(byTypeBB[st->capturedType]), capsq);
1345       set_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1346
1347       board[capsq] = make_piece(them, st->capturedType);
1348
1349       // Update piece count
1350       pieceCount[them][st->capturedType]++;
1351
1352       // Update piece list, add a new captured piece in capsq square
1353       index[capsq] = pieceCount[them][st->capturedType] - 1;
1354       pieceList[them][st->capturedType][index[capsq]] = capsq;
1355   }
1356
1357   // Finally point our state pointer back to the previous state
1358   st = st->previous;
1359
1360   assert(is_ok());
1361 }
1362
1363
1364 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1365 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1366 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1367 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1368
1369 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1370
1371   assert(move_is_ok(m));
1372   assert(move_is_castle(m));
1373
1374   // When we have arrived here, some work has already been done by
1375   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1376   // so the code below is correct.
1377   Color us = side_to_move();
1378
1379   // Find source squares for king and rook
1380   Square kfrom = move_from(m);
1381   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1382   Square kto, rto;
1383
1384   // Find destination squares for king and rook
1385   if (rfrom > kfrom) // O-O
1386   {
1387       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1388       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1389   } else { // O-O-O
1390       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1391       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1392   }
1393
1394   assert(piece_on(kto) == make_piece(us, KING));
1395   assert(piece_on(rto) == make_piece(us, ROOK));
1396
1397   // Remove pieces from destination squares:
1398   clear_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1399   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1400   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1401   clear_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1402   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1403   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1404
1405   // Put pieces on source squares:
1406   set_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1407   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1408   set_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1409   set_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1410   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1411   set_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1412
1413   // Update board
1414   board[rto] = board[kto] = PIECE_NONE;
1415   board[rfrom] = make_piece(us, ROOK);
1416   board[kfrom] = make_piece(us, KING);
1417
1418   // Update piece lists
1419   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1420   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1421   int tmp = index[rto];  // In Chess960 could be rto == kfrom
1422   index[kfrom] = index[kto];
1423   index[rfrom] = tmp;
1424
1425   // Finally point our state pointer back to the previous state
1426   st = st->previous;
1427
1428   assert(is_ok());
1429 }
1430
1431
1432 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1433 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1434
1435 void Position::do_null_move(StateInfo& backupSt) {
1436
1437   assert(is_ok());
1438   assert(!in_check());
1439
1440   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1441   // StateInfo object.
1442   // Note that differently from normal case here backupSt is actually used as
1443   // a backup storage not as a new state to be used.
1444   backupSt.key      = st->key;
1445   backupSt.epSquare = st->epSquare;
1446   backupSt.value    = st->value;
1447   backupSt.previous = st->previous;
1448   backupSt.pliesFromNull = st->pliesFromNull;
1449   st->previous = &backupSt;
1450
1451   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1452   // detect repetition draws.
1453   history[st->gamePly++] = st->key;
1454
1455   // Update the necessary information
1456   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1457       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1458
1459   st->key ^= zobSideToMove;
1460   prefetch((char*)TT.first_entry(st->key));
1461
1462   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1463   st->epSquare = SQ_NONE;
1464   st->rule50++;
1465   st->pliesFromNull = 0;
1466   st->value += (sideToMove == WHITE) ?  TempoValue : -TempoValue;
1467 }
1468
1469
1470 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1471
1472 void Position::undo_null_move() {
1473
1474   assert(is_ok());
1475   assert(!in_check());
1476
1477   // Restore information from the our backup StateInfo object
1478   StateInfo* backupSt = st->previous;
1479   st->key      = backupSt->key;
1480   st->epSquare = backupSt->epSquare;
1481   st->value    = backupSt->value;
1482   st->previous = backupSt->previous;
1483   st->pliesFromNull = backupSt->pliesFromNull;
1484
1485   // Update the necessary information
1486   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1487   st->rule50--;
1488   st->gamePly--;
1489 }
1490
1491
1492 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1493 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1494 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1495 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1496 /// not yet understand promotions captures.
1497
1498 int Position::see_sign(Move m) const {
1499
1500   assert(move_is_ok(m));
1501
1502   Square from = move_from(m);
1503   Square to = move_to(m);
1504
1505   // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
1506   // is not less then capturing one. Note that king moves always return
1507   // here because king midgame value is set to 0.
1508   if (midgame_value_of_piece_on(to) >= midgame_value_of_piece_on(from))
1509       return 1;
1510
1511   return see(m);
1512 }
1513
1514 int Position::see(Move m) const {
1515
1516   Square from, to;
1517   Bitboard occupied, attackers, stmAttackers, b;
1518   int swapList[32], slIndex = 1;
1519   PieceType capturedType, pt;
1520   Color stm;
1521
1522   assert(move_is_ok(m));
1523
1524   // As castle moves are implemented as capturing the rook, they have
1525   // SEE == RookValueMidgame most of the times (unless the rook is under
1526   // attack).
1527   if (move_is_castle(m))
1528       return 0;
1529
1530   from = move_from(m);
1531   to = move_to(m);
1532   capturedType = type_of_piece_on(to);
1533   occupied = occupied_squares();
1534
1535   // Handle en passant moves
1536   if (st->epSquare == to && type_of_piece_on(from) == PAWN)
1537   {
1538       Square capQq = (side_to_move() == WHITE ? to - DELTA_N : to - DELTA_S);
1539
1540       assert(capturedType == PIECE_TYPE_NONE);
1541       assert(type_of_piece_on(capQq) == PAWN);
1542
1543       // Remove the captured pawn
1544       clear_bit(&occupied, capQq);
1545       capturedType = PAWN;
1546   }
1547
1548   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1549   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1550   clear_bit(&occupied, from);
1551   attackers =  (rook_attacks_bb(to, occupied)  & pieces(ROOK, QUEEN))
1552              | (bishop_attacks_bb(to, occupied)& pieces(BISHOP, QUEEN))
1553              | (attacks_from<KNIGHT>(to)       & pieces(KNIGHT))
1554              | (attacks_from<KING>(to)         & pieces(KING))
1555              | (attacks_from<PAWN>(to, WHITE)  & pieces(PAWN, BLACK))
1556              | (attacks_from<PAWN>(to, BLACK)  & pieces(PAWN, WHITE));
1557
1558   // If the opponent has no attackers we are finished
1559   stm = opposite_color(color_of_piece_on(from));
1560   stmAttackers = attackers & pieces_of_color(stm);
1561   if (!stmAttackers)
1562       return seeValues[capturedType];
1563
1564   // The destination square is defended, which makes things rather more
1565   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1566   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1567   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1568   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1569   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1570   swapList[0] = seeValues[capturedType];
1571   capturedType = type_of_piece_on(from);
1572
1573   do {
1574       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1575       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1576       // that the side to move still has at least one attacker left.
1577       for (pt = PAWN; !(stmAttackers & pieces(pt)); pt++)
1578           assert(pt < KING);
1579
1580       // Remove the attacker we just found from the 'occupied' bitboard,
1581       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1582       b = stmAttackers & pieces(pt);
1583       occupied ^= (b & (~b + 1));
1584       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occupied)   & pieces(ROOK, QUEEN))
1585                   | (bishop_attacks_bb(to, occupied) & pieces(BISHOP, QUEEN));
1586
1587       attackers &= occupied; // Cut out pieces we've already done
1588
1589       // Add the new entry to the swap list
1590       assert(slIndex < 32);
1591       swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + seeValues[capturedType];
1592       slIndex++;
1593
1594       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to
1595       // move before beginning the next iteration.
1596       capturedType = pt;
1597       stm = opposite_color(stm);
1598       stmAttackers = attackers & pieces_of_color(stm);
1599
1600       // Stop before processing a king capture
1601       if (capturedType == KING && stmAttackers)
1602       {
1603           assert(slIndex < 32);
1604           swapList[slIndex++] = QueenValueMidgame*10;
1605           break;
1606       }
1607   } while (stmAttackers);
1608
1609   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1610   // achievable score from the point of view of the side to move.
1611   while (--slIndex)
1612       swapList[slIndex-1] = Min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex-1]);
1613
1614   return swapList[0];
1615 }
1616
1617
1618 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1619 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1620
1621 void Position::clear() {
1622
1623   st = &startState;
1624   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1625   st->epSquare = SQ_NONE;
1626   startPosPlyCounter = 0;
1627   nodes = 0;
1628
1629   memset(byColorBB,  0, sizeof(Bitboard) * 2);
1630   memset(byTypeBB,   0, sizeof(Bitboard) * 8);
1631   memset(pieceCount, 0, sizeof(int) * 2 * 8);
1632   memset(index,      0, sizeof(int) * 64);
1633
1634   for (int i = 0; i < 64; i++)
1635       board[i] = PIECE_NONE;
1636
1637   for (int i = 0; i < 8; i++)
1638       for (int j = 0; j < 16; j++)
1639           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1640
1641   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
1642       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
1643
1644   sideToMove = WHITE;
1645   initialKFile = FILE_E;
1646   initialKRFile = FILE_H;
1647   initialQRFile = FILE_A;
1648 }
1649
1650
1651 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1652 /// updating the board array, pieces list, bitboards, and piece counts.
1653
1654 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1655
1656   Color c = color_of_piece(p);
1657   PieceType pt = type_of_piece(p);
1658
1659   board[s] = p;
1660   index[s] = pieceCount[c][pt]++;
1661   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1662
1663   set_bit(&(byTypeBB[pt]), s);
1664   set_bit(&(byColorBB[c]), s);
1665   set_bit(&(byTypeBB[0]), s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1666 }
1667
1668
1669 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1670 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1671 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1672 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1673
1674 Key Position::compute_key() const {
1675
1676   Key result = zobCastle[st->castleRights];
1677
1678   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1679       if (square_is_occupied(s))
1680           result ^= zobrist[color_of_piece_on(s)][type_of_piece_on(s)][s];
1681
1682   if (ep_square() != SQ_NONE)
1683       result ^= zobEp[ep_square()];
1684
1685   if (side_to_move() == BLACK)
1686       result ^= zobSideToMove;
1687
1688   return result;
1689 }
1690
1691
1692 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1693 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1694 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1695 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1696 /// debug mode.
1697
1698 Key Position::compute_pawn_key() const {
1699
1700   Bitboard b;
1701   Key result = 0;
1702
1703   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1704   {
1705       b = pieces(PAWN, c);
1706       while (b)
1707           result ^= zobrist[c][PAWN][pop_1st_bit(&b)];
1708   }
1709   return result;
1710 }
1711
1712
1713 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1714 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1715 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1716 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1717 /// debug mode.
1718
1719 Key Position::compute_material_key() const {
1720
1721   int count;
1722   Key result = 0;
1723
1724   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1725       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1726       {
1727           count = piece_count(c, pt);
1728           for (int i = 0; i < count; i++)
1729               result ^= zobrist[c][pt][i];
1730       }
1731   return result;
1732 }
1733
1734
1735 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1736 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1737 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1738 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1739 Score Position::compute_value() const {
1740
1741   Bitboard b;
1742   Score result = SCORE_ZERO;
1743
1744   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1745       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1746       {
1747           b = pieces(pt, c);
1748           while (b)
1749               result += pst(c, pt, pop_1st_bit(&b));
1750       }
1751
1752   result += (side_to_move() == WHITE ? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2);
1753   return result;
1754 }
1755
1756
1757 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1758 /// game material value for the given side. Material values are updated
1759 /// incrementally during the search, this function is only used while
1760 /// initializing a new Position object.
1761
1762 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1763
1764   Value result = VALUE_ZERO;
1765
1766   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1767       result += piece_count(c, pt) * PieceValueMidgame[pt];
1768
1769   return result;
1770 }
1771
1772
1773 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1774 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1775 /// must be done by the search.
1776
1777 bool Position::is_draw() const {
1778
1779   // Draw by material?
1780   if (   !pieces(PAWN)
1781       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1782       return true;
1783
1784   // Draw by the 50 moves rule?
1785   if (st->rule50 > 99 && !is_mate())
1786       return true;
1787
1788   // Draw by repetition?
1789   for (int i = 4, e = Min(Min(st->gamePly, st->rule50), st->pliesFromNull); i <= e; i += 2)
1790       if (history[st->gamePly - i] == st->key)
1791           return true;
1792
1793   return false;
1794 }
1795
1796
1797 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1798 /// side to move is checkmated.
1799
1800 bool Position::is_mate() const {
1801
1802   MoveStack moves[MAX_MOVES];
1803   return in_check() && generate<MV_LEGAL>(*this, moves) == moves;
1804 }
1805
1806
1807 /// Position::init_zobrist() is a static member function which initializes at
1808 /// startup the various arrays used to compute hash keys.
1809
1810 void Position::init_zobrist() {
1811
1812   int i,j, k;
1813   RKISS rk;
1814
1815   for (i = 0; i < 2; i++) for (j = 0; j < 8; j++) for (k = 0; k < 64; k++)
1816       zobrist[i][j][k] = rk.rand<Key>();
1817
1818   for (i = 0; i < 64; i++)
1819       zobEp[i] = rk.rand<Key>();
1820
1821   for (i = 0; i < 16; i++)
1822       zobCastle[i] = rk.rand<Key>();
1823
1824   zobSideToMove = rk.rand<Key>();
1825   zobExclusion  = rk.rand<Key>();
1826 }
1827
1828
1829 /// Position::init_piece_square_tables() initializes the piece square tables.
1830 /// This is a two-step operation: First, the white halves of the tables are
1831 /// copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays. Second, the black halves
1832 /// of the tables are initialized by mirroring and changing the sign of the
1833 /// corresponding white scores.
1834
1835 void Position::init_piece_square_tables() {
1836
1837   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1838       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
1839           PieceSquareTable[p][s] = make_score(MgPST[p][s], EgPST[p][s]);
1840
1841   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1842       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
1843           PieceSquareTable[p][s] = -PieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
1844 }
1845
1846
1847 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
1848 /// is only useful for debugging especially for finding evaluation symmetry bugs.
1849
1850 void Position::flip() {
1851
1852   assert(is_ok());
1853
1854   // Make a copy of current position before to start changing
1855   const Position pos(*this, threadID);
1856
1857   clear();
1858   threadID = pos.thread();
1859
1860   // Board
1861   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1862       if (!pos.square_is_empty(s))
1863           put_piece(Piece(pos.piece_on(s) ^ 8), flip_square(s));
1864
1865   // Side to move
1866   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
1867
1868   // Castling rights
1869   if (pos.can_castle_kingside(WHITE))  do_allow_oo(BLACK);
1870   if (pos.can_castle_queenside(WHITE)) do_allow_ooo(BLACK);
1871   if (pos.can_castle_kingside(BLACK))  do_allow_oo(WHITE);
1872   if (pos.can_castle_queenside(BLACK)) do_allow_ooo(WHITE);
1873
1874   initialKFile  = pos.initialKFile;
1875   initialKRFile = pos.initialKRFile;
1876   initialQRFile = pos.initialQRFile;
1877
1878   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO | WHITE_OOO);
1879   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO | BLACK_OOO);
1880   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OO;
1881   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OO;
1882   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OOO;
1883   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OOO;
1884
1885   // En passant square
1886   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
1887       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
1888
1889   // Checkers
1890   find_checkers();
1891
1892   // Hash keys
1893   st->key = compute_key();
1894   st->pawnKey = compute_pawn_key();
1895   st->materialKey = compute_material_key();
1896
1897   // Incremental scores
1898   st->value = compute_value();
1899
1900   // Material
1901   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
1902   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
1903
1904   assert(is_ok());
1905 }
1906
1907
1908 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
1909 /// This is meant to be helpful when debugging.
1910
1911 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
1912
1913   // What features of the position should be verified?
1914   const bool debugAll = false;
1915
1916   const bool debugBitboards       = debugAll || false;
1917   const bool debugKingCount       = debugAll || false;
1918   const bool debugKingCapture     = debugAll || false;
1919   const bool debugCheckerCount    = debugAll || false;
1920   const bool debugKey             = debugAll || false;
1921   const bool debugMaterialKey     = debugAll || false;
1922   const bool debugPawnKey         = debugAll || false;
1923   const bool debugIncrementalEval = debugAll || false;
1924   const bool debugNonPawnMaterial = debugAll || false;
1925   const bool debugPieceCounts     = debugAll || false;
1926   const bool debugPieceList       = debugAll || false;
1927   const bool debugCastleSquares   = debugAll || false;
1928
1929   if (failedStep) *failedStep = 1;
1930
1931   // Side to move OK?
1932   if (!color_is_ok(side_to_move()))
1933       return false;
1934
1935   // Are the king squares in the position correct?
1936   if (failedStep) (*failedStep)++;
1937   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
1938       return false;
1939
1940   if (failedStep) (*failedStep)++;
1941   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
1942       return false;
1943
1944   // Castle files OK?
1945   if (failedStep) (*failedStep)++;
1946   if (!file_is_ok(initialKRFile))
1947       return false;
1948
1949   if (!file_is_ok(initialQRFile))
1950       return false;
1951
1952   // Do both sides have exactly one king?
1953   if (failedStep) (*failedStep)++;
1954   if (debugKingCount)
1955   {
1956       int kingCount[2] = {0, 0};
1957       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1958           if (type_of_piece_on(s) == KING)
1959               kingCount[color_of_piece_on(s)]++;
1960
1961       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
1962           return false;
1963   }
1964
1965   // Can the side to move capture the opponent's king?
1966   if (failedStep) (*failedStep)++;
1967   if (debugKingCapture)
1968   {
1969       Color us = side_to_move();
1970       Color them = opposite_color(us);
1971       Square ksq = king_square(them);
1972       if (attackers_to(ksq) & pieces_of_color(us))
1973           return false;
1974   }
1975
1976   // Is there more than 2 checkers?
1977   if (failedStep) (*failedStep)++;
1978   if (debugCheckerCount && count_1s<CNT32>(st->checkersBB) > 2)
1979       return false;
1980
1981   // Bitboards OK?
1982   if (failedStep) (*failedStep)++;
1983   if (debugBitboards)
1984   {
1985       // The intersection of the white and black pieces must be empty
1986       if ((pieces_of_color(WHITE) & pieces_of_color(BLACK)) != EmptyBoardBB)
1987           return false;
1988
1989       // The union of the white and black pieces must be equal to all
1990       // occupied squares
1991       if ((pieces_of_color(WHITE) | pieces_of_color(BLACK)) != occupied_squares())
1992           return false;
1993
1994       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
1995       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
1996           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
1997               if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
1998                   return false;
1999   }
2000
2001   // En passant square OK?
2002   if (failedStep) (*failedStep)++;
2003   if (ep_square() != SQ_NONE)
2004   {
2005       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
2006       // side to move.
2007       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
2008           return false;
2009   }
2010
2011   // Hash key OK?
2012   if (failedStep) (*failedStep)++;
2013   if (debugKey && st->key != compute_key())
2014       return false;
2015
2016   // Pawn hash key OK?
2017   if (failedStep) (*failedStep)++;
2018   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
2019       return false;
2020
2021   // Material hash key OK?
2022   if (failedStep) (*failedStep)++;
2023   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
2024       return false;
2025
2026   // Incremental eval OK?
2027   if (failedStep) (*failedStep)++;
2028   if (debugIncrementalEval && st->value != compute_value())
2029       return false;
2030
2031   // Non-pawn material OK?
2032   if (failedStep) (*failedStep)++;
2033   if (debugNonPawnMaterial)
2034   {
2035       if (st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
2036           return false;
2037
2038       if (st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
2039           return false;
2040   }
2041
2042   // Piece counts OK?
2043   if (failedStep) (*failedStep)++;
2044   if (debugPieceCounts)
2045       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2046           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2047               if (pieceCount[c][pt] != count_1s<CNT32>(pieces(pt, c)))
2048                   return false;
2049
2050   if (failedStep) (*failedStep)++;
2051   if (debugPieceList)
2052       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2053           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2054               for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
2055               {
2056                   if (piece_on(piece_list(c, pt, i)) != make_piece(c, pt))
2057                       return false;
2058
2059                   if (index[piece_list(c, pt, i)] != i)
2060                       return false;
2061               }
2062
2063   if (failedStep) (*failedStep)++;
2064   if (debugCastleSquares)
2065   {
2066       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2067       {
2068           if (can_castle_kingside(c) && piece_on(initial_kr_square(c)) != make_piece(c, ROOK))
2069               return false;
2070
2071           if (can_castle_queenside(c) && piece_on(initial_qr_square(c)) != make_piece(c, ROOK))
2072               return false;
2073       }
2074       if (castleRightsMask[initial_kr_square(WHITE)] != (ALL_CASTLES ^ WHITE_OO))
2075           return false;
2076       if (castleRightsMask[initial_qr_square(WHITE)] != (ALL_CASTLES ^ WHITE_OOO))
2077           return false;
2078       if (castleRightsMask[initial_kr_square(BLACK)] != (ALL_CASTLES ^ BLACK_OO))
2079           return false;
2080       if (castleRightsMask[initial_qr_square(BLACK)] != (ALL_CASTLES ^ BLACK_OOO))
2081           return false;
2082   }
2083
2084   if (failedStep) *failedStep = 0;
2085   return true;
2086 }