dd6ec05b929d70088c68fd8a3aa40b77486680fb
[stockfish] / src / position.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26 #include <cstring>
27 #include <fstream>
28 #include <iostream>
29
30 #include "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 "ucioption.h"
38
39 using std::string;
40
41
42 ////
43 //// Variables
44 ////
45
46 int Position::castleRightsMask[64];
47
48 Key Position::zobrist[2][8][64];
49 Key Position::zobEp[64];
50 Key Position::zobCastle[16];
51 Key Position::zobMaterial[2][8][16];
52 Key Position::zobSideToMove;
53
54 Value Position::MgPieceSquareTable[16][64];
55 Value Position::EgPieceSquareTable[16][64];
56
57 static bool RequestPending = false;
58
59 ////
60 //// Functions
61 ////
62
63 /// Constructors
64
65 Position::Position(const Position& pos) {
66   copy(pos);
67 }
68
69 Position::Position(const string& fen) {
70   from_fen(fen);
71 }
72
73
74 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
75 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
76 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
77
78 void Position::from_fen(const string& fen) {
79
80   static const string pieceLetters = "KQRBNPkqrbnp";
81   static const Piece pieces[] = { WK, WQ, WR, WB, WN, WP, BK, BQ, BR, BB, BN, BP };
82
83   clear();
84
85   // Board
86   Rank rank = RANK_8;
87   File file = FILE_A;
88   size_t i = 0;
89   for ( ; fen[i] != ' '; i++)
90   {
91       if (isdigit(fen[i]))
92       {
93           // Skip the given number of files
94           file += (fen[i] - '1' + 1);
95           continue;
96       }
97       else if (fen[i] == '/')
98       {
99           file = FILE_A;
100           rank--;
101           continue;
102       }
103       size_t idx = pieceLetters.find(fen[i]);
104       if (idx == string::npos)
105       {
106            std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
107            return;
108       }
109       Square square = make_square(file, rank);
110       put_piece(pieces[idx], square);
111       file++;
112   }
113
114   // Side to move
115   i++;
116   if (fen[i] != 'w' && fen[i] != 'b')
117   {
118       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
119       return;
120   }
121   sideToMove = (fen[i] == 'w' ? WHITE : BLACK);
122
123   // Castling rights
124   i++;
125   if (fen[i] != ' ')
126   {
127       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
128       return;
129   }
130
131   i++;
132   while(strchr("KQkqabcdefghABCDEFGH-", fen[i])) {
133     if (fen[i] == '-')
134     {
135       i++;
136       break;
137     }
138     else if(fen[i] == 'K') allow_oo(WHITE);
139     else if(fen[i] == 'Q') allow_ooo(WHITE);
140     else if(fen[i] == 'k') allow_oo(BLACK);
141     else if(fen[i] == 'q') allow_ooo(BLACK);
142     else if(fen[i] >= 'A' && fen[i] <= 'H') {
143       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
144       for(Square square = SQ_B1; square <= SQ_G1; square++)
145         if(piece_on(square) == WK)
146           kingFile = square_file(square);
147       if(kingFile == FILE_NONE) {
148         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
149         return;
150       }
151       initialKFile = kingFile;
152       rookFile = File(fen[i] - 'A') + FILE_A;
153       if(rookFile < initialKFile) {
154         allow_ooo(WHITE);
155         initialQRFile = rookFile;
156       }
157       else {
158         allow_oo(WHITE);
159         initialKRFile = rookFile;
160       }
161     }
162     else if(fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h') {
163       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
164       for(Square square = SQ_B8; square <= SQ_G8; square++)
165         if(piece_on(square) == BK)
166           kingFile = square_file(square);
167       if(kingFile == FILE_NONE) {
168         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
169         return;
170       }
171       initialKFile = kingFile;
172       rookFile = File(fen[i] - 'a') + FILE_A;
173       if(rookFile < initialKFile) {
174         allow_ooo(BLACK);
175         initialQRFile = rookFile;
176       }
177       else {
178         allow_oo(BLACK);
179         initialKRFile = rookFile;
180       }
181     }
182     else {
183       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
184       return;
185     }
186     i++;
187   }
188
189   // Skip blanks
190   while (fen[i] == ' ')
191       i++;
192
193   // En passant square
194   if (    i <= fen.length() - 2
195       && (fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h')
196       && (fen[i+1] == '3' || fen[i+1] == '6'))
197       st->epSquare = square_from_string(fen.substr(i, 2));
198
199   // Various initialisation
200   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
201       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
202
203   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO|WHITE_OOO);
204   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO|BLACK_OOO);
205   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OO;
206   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OO;
207   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OOO;
208   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OOO;
209
210   find_checkers();
211
212   st->key = compute_key();
213   st->pawnKey = compute_pawn_key();
214   st->materialKey = compute_material_key();
215   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
216   st->egValue = compute_value<EndGame>();
217   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
218   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
219 }
220
221
222 /// Position::to_fen() converts the position object to a FEN string. This is
223 /// probably only useful for debugging.
224
225 const string Position::to_fen() const {
226
227   static const string pieceLetters = " PNBRQK  pnbrqk";
228   string fen;
229   int skip;
230
231   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
232   {
233       skip = 0;
234       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
235       {
236           Square sq = make_square(file, rank);
237           if (!square_is_occupied(sq))
238           {   skip++;
239               continue;
240           }
241           if (skip > 0)
242           {
243               fen += (char)skip + '0';
244               skip = 0;
245           }
246           fen += pieceLetters[piece_on(sq)];
247       }
248       if (skip > 0)
249           fen += (char)skip + '0';
250
251       fen += (rank > RANK_1 ? '/' : ' ');
252   }
253   fen += (sideToMove == WHITE ? "w " : "b ");
254   if (st->castleRights != NO_CASTLES)
255   {
256     if (can_castle_kingside(WHITE))  fen += 'K';
257     if (can_castle_queenside(WHITE)) fen += 'Q';
258     if (can_castle_kingside(BLACK))  fen += 'k';
259     if (can_castle_queenside(BLACK)) fen += 'q';
260   } else
261       fen += '-';
262
263   fen += ' ';
264   if (ep_square() != SQ_NONE)
265       fen += square_to_string(ep_square());
266   else
267       fen += '-';
268
269   return fen;
270 }
271
272
273 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
274 /// the standard output. If a move is given then also the san is print.
275
276 void Position::print(Move m) const {
277
278   static const string pieceLetters = " PNBRQK  PNBRQK .";
279
280   // Check for reentrancy, as example when called from inside
281   // MovePicker that is used also here in move_to_san()
282   if (RequestPending)
283       return;
284
285   RequestPending = true;
286
287   std::cout << std::endl;
288   if (m != MOVE_NONE)
289   {
290       string col = (color_of_piece_on(move_from(m)) == BLACK ? ".." : "");
291       std::cout << "Move is: " << col << move_to_san(*this, m) << std::endl;
292   }
293   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
294   {
295       std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl;
296       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
297       {
298           Square sq = make_square(file, rank);
299           Piece piece = piece_on(sq);
300           if (piece == EMPTY && square_color(sq) == WHITE)
301               piece = NO_PIECE;
302
303           char col = (color_of_piece_on(sq) == BLACK ? '=' : ' ');
304           std::cout << '|' << col << pieceLetters[piece] << col;
305       }
306       std::cout << '|' << std::endl;
307   }
308   std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl
309             << "Fen is: " << to_fen() << std::endl
310             << "Key is: " << st->key << std::endl;
311
312   RequestPending = false;
313 }
314
315
316 /// Position::copy() creates a copy of the input position.
317
318 void Position::copy(const Position &pos) {
319
320   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
321 }
322
323
324 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
325 /// king) pieces for the given color and for the given pinner type. Or, when
326 /// template parameter FindPinned is false, the pieces of the given color
327 /// candidate for a discovery check against the enemy king.
328 /// Note that checkersBB bitboard must be already updated.
329
330 template<bool FindPinned>
331 Bitboard Position::hidden_checkers(Color c) const {
332
333   Bitboard pinners, result = EmptyBoardBB;
334
335   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack
336   // the enemy king.
337   Square ksq = king_square(FindPinned ? c : opposite_color(c));
338
339   // Pinners are sliders, not checkers, that give check when
340   // candidate pinned is removed.
341   pinners =  (rooks_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & RookPseudoAttacks[ksq])
342            | (bishops_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & BishopPseudoAttacks[ksq]);
343
344   if (FindPinned && pinners)
345       pinners &= ~st->checkersBB;
346
347   while (pinners)
348   {
349       Square s = pop_1st_bit(&pinners);
350       Bitboard b = squares_between(s, ksq) & occupied_squares();
351
352       assert(b);
353
354       if (  !(b & (b - 1)) // Only one bit set?
355           && (b & pieces_of_color(c))) // Is an our piece?
356           result |= b;
357   }
358   return result;
359 }
360
361
362 /// Position:pinned_pieces() returns a bitboard of all pinned (against the
363 /// king) pieces for the given color.
364
365 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
366
367   return hidden_checkers<true>(c);
368 }
369
370
371 /// Position:discovered_check_candidates() returns a bitboard containing all
372 /// pieces for the given side which are candidates for giving a discovered
373 /// check.
374
375 Bitboard Position::discovered_check_candidates(Color c) const {
376
377   return hidden_checkers<false>(c);
378 }
379
380 /// Position::attacks_to() computes a bitboard containing all pieces which
381 /// attacks a given square.
382
383 Bitboard Position::attacks_to(Square s) const {
384
385   return  (pawn_attacks(BLACK, s)   & pawns(WHITE))
386         | (pawn_attacks(WHITE, s)   & pawns(BLACK))
387         | (piece_attacks<KNIGHT>(s) & pieces_of_type(KNIGHT))
388         | (piece_attacks<ROOK>(s)   & rooks_and_queens())
389         | (piece_attacks<BISHOP>(s) & bishops_and_queens())
390         | (piece_attacks<KING>(s)   & pieces_of_type(KING));
391 }
392
393 /// Position::piece_attacks_square() tests whether the piece on square f
394 /// attacks square t.
395
396 bool Position::piece_attacks_square(Piece p, Square f, Square t) const {
397
398   assert(square_is_ok(f));
399   assert(square_is_ok(t));
400
401   switch (p)
402   {
403   case WP:          return pawn_attacks_square(WHITE, f, t);
404   case BP:          return pawn_attacks_square(BLACK, f, t);
405   case WN: case BN: return piece_attacks_square<KNIGHT>(f, t);
406   case WB: case BB: return piece_attacks_square<BISHOP>(f, t);
407   case WR: case BR: return piece_attacks_square<ROOK>(f, t);
408   case WQ: case BQ: return piece_attacks_square<QUEEN>(f, t);
409   case WK: case BK: return piece_attacks_square<KING>(f, t);
410   default: break;
411   }
412   return false;
413 }
414
415
416 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
417 /// position attacks a given square.
418
419 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
420
421   assert(move_is_ok(m));
422   assert(square_is_ok(s));
423
424   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
425
426   assert(square_is_occupied(f));
427
428   if (piece_attacks_square(piece_on(f), t, s))
429       return true;
430
431   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
432   Bitboard occ = occupied_squares();
433   Color us = color_of_piece_on(f);
434   clear_bit(&occ, f);
435   set_bit(&occ, t);
436   Bitboard xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ) & rooks_and_queens())
437                    |(bishop_attacks_bb(s, occ) & bishops_and_queens())) & pieces_of_color(us);
438
439   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
440   // and are not already existent ones.
441   return xray && (xray ^ (xray & piece_attacks<QUEEN>(s)));
442 }
443
444
445 /// Position::find_checkers() computes the checkersBB bitboard, which
446 /// contains a nonzero bit for each checking piece (0, 1 or 2). It
447 /// currently works by calling Position::attacks_to, which is probably
448 /// inefficient. Consider rewriting this function to use the last move
449 /// played, like in non-bitboard versions of Glaurung.
450
451 void Position::find_checkers() {
452
453   Color us = side_to_move();
454   st->checkersBB = attacks_to(king_square(us), opposite_color(us));
455 }
456
457
458 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
459
460 bool Position::pl_move_is_legal(Move m) const {
461
462   // If we're in check, all pseudo-legal moves are legal, because our
463   // check evasion generator only generates true legal moves.
464   return is_check() || pl_move_is_legal(m, pinned_pieces(side_to_move()));
465 }
466
467 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
468
469   assert(is_ok());
470   assert(move_is_ok(m));
471   assert(pinned == pinned_pieces(side_to_move()));
472   assert(!is_check());
473
474   // Castling moves are checked for legality during move generation.
475   if (move_is_castle(m))
476       return true;
477
478   Color us = side_to_move();
479   Square from = move_from(m);
480   Square ksq = king_square(us);
481
482   assert(color_of_piece_on(from) == us);
483   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(us, KING));
484
485   // En passant captures are a tricky special case.  Because they are
486   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
487   // after the move is made
488   if (move_is_ep(m))
489   {
490       Color them = opposite_color(us);
491       Square to = move_to(m);
492       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
493       Bitboard b = occupied_squares();
494
495       assert(to == ep_square());
496       assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
497       assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
498       assert(piece_on(to) == EMPTY);
499
500       clear_bit(&b, from);
501       clear_bit(&b, capsq);
502       set_bit(&b, to);
503
504       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(them))
505             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(them));
506   }
507
508   // If the moving piece is a king, check whether the destination
509   // square is attacked by the opponent.
510   if (from == ksq)
511       return !(square_is_attacked(move_to(m), opposite_color(us)));
512
513   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
514   // is moving along the ray towards or away from the king.
515   return (   !pinned
516           || !bit_is_set(pinned, from)
517           || (direction_between_squares(from, ksq) == direction_between_squares(move_to(m), ksq)));
518 }
519
520
521 /// Position::move_is_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
522
523 bool Position::move_is_check(Move m) const {
524
525   Bitboard dc = discovered_check_candidates(side_to_move());
526   return move_is_check(m, dc);
527 }
528
529 bool Position::move_is_check(Move m, Bitboard dcCandidates) const {
530
531   assert(is_ok());
532   assert(move_is_ok(m));
533   assert(dcCandidates == discovered_check_candidates(side_to_move()));
534
535   Color us = side_to_move();
536   Color them = opposite_color(us);
537   Square from = move_from(m);
538   Square to = move_to(m);
539   Square ksq = king_square(them);
540
541   assert(color_of_piece_on(from) == us);
542   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(them, KING));
543
544   // Proceed according to the type of the moving piece
545   switch (type_of_piece_on(from))
546   {
547   case PAWN:
548
549       if (bit_is_set(pawn_attacks(them, ksq), to)) // Normal check?
550           return true;
551
552       if (   dcCandidates // Discovered check?
553           && bit_is_set(dcCandidates, from)
554           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
555           return true;
556
557       if (move_promotion(m)) // Promotion with check?
558       {
559           Bitboard b = occupied_squares();
560           clear_bit(&b, from);
561
562           switch (move_promotion(m))
563           {
564           case KNIGHT:
565               return bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(to), ksq);
566           case BISHOP:
567               return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
568           case ROOK:
569               return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
570           case QUEEN:
571               return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
572           default:
573               assert(false);
574           }
575       }
576       // En passant capture with check?  We have already handled the case
577       // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
578       // need to handle is the unusual case of a discovered check through the
579       // captured pawn.
580       else if (move_is_ep(m))
581       {
582           Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
583           Bitboard b = occupied_squares();
584           clear_bit(&b, from);
585           clear_bit(&b, capsq);
586           set_bit(&b, to);
587           return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(us))
588                 ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(us));
589       }
590       return false;
591
592   // Test discovered check and normal check according to piece type
593   case KNIGHT:
594     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
595           || bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(ksq), to);
596
597   case BISHOP:
598     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
599           || (direction_is_diagonal(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to));
600
601   case ROOK:
602     return   (dcCandidates && bit_is_set(dcCandidates, from))
603           || (direction_is_straight(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to));
604
605   case QUEEN:
606       // Discovered checks are impossible!
607       assert(!bit_is_set(dcCandidates, from));
608       return (   (direction_is_straight(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to))
609               || (direction_is_diagonal(ksq, to) && bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to)));
610
611   case KING:
612       // Discovered check?
613       if (   bit_is_set(dcCandidates, from)
614           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
615           return true;
616
617       // Castling with check?
618       if (move_is_castle(m))
619       {
620           Square kfrom, kto, rfrom, rto;
621           Bitboard b = occupied_squares();
622           kfrom = from;
623           rfrom = to;
624
625           if (rfrom > kfrom)
626           {
627               kto = relative_square(us, SQ_G1);
628               rto = relative_square(us, SQ_F1);
629           } else {
630               kto = relative_square(us, SQ_C1);
631               rto = relative_square(us, SQ_D1);
632           }
633           clear_bit(&b, kfrom);
634           clear_bit(&b, rfrom);
635           set_bit(&b, rto);
636           set_bit(&b, kto);
637           return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
638       }
639       return false;
640
641   default: // NO_PIECE_TYPE
642       break;
643   }
644   assert(false);
645   return false;
646 }
647
648
649 /// Position::update_checkers() udpates chekers info given the move. It is called
650 /// in do_move() and is faster then find_checkers().
651
652 template<PieceType Piece>
653 inline void Position::update_checkers(Bitboard* pCheckersBB, Square ksq, Square from,
654                                       Square to, Bitboard dcCandidates) {
655
656   const bool Bishop = (Piece == QUEEN || Piece == BISHOP);
657   const bool Rook   = (Piece == QUEEN || Piece == ROOK);
658   const bool Slider = Bishop || Rook;
659
660   // Direct checks
661   if (  (   (Bishop && bit_is_set(BishopPseudoAttacks[ksq], to))
662          || (Rook   && bit_is_set(RookPseudoAttacks[ksq], to)))
663       && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to)) // slow, try to early skip
664       set_bit(pCheckersBB, to);
665
666   else if (   Piece != KING
667            && !Slider
668            && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to))
669       set_bit(pCheckersBB, to);
670
671   // Discovery checks
672   if (Piece != QUEEN && bit_is_set(dcCandidates, from))
673   {
674       if (Piece != ROOK)
675           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<ROOK>(ksq) & rooks_and_queens(side_to_move()));
676
677       if (Piece != BISHOP)
678           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<BISHOP>(ksq) & bishops_and_queens(side_to_move()));
679   }
680 }
681
682
683 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
684 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal.
685 /// Pseudo-legal moves should be filtered out before this function is called.
686
687 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
688
689   do_move(m, newSt, discovered_check_candidates(side_to_move()));
690 }
691
692 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, Bitboard dcCandidates) {
693
694   assert(is_ok());
695   assert(move_is_ok(m));
696
697   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the
698   // ones which are recalculated from scratch anyway, then switch our state
699   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
700   struct ReducedStateInfo {
701     Key key, pawnKey, materialKey;
702     int castleRights, rule50;
703     Square epSquare;
704     Value mgValue, egValue;
705     Value npMaterial[2];
706   };
707
708   memcpy(&newSt, st, sizeof(ReducedStateInfo));
709   newSt.capture = NO_PIECE_TYPE;
710   newSt.previous = st;
711   st = &newSt;
712
713   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
714   // detect repetition draws.
715   history[gamePly] = st->key;
716
717   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
718   // case of non-reversible moves is taken care of later.
719   st->rule50++;
720
721   if (move_is_castle(m))
722       do_castle_move(m);
723   else if (move_promotion(m))
724       do_promotion_move(m);
725   else if (move_is_ep(m))
726       do_ep_move(m);
727   else
728   {
729     Color us = side_to_move();
730     Color them = opposite_color(us);
731     Square from = move_from(m);
732     Square to = move_to(m);
733
734     assert(color_of_piece_on(from) == us);
735     assert(color_of_piece_on(to) == them || piece_on(to) == EMPTY);
736
737     PieceType piece = type_of_piece_on(from);
738
739     st->capture = type_of_piece_on(to);
740
741     if (st->capture)
742       do_capture_move(st->capture, them, to);
743
744     // Move the piece
745     Bitboard move_bb = make_move_bb(from, to);
746     do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
747     do_move_bb(&(byTypeBB[piece]), move_bb);
748     do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
749
750     board[to] = board[from];
751     board[from] = EMPTY;
752
753     // Update hash key
754     st->key ^= zobrist[us][piece][from] ^ zobrist[us][piece][to];
755
756     // Update incremental scores
757     st->mgValue -= pst<MidGame>(us, piece, from);
758     st->mgValue += pst<MidGame>(us, piece, to);
759     st->egValue -= pst<EndGame>(us, piece, from);
760     st->egValue += pst<EndGame>(us, piece, to);
761
762     // If the moving piece was a king, update the king square
763     if (piece == KING)
764         kingSquare[us] = to;
765
766     // Reset en passant square
767     if (st->epSquare != SQ_NONE)
768     {
769         st->key ^= zobEp[st->epSquare];
770         st->epSquare = SQ_NONE;
771     }
772
773     // If the moving piece was a pawn do some special extra work
774     if (piece == PAWN)
775     {
776         // Reset rule 50 draw counter
777         st->rule50 = 0;
778
779         // Update pawn hash key
780         st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
781
782         // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
783         if (abs(int(to) - int(from)) == 16)
784         {
785             if (   (us == WHITE && (pawn_attacks(WHITE, from + DELTA_N) & pawns(BLACK)))
786                 || (us == BLACK && (pawn_attacks(BLACK, from + DELTA_S) & pawns(WHITE))))
787             {
788                 st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
789                 st->key ^= zobEp[st->epSquare];
790             }
791         }
792     }
793
794     // Update piece lists
795     pieceList[us][piece][index[from]] = to;
796     index[to] = index[from];
797
798     // Update castle rights
799     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
800     st->castleRights &= castleRightsMask[from];
801     st->castleRights &= castleRightsMask[to];
802     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
803
804     // Update checkers bitboard, piece must be already moved
805     st->checkersBB = EmptyBoardBB;
806     Square ksq = king_square(them);
807     switch (piece)
808     {
809     case PAWN:   update_checkers<PAWN>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
810     case KNIGHT: update_checkers<KNIGHT>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates); break;
811     case BISHOP: update_checkers<BISHOP>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates); break;
812     case ROOK:   update_checkers<ROOK>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
813     case QUEEN:  update_checkers<QUEEN>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);  break;
814     case KING:   update_checkers<KING>(&(st->checkersBB), ksq, from, to, dcCandidates);   break;
815     default: assert(false); break;
816     }
817   }
818
819   // Finish
820   st->key ^= zobSideToMove;
821   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
822   gamePly++;
823
824   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
825   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
826
827   assert(is_ok());
828 }
829
830
831 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
832 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
833
834 void Position::do_capture_move(PieceType capture, Color them, Square to) {
835
836     assert(capture != KING);
837
838     // Remove captured piece
839     clear_bit(&(byColorBB[them]), to);
840     clear_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
841     clear_bit(&(byTypeBB[0]), to);
842
843     // Update hash key
844     st->key ^= zobrist[them][capture][to];
845
846     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key
847     if (capture == PAWN)
848         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][to];
849
850     // Update incremental scores
851     st->mgValue -= pst<MidGame>(them, capture, to);
852     st->egValue -= pst<EndGame>(them, capture, to);
853
854     // Update material
855     if (capture != PAWN)
856         st->npMaterial[them] -= piece_value_midgame(capture);
857
858     // Update material hash key
859     st->materialKey ^= zobMaterial[them][capture][pieceCount[them][capture]];
860
861     // Update piece count
862     pieceCount[them][capture]--;
863
864     // Update piece list
865     pieceList[them][capture][index[to]] = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
866     index[pieceList[them][capture][index[to]]] = index[to];
867
868     // Reset rule 50 counter
869     st->rule50 = 0;
870 }
871
872
873 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
874 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
875 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
876 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
877
878 void Position::do_castle_move(Move m) {
879
880   assert(is_ok());
881   assert(move_is_ok(m));
882   assert(move_is_castle(m));
883
884   Color us = side_to_move();
885   Color them = opposite_color(us);
886
887   // Find source squares for king and rook
888   Square kfrom = move_from(m);
889   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
890   Square kto, rto;
891
892   assert(piece_on(kfrom) == piece_of_color_and_type(us, KING));
893   assert(piece_on(rfrom) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
894
895   // Find destination squares for king and rook
896   if (rfrom > kfrom) // O-O
897   {
898       kto = relative_square(us, SQ_G1);
899       rto = relative_square(us, SQ_F1);
900   } else { // O-O-O
901       kto = relative_square(us, SQ_C1);
902       rto = relative_square(us, SQ_D1);
903   }
904
905   // Remove pieces from source squares
906   clear_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
907   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
908   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
909   clear_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
910   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
911   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
912
913   // Put pieces on destination squares
914   set_bit(&(byColorBB[us]), kto);
915   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
916   set_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
917   set_bit(&(byColorBB[us]), rto);
918   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
919   set_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
920
921   // Update board array
922   board[kfrom] = board[rfrom] = EMPTY;
923   board[kto] = piece_of_color_and_type(us, KING);
924   board[rto] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
925
926   // Update king square
927   kingSquare[us] = kto;
928
929   // Update piece lists
930   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
931   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
932   int tmp = index[rfrom];
933   index[kto] = index[kfrom];
934   index[rto] = tmp;
935
936   // Update incremental scores
937   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, KING, kfrom);
938   st->mgValue += pst<MidGame>(us, KING, kto);
939   st->egValue -= pst<EndGame>(us, KING, kfrom);
940   st->egValue += pst<EndGame>(us, KING, kto);
941   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, ROOK, rfrom);
942   st->mgValue += pst<MidGame>(us, ROOK, rto);
943   st->egValue -= pst<EndGame>(us, ROOK, rfrom);
944   st->egValue += pst<EndGame>(us, ROOK, rto);
945
946   // Update hash key
947   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
948   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
949
950   // Clear en passant square
951   if (st->epSquare != SQ_NONE)
952   {
953       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
954       st->epSquare = SQ_NONE;
955   }
956
957   // Update castling rights
958   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
959   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
960   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
961
962   // Reset rule 50 counter
963   st->rule50 = 0;
964
965   // Update checkers BB
966   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
967 }
968
969
970 /// Position::do_promotion_move() is a private method used to make a promotion
971 /// move. It is called from the main Position::do_move function.
972
973 void Position::do_promotion_move(Move m) {
974
975   Color us, them;
976   Square from, to;
977   PieceType promotion;
978
979   assert(is_ok());
980   assert(move_is_ok(m));
981   assert(move_promotion(m));
982
983   us = side_to_move();
984   them = opposite_color(us);
985   from = move_from(m);
986   to = move_to(m);
987
988   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
989   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
990   assert(color_of_piece_on(to) == them || square_is_empty(to));
991
992   st->capture = type_of_piece_on(to);
993
994   if (st->capture)
995       do_capture_move(st->capture, them, to);
996
997   // Remove pawn
998   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
999   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1000   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1001   board[from] = EMPTY;
1002
1003   // Insert promoted piece
1004   promotion = move_promotion(m);
1005   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1006   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1007   set_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1008   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1009   board[to] = piece_of_color_and_type(us, promotion);
1010
1011   // Update hash key
1012   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][promotion][to];
1013
1014   // Update pawn hash key
1015   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from];
1016
1017   // Update material key
1018   st->materialKey ^= zobMaterial[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1019   st->materialKey ^= zobMaterial[us][promotion][pieceCount[us][promotion]+1];
1020
1021   // Update piece counts
1022   pieceCount[us][PAWN]--;
1023   pieceCount[us][promotion]++;
1024
1025   // Update piece lists
1026   pieceList[us][PAWN][index[from]] = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1027   index[pieceList[us][PAWN][index[from]]] = index[from];
1028   pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1] = to;
1029   index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
1030
1031   // Update incremental scores
1032   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1033   st->mgValue += pst<MidGame>(us, promotion, to);
1034   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1035   st->egValue += pst<EndGame>(us, promotion, to);
1036
1037   // Update material
1038   st->npMaterial[us] += piece_value_midgame(promotion);
1039
1040   // Clear the en passant square
1041   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1042   {
1043       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1044       st->epSquare = SQ_NONE;
1045   }
1046
1047   // Update castle rights
1048   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1049   st->castleRights &= castleRightsMask[to];
1050   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1051
1052   // Reset rule 50 counter
1053   st->rule50 = 0;
1054
1055   // Update checkers BB
1056   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1057 }
1058
1059
1060 /// Position::do_ep_move() is a private method used to make an en passant
1061 /// capture. It is called from the main Position::do_move function.
1062
1063 void Position::do_ep_move(Move m) {
1064
1065   Color us, them;
1066   Square from, to, capsq;
1067
1068   assert(is_ok());
1069   assert(move_is_ok(m));
1070   assert(move_is_ep(m));
1071
1072   us = side_to_move();
1073   them = opposite_color(us);
1074   from = move_from(m);
1075   to = move_to(m);
1076   capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1077
1078   assert(to == st->epSquare);
1079   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1080   assert(piece_on(to) == EMPTY);
1081   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1082   assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
1083
1084   // Remove captured pawn
1085   clear_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1086   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1087   clear_bit(&(byTypeBB[0]), capsq); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1088   board[capsq] = EMPTY;
1089
1090   // Move capturing pawn
1091   Bitboard move_bb = make_move_bb(from, to);
1092   do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
1093   do_move_bb(&(byTypeBB[PAWN]), move_bb);
1094   do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1095   board[to] = board[from];
1096   board[from] = EMPTY;
1097
1098   // Update material hash key
1099   st->materialKey ^= zobMaterial[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1100
1101   // Update piece count
1102   pieceCount[them][PAWN]--;
1103
1104   // Update piece list
1105   pieceList[us][PAWN][index[from]] = to;
1106   index[to] = index[from];
1107   pieceList[them][PAWN][index[capsq]] = pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1108   index[pieceList[them][PAWN][index[capsq]]] = index[capsq];
1109
1110   // Update hash key
1111   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1112   st->key ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1113   st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1114
1115   // Update pawn hash key
1116   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1117   st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1118
1119   // Update incremental scores
1120   st->mgValue -= pst<MidGame>(them, PAWN, capsq);
1121   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1122   st->mgValue += pst<MidGame>(us, PAWN, to);
1123   st->egValue -= pst<EndGame>(them, PAWN, capsq);
1124   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1125   st->egValue += pst<EndGame>(us, PAWN, to);
1126
1127   // Reset en passant square
1128   st->epSquare = SQ_NONE;
1129
1130   // Reset rule 50 counter
1131   st->rule50 = 0;
1132
1133   // Update checkers BB
1134   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1135 }
1136
1137
1138 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1139 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1140
1141 void Position::undo_move(Move m) {
1142
1143   assert(is_ok());
1144   assert(move_is_ok(m));
1145
1146   gamePly--;
1147   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1148
1149   if (move_is_castle(m))
1150       undo_castle_move(m);
1151   else if (move_promotion(m))
1152       undo_promotion_move(m);
1153   else if (move_is_ep(m))
1154       undo_ep_move(m);
1155   else
1156   {
1157       Color us, them;
1158       Square from, to;
1159       PieceType piece;
1160
1161       us = side_to_move();
1162       them = opposite_color(us);
1163       from = move_from(m);
1164       to = move_to(m);
1165
1166       assert(piece_on(from) == EMPTY);
1167       assert(color_of_piece_on(to) == us);
1168
1169       // Put the piece back at the source square
1170       Bitboard move_bb = make_move_bb(to, from);
1171       piece = type_of_piece_on(to);
1172       do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
1173       do_move_bb(&(byTypeBB[piece]), move_bb);
1174       do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1175       board[from] = piece_of_color_and_type(us, piece);
1176
1177       // If the moving piece was a king, update the king square
1178       if (piece == KING)
1179           kingSquare[us] = from;
1180
1181       // Update piece list
1182       pieceList[us][piece][index[to]] = from;
1183       index[from] = index[to];
1184
1185       if (st->capture)
1186       {
1187           assert(st->capture != KING);
1188
1189           // Restore the captured piece
1190           set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1191           set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1192           set_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1193           board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1194
1195           // Update piece list
1196           pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1197           index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1198
1199           // Update piece count
1200           pieceCount[them][st->capture]++;
1201       } else
1202           board[to] = EMPTY;
1203   }
1204
1205   // Finally point our state pointer back to the previous state
1206   st = st->previous;
1207
1208   assert(is_ok());
1209 }
1210
1211
1212 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1213 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1214 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1215 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1216
1217 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1218
1219   assert(move_is_ok(m));
1220   assert(move_is_castle(m));
1221
1222   // When we have arrived here, some work has already been done by
1223   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1224   // so the code below is correct.
1225   Color us = side_to_move();
1226
1227   // Find source squares for king and rook
1228   Square kfrom = move_from(m);
1229   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1230   Square kto, rto;
1231
1232   // Find destination squares for king and rook
1233   if (rfrom > kfrom) // O-O
1234   {
1235       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1236       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1237   } else { // O-O-O
1238       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1239       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1240   }
1241
1242   assert(piece_on(kto) == piece_of_color_and_type(us, KING));
1243   assert(piece_on(rto) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
1244
1245   // Remove pieces from destination squares
1246   clear_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1247   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1248   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1249   clear_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1250   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1251   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1252
1253   // Put pieces on source squares
1254   set_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1255   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1256   set_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1257   set_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1258   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1259   set_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1260
1261   // Update board
1262   board[rto] = board[kto] = EMPTY;
1263   board[rfrom] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
1264   board[kfrom] = piece_of_color_and_type(us, KING);
1265
1266   // Update king square
1267   kingSquare[us] = kfrom;
1268
1269   // Update piece lists
1270   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1271   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1272   int tmp = index[rto];  // Necessary because we may have rto == kfrom in FRC.
1273   index[kfrom] = index[kto];
1274   index[rfrom] = tmp;
1275 }
1276
1277
1278 /// Position::undo_promotion_move() is a private method used to unmake a
1279 /// promotion move. It is called from the main Position::do_move
1280 /// function.
1281
1282 void Position::undo_promotion_move(Move m) {
1283
1284   Color us, them;
1285   Square from, to;
1286   PieceType promotion;
1287
1288   assert(move_is_ok(m));
1289   assert(move_promotion(m));
1290
1291   // When we have arrived here, some work has already been done by
1292   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1293   // so the code below is correct.
1294   us = side_to_move();
1295   them = opposite_color(us);
1296   from = move_from(m);
1297   to = move_to(m);
1298
1299   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1300   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1301
1302   // Remove promoted piece
1303   promotion = move_promotion(m);
1304   assert(piece_on(to)==piece_of_color_and_type(us, promotion));
1305   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1306   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1307   clear_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1308   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1309
1310   // Insert pawn at source square
1311   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1312   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1313   set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1314   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1315
1316   // Update piece list
1317   pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = from;
1318   index[from] = pieceCount[us][PAWN];
1319   pieceList[us][promotion][index[to]] =
1320     pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1];
1321   index[pieceList[us][promotion][index[to]]] = index[to];
1322
1323   // Update piece counts
1324   pieceCount[us][promotion]--;
1325   pieceCount[us][PAWN]++;
1326
1327   if (st->capture)
1328   {
1329       assert(st->capture != KING);
1330
1331       // Insert captured piece:
1332       set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1333       set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1334       set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1335       board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1336
1337       // Update piece list
1338       pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1339       index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1340
1341       // Update piece count
1342       pieceCount[them][st->capture]++;
1343   } else
1344       board[to] = EMPTY;
1345 }
1346
1347
1348 /// Position::undo_ep_move() is a private method used to unmake an en passant
1349 /// capture. It is called from the main Position::undo_move function.
1350
1351 void Position::undo_ep_move(Move m) {
1352
1353   assert(move_is_ok(m));
1354   assert(move_is_ep(m));
1355
1356   // When we have arrived here, some work has already been done by
1357   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1358   // so the code below is correct.
1359   Color us = side_to_move();
1360   Color them = opposite_color(us);
1361   Square from = move_from(m);
1362   Square to = move_to(m);
1363   Square capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1364
1365   assert(to == st->previous->epSquare);
1366   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1367   assert(piece_on(to) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1368   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1369   assert(piece_on(capsq) == EMPTY);
1370
1371   // Restore captured pawn
1372   set_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1373   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1374   set_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1375   board[capsq] = piece_of_color_and_type(them, PAWN);
1376
1377   // Move capturing pawn back to source square
1378   Bitboard move_bb = make_move_bb(to, from);
1379   do_move_bb(&(byColorBB[us]), move_bb);
1380   do_move_bb(&(byTypeBB[PAWN]), move_bb);
1381   do_move_bb(&(byTypeBB[0]), move_bb);
1382   board[to] = EMPTY;
1383   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1384
1385   // Update piece list
1386   pieceList[us][PAWN][index[to]] = from;
1387   index[from] = index[to];
1388   pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]] = capsq;
1389   index[capsq] = pieceCount[them][PAWN];
1390
1391   // Update piece count
1392   pieceCount[them][PAWN]++;
1393 }
1394
1395
1396 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1397 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1398
1399 void Position::do_null_move(StateInfo& backupSt) {
1400
1401   assert(is_ok());
1402   assert(!is_check());
1403
1404   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1405   // StateInfo object.
1406   // Note that differently from normal case here backupSt is actually used as
1407   // a backup storage not as a new state to be used.
1408   backupSt.epSquare = st->epSquare;
1409   backupSt.key = st->key;
1410   backupSt.mgValue = st->mgValue;
1411   backupSt.egValue = st->egValue;
1412   backupSt.previous = st->previous;
1413   st->previous = &backupSt;
1414
1415   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1416   // detect repetition draws.
1417   history[gamePly] = st->key;
1418
1419   // Update the necessary information
1420   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1421   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1422       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1423
1424   st->epSquare = SQ_NONE;
1425   st->rule50++;
1426   gamePly++;
1427   st->key ^= zobSideToMove;
1428
1429   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1430   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1431
1432   assert(is_ok());
1433 }
1434
1435
1436 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1437
1438 void Position::undo_null_move() {
1439
1440   assert(is_ok());
1441   assert(!is_check());
1442
1443   // Restore information from the our backup StateInfo object
1444   st->epSquare = st->previous->epSquare;
1445   st->key = st->previous->key;
1446   st->mgValue = st->previous->mgValue;
1447   st->egValue = st->previous->egValue;
1448   st->previous = st->previous->previous;
1449
1450   // Update the necessary information
1451   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1452   st->rule50--;
1453   gamePly--;
1454
1455   assert(is_ok());
1456 }
1457
1458
1459 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1460 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1461 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1462 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1463 /// not yet understand promotions captures.
1464
1465 int Position::see(Square to) const {
1466
1467   assert(square_is_ok(to));
1468   return see(SQ_NONE, to);
1469 }
1470
1471 int Position::see(Move m) const {
1472
1473   assert(move_is_ok(m));
1474   return see(move_from(m), move_to(m));
1475 }
1476
1477 int Position::see(Square from, Square to) const {
1478
1479   // Material values
1480   static const int seeValues[18] = {
1481     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1482        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1483     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1484        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1485     0, 0
1486   };
1487
1488   Bitboard attackers, stmAttackers, occ, b;
1489
1490   assert(square_is_ok(from) || from == SQ_NONE);
1491   assert(square_is_ok(to));
1492
1493   // Initialize colors
1494   Color us = (from != SQ_NONE ? color_of_piece_on(from) : opposite_color(color_of_piece_on(to)));
1495   Color them = opposite_color(us);
1496
1497   // Initialize pieces
1498   Piece piece = piece_on(from);
1499   Piece capture = piece_on(to);
1500
1501   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1502   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1503   occ = occupied_squares();
1504
1505   // Handle en passant moves
1506   if (st->epSquare == to && type_of_piece_on(from) == PAWN)
1507   {
1508       assert(capture == EMPTY);
1509
1510       Square capQq = (side_to_move() == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1511       capture = piece_on(capQq);
1512       assert(type_of_piece_on(capQq) == PAWN);
1513
1514       // Remove the captured pawn
1515       clear_bit(&occ, capQq);
1516   }
1517
1518   while (true)
1519   {
1520       clear_bit(&occ, from);
1521       attackers =  (rook_attacks_bb(to, occ)   & rooks_and_queens())
1522                  | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens())
1523                  | (piece_attacks<KNIGHT>(to)  & knights())
1524                  | (piece_attacks<KING>(to)    & kings())
1525                  | (pawn_attacks(WHITE, to)    & pawns(BLACK))
1526                  | (pawn_attacks(BLACK, to)    & pawns(WHITE));
1527
1528       if (from != SQ_NONE)
1529           break;
1530
1531       // If we don't have any attacker we are finished
1532       if ((attackers & pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
1533           return 0;
1534
1535       // Locate the least valuable attacker to the destination square
1536       // and use it to initialize from square.
1537       PieceType pt;
1538       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt)); pt++)
1539           assert(pt < KING);
1540
1541       from = first_1(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt));
1542       piece = piece_on(from);
1543   }
1544
1545   // If the opponent has no attackers we are finished
1546   stmAttackers = attackers & pieces_of_color(them);
1547   if (!stmAttackers)
1548       return seeValues[capture];
1549
1550   attackers &= occ; // Remove the moving piece
1551
1552   // The destination square is defended, which makes things rather more
1553   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1554   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1555   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1556   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1557   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1558   int lastCapturingPieceValue = seeValues[piece];
1559   int swapList[32], n = 1;
1560   Color c = them;
1561   PieceType pt;
1562
1563   swapList[0] = seeValues[capture];
1564
1565   do {
1566       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1567       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1568       // that the side to move still has at least one attacker left.
1569       for (pt = PAWN; !(stmAttackers & pieces_of_type(pt)); pt++)
1570           assert(pt < KING);
1571
1572       // Remove the attacker we just found from the 'attackers' bitboard,
1573       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1574       b = stmAttackers & pieces_of_type(pt);
1575       occ ^= (b & (~b + 1));
1576       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occ) & rooks_and_queens())
1577                   | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens());
1578
1579       attackers &= occ;
1580
1581       // Add the new entry to the swap list
1582       assert(n < 32);
1583       swapList[n] = -swapList[n - 1] + lastCapturingPieceValue;
1584       n++;
1585
1586       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to move
1587       // before beginning the next iteration
1588       lastCapturingPieceValue = seeValues[pt];
1589       c = opposite_color(c);
1590       stmAttackers = attackers & pieces_of_color(c);
1591
1592       // Stop after a king capture
1593       if (pt == KING && stmAttackers)
1594       {
1595           assert(n < 32);
1596           swapList[n++] = 100;
1597           break;
1598       }
1599   } while (stmAttackers);
1600
1601   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1602   // achievable score from the point of view of the side to move
1603   while (--n)
1604       swapList[n-1] = Min(-swapList[n], swapList[n-1]);
1605
1606   return swapList[0];
1607 }
1608
1609
1610 /// Position::setStartState() copies the content of the argument
1611 /// inside startState and makes st point to it. This is needed
1612 /// when the st pointee could become stale, as example because
1613 /// the caller is about to going out of scope.
1614
1615 void Position::setStartState(const StateInfo& s) {
1616
1617   startState = s;
1618   st = &startState;
1619 }
1620
1621
1622 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1623 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1624
1625 void Position::clear() {
1626
1627   st = &startState;
1628   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1629   st->epSquare = SQ_NONE;
1630
1631   memset(index, 0, sizeof(int) * 64);
1632   memset(byColorBB, 0, sizeof(Bitboard) * 2);
1633
1634   for (int i = 0; i < 64; i++)
1635       board[i] = EMPTY;
1636
1637   for (int i = 0; i < 7; i++)
1638   {
1639       byTypeBB[i] = EmptyBoardBB;
1640       pieceCount[0][i] = pieceCount[1][i] = 0;
1641       for (int j = 0; j < 8; j++)
1642           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1643   }
1644
1645   sideToMove = WHITE;
1646   gamePly = 0;
1647   initialKFile = FILE_E;
1648   initialKRFile = FILE_H;
1649   initialQRFile = FILE_A;
1650 }
1651
1652
1653 /// Position::reset_game_ply() simply sets gamePly to 0. It is used from the
1654 /// UCI interface code, whenever a non-reversible move is made in a
1655 /// 'position fen <fen> moves m1 m2 ...' command.  This makes it possible
1656 /// for the program to handle games of arbitrary length, as long as the GUI
1657 /// handles draws by the 50 move rule correctly.
1658
1659 void Position::reset_game_ply() {
1660
1661   gamePly = 0;
1662 }
1663
1664
1665 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1666 /// updating the board array, bitboards, and piece counts.
1667
1668 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1669
1670   Color c = color_of_piece(p);
1671   PieceType pt = type_of_piece(p);
1672
1673   board[s] = p;
1674   index[s] = pieceCount[c][pt];
1675   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1676
1677   set_bit(&(byTypeBB[pt]), s);
1678   set_bit(&(byColorBB[c]), s);
1679   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1680
1681   pieceCount[c][pt]++;
1682
1683   if (pt == KING)
1684       kingSquare[c] = s;
1685 }
1686
1687
1688 /// Position::allow_oo() gives the given side the right to castle kingside.
1689 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1690
1691 void Position::allow_oo(Color c) {
1692
1693   st->castleRights |= (1 + int(c));
1694 }
1695
1696
1697 /// Position::allow_ooo() gives the given side the right to castle queenside.
1698 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1699
1700 void Position::allow_ooo(Color c) {
1701
1702   st->castleRights |= (4 + 4*int(c));
1703 }
1704
1705
1706 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1707 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1708 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1709 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1710
1711 Key Position::compute_key() const {
1712
1713   Key result = Key(0ULL);
1714
1715   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1716       if (square_is_occupied(s))
1717           result ^= zobrist[color_of_piece_on(s)][type_of_piece_on(s)][s];
1718
1719   if (ep_square() != SQ_NONE)
1720       result ^= zobEp[ep_square()];
1721
1722   result ^= zobCastle[st->castleRights];
1723   if (side_to_move() == BLACK)
1724       result ^= zobSideToMove;
1725
1726   return result;
1727 }
1728
1729
1730 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1731 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1732 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1733 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1734 /// debug mode.
1735
1736 Key Position::compute_pawn_key() const {
1737
1738   Key result = Key(0ULL);
1739   Bitboard b;
1740   Square s;
1741
1742   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1743   {
1744       b = pawns(c);
1745       while(b)
1746       {
1747           s = pop_1st_bit(&b);
1748           result ^= zobrist[c][PAWN][s];
1749       }
1750   }
1751   return result;
1752 }
1753
1754
1755 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1756 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1757 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1758 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1759 /// debug mode.
1760
1761 Key Position::compute_material_key() const {
1762
1763   Key result = Key(0ULL);
1764   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1765       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1766       {
1767           int count = piece_count(c, pt);
1768           for (int i = 0; i <= count; i++)
1769               result ^= zobMaterial[c][pt][i];
1770       }
1771   return result;
1772 }
1773
1774
1775 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1776 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1777 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1778 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1779 template<Position::GamePhase Phase>
1780 Value Position::compute_value() const {
1781
1782   Value result = Value(0);
1783   Bitboard b;
1784   Square s;
1785
1786   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1787       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1788       {
1789           b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1790           while(b)
1791           {
1792               s = pop_1st_bit(&b);
1793               assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1794               result += pst<Phase>(c, pt, s);
1795           }
1796       }
1797
1798   const Value TempoValue = (Phase == MidGame ? TempoValueMidgame : TempoValueEndgame);
1799   result += (side_to_move() == WHITE)? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2;
1800   return result;
1801 }
1802
1803
1804 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1805 /// game material score for the given side. Material scores are updated
1806 /// incrementally during the search, this function is only used while
1807 /// initializing a new Position object.
1808
1809 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1810
1811   Value result = Value(0);
1812
1813   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1814   {
1815       Bitboard b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1816       while (b)
1817       {
1818           assert(piece_on(first_1(b)) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1819           pop_1st_bit(&b);
1820           result += piece_value_midgame(pt);
1821       }
1822   }
1823   return result;
1824 }
1825
1826
1827 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1828 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1829 /// must be done by the search.
1830
1831 bool Position::is_draw() const {
1832
1833   // Draw by material?
1834   if (   !pawns()
1835       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1836       return true;
1837
1838   // Draw by the 50 moves rule?
1839   if (st->rule50 > 100 || (st->rule50 == 100 && !is_check()))
1840       return true;
1841
1842   // Draw by repetition?
1843   for (int i = 2; i < Min(gamePly, st->rule50); i += 2)
1844       if (history[gamePly - i] == st->key)
1845           return true;
1846
1847   return false;
1848 }
1849
1850
1851 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1852 /// side to move is checkmated.
1853
1854 bool Position::is_mate() const {
1855
1856   MoveStack moves[256];
1857
1858   return is_check() && !generate_evasions(*this, moves, pinned_pieces(sideToMove));
1859 }
1860
1861
1862 /// Position::has_mate_threat() tests whether a given color has a mate in one
1863 /// from the current position.
1864
1865 bool Position::has_mate_threat(Color c) {
1866
1867   StateInfo st1, st2;
1868   Color stm = side_to_move();
1869
1870   if (is_check())
1871       return false;
1872
1873   // If the input color is not equal to the side to move, do a null move
1874   if (c != stm)
1875       do_null_move(st1);
1876
1877   MoveStack mlist[120];
1878   int count;
1879   bool result = false;
1880   Bitboard dc = discovered_check_candidates(sideToMove);
1881   Bitboard pinned = pinned_pieces(sideToMove);
1882
1883   // Generate pseudo-legal non-capture and capture check moves
1884   count = generate_non_capture_checks(*this, mlist, dc);
1885   count += generate_captures(*this, mlist + count);
1886
1887   // Loop through the moves, and see if one of them is mate
1888   for (int i = 0; i < count; i++)
1889   {
1890       Move move = mlist[i].move;
1891
1892       if (!pl_move_is_legal(move, pinned))
1893           continue;
1894
1895       do_move(move, st2);
1896       if (is_mate())
1897           result = true;
1898
1899       undo_move(move);
1900   }
1901
1902   // Undo null move, if necessary
1903   if (c != stm)
1904       undo_null_move();
1905
1906   return result;
1907 }
1908
1909
1910 /// Position::init_zobrist() is a static member function which initializes the
1911 /// various arrays used to compute hash keys.
1912
1913 void Position::init_zobrist() {
1914
1915   for (int i = 0; i < 2; i++)
1916       for (int j = 0; j < 8; j++)
1917           for (int k = 0; k < 64; k++)
1918               zobrist[i][j][k] = Key(genrand_int64());
1919
1920   for (int i = 0; i < 64; i++)
1921       zobEp[i] = Key(genrand_int64());
1922
1923   for (int i = 0; i < 16; i++)
1924       zobCastle[i] = genrand_int64();
1925
1926   zobSideToMove = genrand_int64();
1927
1928   for (int i = 0; i < 2; i++)
1929       for (int j = 0; j < 8; j++)
1930           for (int k = 0; k < 16; k++)
1931               zobMaterial[i][j][k] = (k > 0)? Key(genrand_int64()) : Key(0LL);
1932
1933   for (int i = 0; i < 16; i++)
1934       zobMaterial[0][KING][i] = zobMaterial[1][KING][i] = Key(0ULL);
1935 }
1936
1937
1938 /// Position::init_piece_square_tables() initializes the piece square tables.
1939 /// This is a two-step operation:  First, the white halves of the tables are
1940 /// copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays, with a small random number
1941 /// added to each entry if the "Randomness" UCI parameter is non-zero.
1942 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
1943 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
1944
1945 void Position::init_piece_square_tables() {
1946
1947   int r = get_option_value_int("Randomness"), i;
1948   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1949       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
1950       {
1951           i = (r == 0)? 0 : (genrand_int32() % (r*2) - r);
1952           MgPieceSquareTable[p][s] = Value(MgPST[p][s] + i);
1953           EgPieceSquareTable[p][s] = Value(EgPST[p][s] + i);
1954       }
1955
1956   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1957       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
1958       {
1959           MgPieceSquareTable[p][s] = -MgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
1960           EgPieceSquareTable[p][s] = -EgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
1961       }
1962 }
1963
1964
1965 /// Position::flipped_copy() makes a copy of the input position, but with
1966 /// the white and black sides reversed. This is only useful for debugging,
1967 /// especially for finding evaluation symmetry bugs.
1968
1969 void Position::flipped_copy(const Position &pos) {
1970
1971   assert(pos.is_ok());
1972
1973   clear();
1974
1975   // Board
1976   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1977       if (!pos.square_is_empty(s))
1978           put_piece(Piece(int(pos.piece_on(s)) ^ 8), flip_square(s));
1979
1980   // Side to move
1981   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
1982
1983   // Castling rights
1984   if (pos.can_castle_kingside(WHITE))  allow_oo(BLACK);
1985   if (pos.can_castle_queenside(WHITE)) allow_ooo(BLACK);
1986   if (pos.can_castle_kingside(BLACK))  allow_oo(WHITE);
1987   if (pos.can_castle_queenside(BLACK)) allow_ooo(WHITE);
1988
1989   initialKFile  = pos.initialKFile;
1990   initialKRFile = pos.initialKRFile;
1991   initialQRFile = pos.initialQRFile;
1992
1993   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
1994       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
1995
1996   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO | WHITE_OOO);
1997   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO | BLACK_OOO);
1998   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OO;
1999   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OO;
2000   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OOO;
2001   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OOO;
2002
2003   // En passant square
2004   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
2005       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
2006
2007   // Checkers
2008   find_checkers();
2009
2010   // Hash keys
2011   st->key = compute_key();
2012   st->pawnKey = compute_pawn_key();
2013   st->materialKey = compute_material_key();
2014
2015   // Incremental scores
2016   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
2017   st->egValue = compute_value<EndGame>();
2018
2019   // Material
2020   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
2021   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
2022
2023   assert(is_ok());
2024 }
2025
2026
2027 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
2028 /// This is meant to be helpful when debugging.
2029
2030 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
2031
2032   // What features of the position should be verified?
2033   static const bool debugBitboards = false;
2034   static const bool debugKingCount = false;
2035   static const bool debugKingCapture = false;
2036   static const bool debugCheckerCount = false;
2037   static const bool debugKey = false;
2038   static const bool debugMaterialKey = false;
2039   static const bool debugPawnKey = false;
2040   static const bool debugIncrementalEval = false;
2041   static const bool debugNonPawnMaterial = false;
2042   static const bool debugPieceCounts = false;
2043   static const bool debugPieceList = false;
2044
2045   if (failedStep) *failedStep = 1;
2046
2047   // Side to move OK?
2048   if (!color_is_ok(side_to_move()))
2049       return false;
2050
2051   // Are the king squares in the position correct?
2052   if (failedStep) (*failedStep)++;
2053   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
2054       return false;
2055
2056   if (failedStep) (*failedStep)++;
2057   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
2058       return false;
2059
2060   // Castle files OK?
2061   if (failedStep) (*failedStep)++;
2062   if (!file_is_ok(initialKRFile))
2063       return false;
2064
2065   if (!file_is_ok(initialQRFile))
2066       return false;
2067
2068   // Do both sides have exactly one king?
2069   if (failedStep) (*failedStep)++;
2070   if (debugKingCount)
2071   {
2072       int kingCount[2] = {0, 0};
2073       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2074           if (type_of_piece_on(s) == KING)
2075               kingCount[color_of_piece_on(s)]++;
2076
2077       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
2078           return false;
2079   }
2080
2081   // Can the side to move capture the opponent's king?
2082   if (failedStep) (*failedStep)++;
2083   if (debugKingCapture)
2084   {
2085       Color us = side_to_move();
2086       Color them = opposite_color(us);
2087       Square ksq = king_square(them);
2088       if (square_is_attacked(ksq, us))
2089           return false;
2090   }
2091
2092   // Is there more than 2 checkers?
2093   if (failedStep) (*failedStep)++;
2094   if (debugCheckerCount && count_1s(st->checkersBB) > 2)
2095       return false;
2096
2097   // Bitboards OK?
2098   if (failedStep) (*failedStep)++;
2099   if (debugBitboards)
2100   {
2101       // The intersection of the white and black pieces must be empty
2102       if ((pieces_of_color(WHITE) & pieces_of_color(BLACK)) != EmptyBoardBB)
2103           return false;
2104
2105       // The union of the white and black pieces must be equal to all
2106       // occupied squares
2107       if ((pieces_of_color(WHITE) | pieces_of_color(BLACK)) != occupied_squares())
2108           return false;
2109
2110       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
2111       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
2112           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
2113               if (p1 != p2 && (pieces_of_type(p1) & pieces_of_type(p2)))
2114                   return false;
2115   }
2116
2117   // En passant square OK?
2118   if (failedStep) (*failedStep)++;
2119   if (ep_square() != SQ_NONE)
2120   {
2121       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
2122       // side to move.
2123       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
2124           return false;
2125   }
2126
2127   // Hash key OK?
2128   if (failedStep) (*failedStep)++;
2129   if (debugKey && st->key != compute_key())
2130       return false;
2131
2132   // Pawn hash key OK?
2133   if (failedStep) (*failedStep)++;
2134   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
2135       return false;
2136
2137   // Material hash key OK?
2138   if (failedStep) (*failedStep)++;
2139   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
2140       return false;
2141
2142   // Incremental eval OK?
2143   if (failedStep) (*failedStep)++;
2144   if (debugIncrementalEval)
2145   {
2146       if (st->mgValue != compute_value<MidGame>())
2147           return false;
2148
2149       if (st->egValue != compute_value<EndGame>())
2150           return false;
2151   }
2152
2153   // Non-pawn material OK?
2154   if (failedStep) (*failedStep)++;
2155   if (debugNonPawnMaterial)
2156   {
2157       if (st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
2158           return false;
2159
2160       if (st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
2161           return false;
2162   }
2163
2164   // Piece counts OK?
2165   if (failedStep) (*failedStep)++;
2166   if (debugPieceCounts)
2167       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2168           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2169               if (pieceCount[c][pt] != count_1s(pieces_of_color_and_type(c, pt)))
2170                   return false;
2171
2172   if (failedStep) (*failedStep)++;
2173   if (debugPieceList)
2174   {
2175       for(Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2176           for(PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2177               for(int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
2178               {
2179                   if (piece_on(piece_list(c, pt, i)) != piece_of_color_and_type(c, pt))
2180                       return false;
2181
2182                   if (index[piece_list(c, pt, i)] != i)
2183                       return false;
2184               }
2185   }
2186   if (failedStep) *failedStep = 0;
2187   return true;
2188 }