git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/position.cpp

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008 Marco Costalba
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20
  21 ////
  22 //// Includes
  23 ////
  24
  25 #include <cassert>
  26 #include <cstring>
  27 #include <fstream>
  28 #include <iostream>
  29
  30 #include "mersenne.h"
  31 #include "movegen.h"
  32 #include "movepick.h"
  33 #include "position.h"
  34 #include "psqtab.h"
  35 #include "san.h"
  36 #include "ucioption.h"
  37
  38
  39 ////
  40 //// Variables
  41 ////
  42
  43 extern SearchStack EmptySearchStack;
  44
  45 int Position::castleRightsMask[64];
  46
  47 Key Position::zobrist[2][8][64];
  48 Key Position::zobEp[64];
  49 Key Position::zobCastle[16];
  50 Key Position::zobMaterial[2][8][16];
  51 Key Position::zobSideToMove;
  52
  53 Value Position::MgPieceSquareTable[16][64];
  54 Value Position::EgPieceSquareTable[16][64];
  55
  56 static bool RequestPending = false;
  57
  58 ////
  59 //// Functions
  60 ////
  61
  62 /// Constructors
  63
  64 Position::Position(const Position& pos) {
  65   copy(pos);
  66 }
  67
  68 Position::Position(const std::string& fen) {
  69   from_fen(fen);
  70 }
  71
  72
  73 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
  74 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
  75 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
  76
  77 void Position::from_fen(const std::string& fen) {
  78
  79   static const std::string pieceLetters = "KQRBNPkqrbnp";
  80   static const Piece pieces[] = { WK, WQ, WR, WB, WN, WP, BK, BQ, BR, BB, BN, BP };
  81
  82   clear();
  83
  84   // Board
  85   Rank rank = RANK_8;
  86   File file = FILE_A;
  87   size_t i = 0;
  88   for ( ; fen[i] != ' '; i++)
  89   {
  90       if (isdigit(fen[i]))
  91       {
  92           // Skip the given number of files
  93           file += (fen[i] - '1' + 1);
  94           continue;
  95       }
  96       else if (fen[i] == '/')
  97       {
  98           file = FILE_A;
  99           rank--;
 100           continue;
 101       }
 102       size_t idx = pieceLetters.find(fen[i]);
 103       if (idx == std::string::npos)
 104       {
 105            std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 106            return;
 107       }
 108       Square square = make_square(file, rank);
 109       put_piece(pieces[idx], square);
 110       file++;
 111   }
 112
 113   // Side to move
 114   i++;
 115   if (fen[i] != 'w' && fen[i] != 'b')
 116   {
 117       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 118       return;
 119   }
 120   sideToMove = (fen[i] == 'w' ? WHITE : BLACK);
 121
 122   // Castling rights
 123   i++;
 124   if (fen[i] != ' ')
 125   {
 126       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 127       return;
 128   }
 129
 130   i++;
 131   while(strchr("KQkqabcdefghABCDEFGH-", fen[i])) {
 132     if (fen[i] == '-')
 133     {
 134       i++;
 135       break;
 136     }
 137     else if(fen[i] == 'K') allow_oo(WHITE);
 138     else if(fen[i] == 'Q') allow_ooo(WHITE);
 139     else if(fen[i] == 'k') allow_oo(BLACK);
 140     else if(fen[i] == 'q') allow_ooo(BLACK);
 141     else if(fen[i] >= 'A' && fen[i] <= 'H') {
 142       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
 143       for(Square square = SQ_B1; square <= SQ_G1; square++)
 144         if(piece_on(square) == WK)
 145           kingFile = square_file(square);
 146       if(kingFile == FILE_NONE) {
 147         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 148         return;
 149       }
 150       initialKFile = kingFile;
 151       rookFile = File(fen[i] - 'A') + FILE_A;
 152       if(rookFile < initialKFile) {
 153         allow_ooo(WHITE);
 154         initialQRFile = rookFile;
 155       }
 156       else {
 157         allow_oo(WHITE);
 158         initialKRFile = rookFile;
 159       }
 160     }
 161     else if(fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h') {
 162       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
 163       for(Square square = SQ_B8; square <= SQ_G8; square++)
 164         if(piece_on(square) == BK)
 165           kingFile = square_file(square);
 166       if(kingFile == FILE_NONE) {
 167         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 168         return;
 169       }
 170       initialKFile = kingFile;
 171       rookFile = File(fen[i] - 'a') + FILE_A;
 172       if(rookFile < initialKFile) {
 173         allow_ooo(BLACK);
 174         initialQRFile = rookFile;
 175       }
 176       else {
 177         allow_oo(BLACK);
 178         initialKRFile = rookFile;
 179       }
 180     }
 181     else {
 182       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 183       return;
 184     }
 185     i++;
 186   }
 187
 188   // Skip blanks
 189   while (fen[i] == ' ')
 190       i++;
 191
 192   // En passant square
 193   if (    i < fen.length() - 2
 194       && (fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h')
 195       && (fen[i+1] == '3' || fen[i+1] == '6'))
 196       st->epSquare = square_from_string(fen.substr(i, 2));
 197
 198   // Various initialisation
 199   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
 200       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
 201
 202   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO|WHITE_OOO);
 203   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO|BLACK_OOO);
 204   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OO;
 205   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OO;
 206   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OOO;
 207   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OOO;
 208
 209   find_checkers();
 210   find_hidden_checks();
 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   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
 218   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 std::string Position::to_fen() const {
 226
 227   static const std::string pieceLetters = " PNBRQK  pnbrqk";
 228   std::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 std::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       std::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_checks<>() 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 pinned pieces of opposite color
 327 /// that are, indeed, the pieces candidate for a discovery check.
 328 /// Note that checkersBB bitboard must be already updated.
 329 template<PieceType Piece, bool FindPinned>
 330 Bitboard Position::hidden_checks(Color c, Square ksq, Bitboard& pinners) const {
 331
 332   Square s;
 333   Bitboard sliders, result = EmptyBoardBB;
 334
 335   if (Piece == ROOK) // Resolved at compile time
 336       sliders = rooks_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & RookPseudoAttacks[ksq];
 337   else
 338       sliders = bishops_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & BishopPseudoAttacks[ksq];
 339
 340   if (sliders && (!FindPinned || (sliders & ~st->checkersBB)))
 341   {
 342        // King blockers are candidate pinned pieces
 343       Bitboard candidate_pinned = piece_attacks<Piece>(ksq) & pieces_of_color(c);
 344
 345       // Pinners are sliders, not checkers, that give check when
 346       // candidate pinned are removed.
 347       pinners = (FindPinned ? sliders & ~st->checkersBB : sliders);
 348
 349       if (Piece == ROOK)
 350           pinners &= rook_attacks_bb(ksq, occupied_squares() ^ candidate_pinned);
 351       else
 352           pinners &= bishop_attacks_bb(ksq, occupied_squares() ^ candidate_pinned);
 353
 354       // Finally for each pinner find the corresponding pinned piece (if same color of king)
 355       // or discovery checker (if opposite color) among the candidates.
 356       Bitboard p = pinners;
 357       while (p)
 358       {
 359           s = pop_1st_bit(&p);
 360           result |= (squares_between(s, ksq) & candidate_pinned);
 361       }
 362   }
 363   else
 364       pinners = EmptyBoardBB;
 365
 366   return result;
 367 }
 368
 369
 370 /// Position::attacks_to() computes a bitboard containing all pieces which
 371 /// attacks a given square. There are two versions of this function: One
 372 /// which finds attackers of both colors, and one which only finds the
 373 /// attackers for one side.
 374
 375 Bitboard Position::attacks_to(Square s) const {
 376
 377   return  (pawn_attacks(BLACK, s)   & pawns(WHITE))
 378         | (pawn_attacks(WHITE, s)   & pawns(BLACK))
 379         | (piece_attacks<KNIGHT>(s) & pieces_of_type(KNIGHT))
 380         | (piece_attacks<ROOK>(s)   & rooks_and_queens())
 381         | (piece_attacks<BISHOP>(s) & bishops_and_queens())
 382         | (piece_attacks<KING>(s)   & pieces_of_type(KING));
 383 }
 384
 385 /// Position::piece_attacks_square() tests whether the piece on square f
 386 /// attacks square t.
 387
 388 bool Position::piece_attacks_square(Piece p, Square f, Square t) const {
 389
 390   assert(square_is_ok(f));
 391   assert(square_is_ok(t));
 392
 393   switch (p)
 394   {
 395   case WP:          return pawn_attacks_square(WHITE, f, t);
 396   case BP:          return pawn_attacks_square(BLACK, f, t);
 397   case WN: case BN: return piece_attacks_square<KNIGHT>(f, t);
 398   case WB: case BB: return piece_attacks_square<BISHOP>(f, t);
 399   case WR: case BR: return piece_attacks_square<ROOK>(f, t);
 400   case WQ: case BQ: return piece_attacks_square<QUEEN>(f, t);
 401   case WK: case BK: return piece_attacks_square<KING>(f, t);
 402   default: break;
 403   }
 404   return false;
 405 }
 406
 407
 408 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
 409 /// position attacks a given square.
 410
 411 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
 412
 413   assert(move_is_ok(m));
 414   assert(square_is_ok(s));
 415
 416   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
 417
 418   assert(square_is_occupied(f));
 419
 420   if (piece_attacks_square(piece_on(f), t, s))
 421       return true;
 422
 423   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
 424   Bitboard occ = occupied_squares();
 425   Color us = color_of_piece_on(f);
 426   clear_bit(&occ, f);
 427   set_bit(&occ, t);
 428   Bitboard xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ) & rooks_and_queens())
 429                    |(bishop_attacks_bb(s, occ) & bishops_and_queens())) & pieces_of_color(us);
 430
 431   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
 432   // and are not already existent ones.
 433   return xray && (xray ^ (xray & piece_attacks<QUEEN>(s)));
 434 }
 435
 436
 437 /// Position::find_checkers() computes the checkersBB bitboard, which
 438 /// contains a nonzero bit for each checking piece (0, 1 or 2). It
 439 /// currently works by calling Position::attacks_to, which is probably
 440 /// inefficient. Consider rewriting this function to use the last move
 441 /// played, like in non-bitboard versions of Glaurung.
 442
 443 void Position::find_checkers() {
 444
 445   Color us = side_to_move();
 446   st->checkersBB = attacks_to(king_square(us), opposite_color(us));
 447 }
 448
 449 /// Position:find_hidden_checks() computes the pinned, pinners and dcCandidates
 450 /// bitboards. There are two versions of this function. One takes a color and
 451 /// computes bitboards relative to that color only, the other computes both
 452 /// colors. Bitboard checkersBB must be already updated.
 453
 454 void Position::find_hidden_checks(Color us, unsigned int types) {
 455
 456   Bitboard p1, p2;
 457   Color them = opposite_color(us);
 458   Square ksq = king_square(them);
 459   if (types & Pinned)
 460   {
 461       st->pinned[them] = hidden_checks<ROOK, true>(them, ksq, p1) | hidden_checks<BISHOP, true>(them, ksq, p2);
 462       st->pinners[them] = p1 | p2;
 463   }
 464   if (types & DcCandidates)
 465       st->dcCandidates[us] = hidden_checks<ROOK, false>(us, ksq, p1) | hidden_checks<BISHOP, false>(us, ksq, p2);
 466 }
 467
 468 void Position::find_hidden_checks() {
 469
 470   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
 471       find_hidden_checks(c, Pinned | DcCandidates);
 472 }
 473
 474
 475 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
 476
 477 bool Position::pl_move_is_legal(Move m) const {
 478
 479   assert(is_ok());
 480   assert(move_is_ok(m));
 481
 482   // If we're in check, all pseudo-legal moves are legal, because our
 483   // check evasion generator only generates true legal moves.
 484   if (is_check())
 485       return true;
 486
 487   // Castling moves are checked for legality during move generation.
 488   if (move_is_castle(m))
 489       return true;
 490
 491   Color us = side_to_move();
 492   Color them = opposite_color(us);
 493   Square from = move_from(m);
 494   Square ksq = king_square(us);
 495
 496   assert(color_of_piece_on(from) == us);
 497   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(us, KING));
 498
 499   // En passant captures are a tricky special case.  Because they are
 500   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
 501   // after the move is made
 502   if (move_is_ep(m))
 503   {
 504       Square to = move_to(m);
 505       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
 506       Bitboard b = occupied_squares();
 507
 508       assert(to == ep_square());
 509       assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
 510       assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
 511       assert(piece_on(to) == EMPTY);
 512
 513       clear_bit(&b, from);
 514       clear_bit(&b, capsq);
 515       set_bit(&b, to);
 516
 517       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(them))
 518             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(them));
 519   }
 520
 521   // If the moving piece is a king, check whether the destination
 522   // square is attacked by the opponent.
 523   if (from == ksq)
 524       return !(square_is_attacked(move_to(m), them));
 525
 526   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
 527   // is moving along the ray towards or away from the king.
 528   return (   !bit_is_set(pinned_pieces(us), from)
 529           || (direction_between_squares(from, ksq) == direction_between_squares(move_to(m), ksq)));
 530 }
 531
 532
 533 /// Position::move_is_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
 534
 535 bool Position::move_is_check(Move m) const {
 536
 537   assert(is_ok());
 538   assert(move_is_ok(m));
 539
 540   Color us = side_to_move();
 541   Color them = opposite_color(us);
 542   Square from = move_from(m);
 543   Square to = move_to(m);
 544   Square ksq = king_square(them);
 545   Bitboard dcCandidates = discovered_check_candidates(us);
 546
 547   assert(color_of_piece_on(from) == us);
 548   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(them, KING));
 549
 550   // Proceed according to the type of the moving piece
 551   switch (type_of_piece_on(from))
 552   {
 553   case PAWN:
 554
 555       if (bit_is_set(pawn_attacks(them, ksq), to)) // Normal check?
 556           return true;
 557
 558       if (    bit_is_set(dcCandidates, from)      // Discovered check?
 559           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
 560           return true;
 561
 562       if (move_promotion(m)) // Promotion with check?
 563       {
 564           Bitboard b = occupied_squares();
 565           clear_bit(&b, from);
 566
 567           switch (move_promotion(m))
 568           {
 569           case KNIGHT:
 570               return bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(to), ksq);
 571           case BISHOP:
 572               return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
 573           case ROOK:
 574               return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
 575           case QUEEN:
 576               return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
 577           default:
 578               assert(false);
 579           }
 580       }
 581       // En passant capture with check?  We have already handled the case
 582       // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
 583       // need to handle is the unusual case of a discovered check through the
 584       // captured pawn.
 585       else if (move_is_ep(m))
 586       {
 587           Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
 588           Bitboard b = occupied_squares();
 589           clear_bit(&b, from);
 590           clear_bit(&b, capsq);
 591           set_bit(&b, to);
 592           return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(us))
 593                 ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(us));
 594       }
 595       return false;
 596
 597   case KNIGHT:
 598     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
 599           || bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(ksq), to); // Normal check?
 600
 601   case BISHOP:
 602     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
 603           || bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to); // Normal check?
 604
 605   case ROOK:
 606     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
 607           || bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to);   // Normal check?
 608
 609   case QUEEN:
 610       // Discovered checks are impossible!
 611       assert(!bit_is_set(dcCandidates, from));
 612       return bit_is_set(piece_attacks<QUEEN>(ksq), to);  // Normal check?
 613
 614   case KING:
 615       // Discovered check?
 616       if (   bit_is_set(dcCandidates, from)
 617           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
 618           return true;
 619
 620       // Castling with check?
 621       if (move_is_castle(m))
 622       {
 623           Square kfrom, kto, rfrom, rto;
 624           Bitboard b = occupied_squares();
 625           kfrom = from;
 626           rfrom = to;
 627
 628           if (rfrom > kfrom)
 629           {
 630               kto = relative_square(us, SQ_G1);
 631               rto = relative_square(us, SQ_F1);
 632           } else {
 633               kto = relative_square(us, SQ_C1);
 634               rto = relative_square(us, SQ_D1);
 635           }
 636           clear_bit(&b, kfrom);
 637           clear_bit(&b, rfrom);
 638           set_bit(&b, rto);
 639           set_bit(&b, kto);
 640           return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
 641       }
 642       return false;
 643
 644   default: // NO_PIECE_TYPE
 645       break;
 646   }
 647   assert(false);
 648   return false;
 649 }
 650
 651
 652 /// Position::move_is_capture() tests whether a move from the current
 653 /// position is a capture. Move must not be MOVE_NONE.
 654
 655 bool Position::move_is_capture(Move m) const {
 656
 657   assert(m != MOVE_NONE);
 658
 659   return (   !square_is_empty(move_to(m))
 660           && (color_of_piece_on(move_to(m)) != color_of_piece_on(move_from(m)))
 661          )
 662          || move_is_ep(m);
 663 }
 664
 665
 666 /// Position::update_checkers() udpates chekers info given the move. It is called
 667 /// in do_move() and is faster then find_checkers().
 668
 669 template<PieceType Piece>
 670 inline void Position::update_checkers(Bitboard* pCheckersBB, Square ksq, Square from,
 671                                       Square to, Bitboard dcCandidates) {
 672
 673   if (Piece != KING && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to))
 674       set_bit(pCheckersBB, to);
 675
 676   if (Piece != QUEEN && bit_is_set(dcCandidates, from))
 677   {
 678       if (Piece != ROOK)
 679           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<ROOK>(ksq) & rooks_and_queens(side_to_move()));
 680
 681       if (Piece != BISHOP)
 682           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<BISHOP>(ksq) & bishops_and_queens(side_to_move()));
 683   }
 684 }
 685
 686
 687 /// Position::update_hidden_checks() udpates pinned, pinners and dcCandidates
 688 /// bitboards incrementally, given the move. It is called in do_move and is
 689 /// faster then find_hidden_checks().
 690
 691 void Position::update_hidden_checks(Square from, Square to) {
 692
 693   Color us = sideToMove;
 694   Color them = opposite_color(us);
 695   Square ksq = king_square(opposite_color(us));
 696
 697   Bitboard moveSquares = EmptyBoardBB;
 698   set_bit(&moveSquares, from);
 699   set_bit(&moveSquares, to);
 700
 701   // Our moving piece could have been a possible pinner or hidden checker behind a dcCandidates?
 702   bool checkerMoved = (st->dcCandidates[us] | st->pinners[them]) && (moveSquares & sliders());
 703
 704   // If we are moving from/to an opponent king attack direction and we was a possible hidden checker
 705   // or there exsist some possible hidden checker on that line then recalculate the position
 706   // otherwise skip because our dcCandidates and opponent pinned pieces are not changed.
 707   if (   (moveSquares & RookPseudoAttacks[ksq])   && (checkerMoved || (rooks_and_queens(us)   & RookPseudoAttacks[ksq]))
 708       || (moveSquares & BishopPseudoAttacks[ksq]) && (checkerMoved || (bishops_and_queens(us) & BishopPseudoAttacks[ksq])))
 709       find_hidden_checks(us, Pinned | DcCandidates);
 710
 711   ksq = king_square(us);
 712
 713   if (ksq == to)
 714   {
 715       find_hidden_checks(them, Pinned | DcCandidates);
 716       return;
 717   }
 718
 719   // It is possible that we have captured an opponent hidden checker?
 720   Bitboard checkerCaptured = st->capture && (st->dcCandidates[them] || bit_is_set(st->pinners[us], to));
 721
 722   // If we are moving from/to an our king attack direction and there was/is some possible
 723   // opponent hidden checker then calculate the position otherwise skip because opponent
 724   // dcCandidates and our pinned pieces are not changed.
 725   if (   (moveSquares & RookPseudoAttacks[ksq])   && (checkerCaptured || (rooks_and_queens(them)   & RookPseudoAttacks[ksq]))
 726       || (moveSquares & BishopPseudoAttacks[ksq]) && (checkerCaptured || (bishops_and_queens(them) & BishopPseudoAttacks[ksq])))
 727   {
 728
 729       // If we don't have opponent dc candidates and we are moving in the
 730       // attack line then won't be dc candidates also after the move.
 731       if (   st->dcCandidates[them]
 732           || bit_is_set(RookPseudoAttacks[ksq], from)
 733           || bit_is_set(BishopPseudoAttacks[ksq], from))
 734
 735           find_hidden_checks(them, Pinned | DcCandidates);
 736       else
 737           find_hidden_checks(them, Pinned);
 738   }
 739 }
 740
 741
 742 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
 743 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal.
 744 /// Pseudo-legal moves should be filtered out before this function is called.
 745
 746 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
 747
 748   assert(is_ok());
 749   assert(move_is_ok(m));
 750
 751   // Get now the current (before to move) dc candidates that we will use
 752   // in update_checkers().
 753   Bitboard oldDcCandidates = discovered_check_candidates(side_to_move());
 754
 755   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object (except the
 756   // captured piece, which is taken care of later) and switch state pointer
 757   // to point to the new, ready to be updated, state.
 758   newSt = *st;
 759   newSt.capture = NO_PIECE_TYPE;
 760   newSt.previous = st;
 761   st = &newSt;
 762
 763   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
 764   // detect repetition draws.
 765   history[gamePly] = st->key;
 766
 767   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
 768   // case of non-reversible moves is taken care of later.
 769   st->rule50++;
 770
 771   if (move_is_castle(m))
 772       do_castle_move(m);
 773   else if (move_promotion(m))
 774       do_promotion_move(m);
 775   else if (move_is_ep(m))
 776       do_ep_move(m);
 777   else
 778   {
 779     Color us = side_to_move();
 780     Color them = opposite_color(us);
 781     Square from = move_from(m);
 782     Square to = move_to(m);
 783
 784     assert(color_of_piece_on(from) == us);
 785     assert(color_of_piece_on(to) == them || piece_on(to) == EMPTY);
 786
 787     PieceType piece = type_of_piece_on(from);
 788
 789     st->capture = type_of_piece_on(to);
 790
 791     if (st->capture)
 792       do_capture_move(m, st->capture, them, to);
 793
 794     // Move the piece
 795     clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
 796     clear_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
 797     clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 798     set_bit(&(byColorBB[us]), to);
 799     set_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
 800     set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 801     board[to] = board[from];
 802     board[from] = EMPTY;
 803
 804     // Update hash key
 805     st->key ^= zobrist[us][piece][from] ^ zobrist[us][piece][to];
 806
 807     // Update incremental scores
 808     st->mgValue -= pst<MidGame>(us, piece, from);
 809     st->mgValue += pst<MidGame>(us, piece, to);
 810     st->egValue -= pst<EndGame>(us, piece, from);
 811     st->egValue += pst<EndGame>(us, piece, to);
 812
 813     // If the moving piece was a king, update the king square
 814     if (piece == KING)
 815         kingSquare[us] = to;
 816
 817     // Reset en passant square
 818     if (st->epSquare != SQ_NONE)
 819     {
 820         st->key ^= zobEp[st->epSquare];
 821         st->epSquare = SQ_NONE;
 822     }
 823
 824     // If the moving piece was a pawn do some special extra work
 825     if (piece == PAWN)
 826     {
 827         // Reset rule 50 draw counter
 828         st->rule50 = 0;
 829
 830         // Update pawn hash key
 831         st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
 832
 833         // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
 834         if (abs(int(to) - int(from)) == 16)
 835         {
 836             if (   (us == WHITE && (pawn_attacks(WHITE, from + DELTA_N) & pawns(BLACK)))
 837                 || (us == BLACK && (pawn_attacks(BLACK, from + DELTA_S) & pawns(WHITE))))
 838             {
 839                 st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
 840                 st->key ^= zobEp[st->epSquare];
 841             }
 842         }
 843     }
 844
 845     // Update piece lists
 846     pieceList[us][piece][index[from]] = to;
 847     index[to] = index[from];
 848
 849     // Update castle rights
 850     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
 851     st->castleRights &= castleRightsMask[from];
 852     st->castleRights &= castleRightsMask[to];
 853     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
 854
 855     // Update checkers bitboard, piece must be already moved
 856     st->checkersBB = EmptyBoardBB;
 857     Square ksq = king_square(them);
 858     switch (piece)
 859     {
 860     case PAWN:   update_checkers<PAWN>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);   break;
 861     case KNIGHT: update_checkers<KNIGHT>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates); break;
 862     case BISHOP: update_checkers<BISHOP>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates); break;
 863     case ROOK:   update_checkers<ROOK>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);   break;
 864     case QUEEN:  update_checkers<QUEEN>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);  break;
 865     case KING:   update_checkers<KING>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);   break;
 866     default: assert(false); break;
 867     }
 868
 869     update_hidden_checks(from, to);
 870   }
 871
 872   // Finish
 873   st->key ^= zobSideToMove;
 874   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
 875   gamePly++;
 876
 877   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
 878   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
 879
 880   assert(is_ok());
 881 }
 882
 883
 884 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
 885 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
 886
 887 void Position::do_capture_move(Move m, PieceType capture, Color them, Square to) {
 888
 889     assert(capture != KING);
 890
 891     // Remove captured piece
 892     clear_bit(&(byColorBB[them]), to);
 893     clear_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
 894
 895     // Update hash key
 896     st->key ^= zobrist[them][capture][to];
 897
 898     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key
 899     if (capture == PAWN)
 900         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][to];
 901
 902     // Update incremental scores
 903     st->mgValue -= pst<MidGame>(them, capture, to);
 904     st->egValue -= pst<EndGame>(them, capture, to);
 905
 906     assert(!move_promotion(m) || capture != PAWN);
 907
 908     // Update material
 909     if (capture != PAWN)
 910         npMaterial[them] -= piece_value_midgame(capture);
 911
 912     // Update material hash key
 913     st->materialKey ^= zobMaterial[them][capture][pieceCount[them][capture]];
 914
 915     // Update piece count
 916     pieceCount[them][capture]--;
 917
 918     // Update piece list
 919     pieceList[them][capture][index[to]] = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
 920     index[pieceList[them][capture][index[to]]] = index[to];
 921
 922     // Reset rule 50 counter
 923     st->rule50 = 0;
 924 }
 925
 926
 927 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
 928 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
 929 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
 930 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
 931
 932 void Position::do_castle_move(Move m) {
 933
 934   assert(is_ok());
 935   assert(move_is_ok(m));
 936   assert(move_is_castle(m));
 937
 938   Color us = side_to_move();
 939   Color them = opposite_color(us);
 940
 941   // Find source squares for king and rook
 942   Square kfrom = move_from(m);
 943   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
 944   Square kto, rto;
 945
 946   assert(piece_on(kfrom) == piece_of_color_and_type(us, KING));
 947   assert(piece_on(rfrom) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
 948
 949   // Find destination squares for king and rook
 950   if (rfrom > kfrom) // O-O
 951   {
 952       kto = relative_square(us, SQ_G1);
 953       rto = relative_square(us, SQ_F1);
 954   } else { // O-O-O
 955       kto = relative_square(us, SQ_C1);
 956       rto = relative_square(us, SQ_D1);
 957   }
 958
 959   // Remove pieces from source squares
 960   clear_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
 961   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
 962   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 963   clear_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
 964   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
 965   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 966
 967   // Put pieces on destination squares
 968   set_bit(&(byColorBB[us]), kto);
 969   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
 970   set_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 971   set_bit(&(byColorBB[us]), rto);
 972   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
 973   set_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 974
 975   // Update board array
 976   board[kfrom] = board[rfrom] = EMPTY;
 977   board[kto] = piece_of_color_and_type(us, KING);
 978   board[rto] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
 979
 980   // Update king square
 981   kingSquare[us] = kto;
 982
 983   // Update piece lists
 984   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
 985   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
 986   int tmp = index[rfrom];
 987   index[kto] = index[kfrom];
 988   index[rto] = tmp;
 989
 990   // Update incremental scores
 991   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, KING, kfrom);
 992   st->mgValue += pst<MidGame>(us, KING, kto);
 993   st->egValue -= pst<EndGame>(us, KING, kfrom);
 994   st->egValue += pst<EndGame>(us, KING, kto);
 995   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, ROOK, rfrom);
 996   st->mgValue += pst<MidGame>(us, ROOK, rto);
 997   st->egValue -= pst<EndGame>(us, ROOK, rfrom);
 998   st->egValue += pst<EndGame>(us, ROOK, rto);
 999
1000   // Update hash key
1001   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
1002   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
1003
1004   // Clear en passant square
1005   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1006   {
1007       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1008       st->epSquare = SQ_NONE;
1009   }
1010
1011   // Update castling rights
1012   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1013   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
1014   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1015
1016   // Reset rule 50 counter
1017   st->rule50 = 0;
1018
1019   // Update checkers BB
1020   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1021
1022   // Update hidden checks
1023   find_hidden_checks();
1024 }
1025
1026
1027 /// Position::do_promotion_move() is a private method used to make a promotion
1028 /// move. It is called from the main Position::do_move function.
1029
1030 void Position::do_promotion_move(Move m) {
1031
1032   Color us, them;
1033   Square from, to;
1034   PieceType promotion;
1035
1036   assert(is_ok());
1037   assert(move_is_ok(m));
1038   assert(move_promotion(m));
1039
1040   us = side_to_move();
1041   them = opposite_color(us);
1042   from = move_from(m);
1043   to = move_to(m);
1044
1045   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1046   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1047   assert(color_of_piece_on(to) == them || square_is_empty(to));
1048
1049   st->capture = type_of_piece_on(to);
1050
1051   if (st->capture)
1052     do_capture_move(m, st->capture, them, to);
1053
1054   // Remove pawn
1055   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1056   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1057   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1058   board[from] = EMPTY;
1059
1060   // Insert promoted piece
1061   promotion = move_promotion(m);
1062   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1063   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1064   set_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1065   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1066   board[to] = piece_of_color_and_type(us, promotion);
1067
1068   // Update hash key
1069   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][promotion][to];
1070
1071   // Update pawn hash key
1072   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from];
1073
1074   // Update material key
1075   st->materialKey ^= zobMaterial[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1076   st->materialKey ^= zobMaterial[us][promotion][pieceCount[us][promotion]+1];
1077
1078   // Update piece counts
1079   pieceCount[us][PAWN]--;
1080   pieceCount[us][promotion]++;
1081
1082   // Update piece lists
1083   pieceList[us][PAWN][index[from]] = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1084   index[pieceList[us][PAWN][index[from]]] = index[from];
1085   pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1] = to;
1086   index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
1087
1088   // Update incremental scores
1089   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1090   st->mgValue += pst<MidGame>(us, promotion, to);
1091   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1092   st->egValue += pst<EndGame>(us, promotion, to);
1093
1094   // Update material
1095   npMaterial[us] += piece_value_midgame(promotion);
1096
1097   // Clear the en passant square
1098   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1099   {
1100       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1101       st->epSquare = SQ_NONE;
1102   }
1103
1104   // Update castle rights
1105   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1106   st->castleRights &= castleRightsMask[to];
1107   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1108
1109   // Reset rule 50 counter
1110   st->rule50 = 0;
1111
1112   // Update checkers BB
1113   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1114
1115   // Update hidden checks
1116   find_hidden_checks();
1117 }
1118
1119
1120 /// Position::do_ep_move() is a private method used to make an en passant
1121 /// capture. It is called from the main Position::do_move function.
1122
1123 void Position::do_ep_move(Move m) {
1124
1125   Color us, them;
1126   Square from, to, capsq;
1127
1128   assert(is_ok());
1129   assert(move_is_ok(m));
1130   assert(move_is_ep(m));
1131
1132   us = side_to_move();
1133   them = opposite_color(us);
1134   from = move_from(m);
1135   to = move_to(m);
1136   capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1137
1138   assert(to == st->epSquare);
1139   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1140   assert(piece_on(to) == EMPTY);
1141   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1142   assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
1143
1144   // Remove captured piece
1145   clear_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1146   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1147   clear_bit(&(byTypeBB[0]), capsq); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1148   board[capsq] = EMPTY;
1149
1150   // Remove moving piece from source square
1151   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1152   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1153   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1154
1155   // Put moving piece on destination square
1156   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1157   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1158   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1159   board[to] = board[from];
1160   board[from] = EMPTY;
1161
1162   // Update material hash key
1163   st->materialKey ^= zobMaterial[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1164
1165   // Update piece count
1166   pieceCount[them][PAWN]--;
1167
1168   // Update piece list
1169   pieceList[us][PAWN][index[from]] = to;
1170   index[to] = index[from];
1171   pieceList[them][PAWN][index[capsq]] = pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1172   index[pieceList[them][PAWN][index[capsq]]] = index[capsq];
1173
1174   // Update hash key
1175   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1176   st->key ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1177   st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1178
1179   // Update pawn hash key
1180   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1181   st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1182
1183   // Update incremental scores
1184   st->mgValue -= pst<MidGame>(them, PAWN, capsq);
1185   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1186   st->mgValue += pst<MidGame>(us, PAWN, to);
1187   st->egValue -= pst<EndGame>(them, PAWN, capsq);
1188   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1189   st->egValue += pst<EndGame>(us, PAWN, to);
1190
1191   // Reset en passant square
1192   st->epSquare = SQ_NONE;
1193
1194   // Reset rule 50 counter
1195   st->rule50 = 0;
1196
1197   // Update checkers BB
1198   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1199
1200   // Update hidden checks
1201   find_hidden_checks();
1202 }
1203
1204
1205 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1206 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1207
1208 void Position::undo_move(Move m) {
1209
1210   assert(is_ok());
1211   assert(move_is_ok(m));
1212
1213   gamePly--;
1214   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1215
1216   if (move_is_castle(m))
1217       undo_castle_move(m);
1218   else if (move_promotion(m))
1219       undo_promotion_move(m);
1220   else if (move_is_ep(m))
1221       undo_ep_move(m);
1222   else
1223   {
1224       Color us, them;
1225       Square from, to;
1226       PieceType piece;
1227
1228       us = side_to_move();
1229       them = opposite_color(us);
1230       from = move_from(m);
1231       to = move_to(m);
1232
1233       assert(piece_on(from) == EMPTY);
1234       assert(color_of_piece_on(to) == us);
1235
1236       // Put the piece back at the source square
1237       piece = type_of_piece_on(to);
1238       set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1239       set_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
1240       set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1241       board[from] = piece_of_color_and_type(us, piece);
1242
1243       // Clear the destination square
1244       clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1245       clear_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
1246       clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1247
1248       // If the moving piece was a king, update the king square
1249       if (piece == KING)
1250           kingSquare[us] = from;
1251
1252       // Update piece list
1253       pieceList[us][piece][index[to]] = from;
1254       index[from] = index[to];
1255
1256       if (st->capture)
1257       {
1258           assert(st->capture != KING);
1259
1260           // Replace the captured piece
1261           set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1262           set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1263           set_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1264           board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1265
1266           // Update material
1267           if (st->capture != PAWN)
1268               npMaterial[them] += piece_value_midgame(st->capture);
1269
1270           // Update piece list
1271           pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1272           index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1273
1274           // Update piece count
1275           pieceCount[them][st->capture]++;
1276       } else
1277           board[to] = EMPTY;
1278   }
1279
1280   // Finally point out state pointer back to the previous state
1281   st = st->previous;
1282
1283   assert(is_ok());
1284 }
1285
1286
1287 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1288 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1289 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1290 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1291
1292 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1293
1294   assert(move_is_ok(m));
1295   assert(move_is_castle(m));
1296
1297   // When we have arrived here, some work has already been done by
1298   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1299   // so the code below is correct.
1300   Color us = side_to_move();
1301
1302   // Find source squares for king and rook
1303   Square kfrom = move_from(m);
1304   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1305   Square kto, rto;
1306
1307   // Find destination squares for king and rook
1308   if (rfrom > kfrom) // O-O
1309   {
1310       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1311       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1312   } else { // O-O-O
1313       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1314       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1315   }
1316
1317   assert(piece_on(kto) == piece_of_color_and_type(us, KING));
1318   assert(piece_on(rto) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
1319
1320   // Remove pieces from destination squares
1321   clear_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1322   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1323   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1324   clear_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1325   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1326   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1327
1328   // Put pieces on source squares
1329   set_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1330   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1331   set_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1332   set_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1333   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1334   set_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1335
1336   // Update board
1337   board[rto] = board[kto] = EMPTY;
1338   board[rfrom] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
1339   board[kfrom] = piece_of_color_and_type(us, KING);
1340
1341   // Update king square
1342   kingSquare[us] = kfrom;
1343
1344   // Update piece lists
1345   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1346   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1347   int tmp = index[rto];  // Necessary because we may have rto == kfrom in FRC.
1348   index[kfrom] = index[kto];
1349   index[rfrom] = tmp;
1350 }
1351
1352
1353 /// Position::undo_promotion_move() is a private method used to unmake a
1354 /// promotion move. It is called from the main Position::do_move
1355 /// function.
1356
1357 void Position::undo_promotion_move(Move m) {
1358
1359   Color us, them;
1360   Square from, to;
1361   PieceType promotion;
1362
1363   assert(move_is_ok(m));
1364   assert(move_promotion(m));
1365
1366   // When we have arrived here, some work has already been done by
1367   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1368   // so the code below is correct.
1369   us = side_to_move();
1370   them = opposite_color(us);
1371   from = move_from(m);
1372   to = move_to(m);
1373
1374   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1375   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1376
1377   // Remove promoted piece
1378   promotion = move_promotion(m);
1379   assert(piece_on(to)==piece_of_color_and_type(us, promotion));
1380   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1381   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1382   clear_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1383   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1384
1385   // Insert pawn at source square
1386   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1387   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1388   set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1389   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1390
1391   // Update material
1392   npMaterial[us] -= piece_value_midgame(promotion);
1393
1394   // Update piece list
1395   pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = from;
1396   index[from] = pieceCount[us][PAWN];
1397   pieceList[us][promotion][index[to]] =
1398     pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1];
1399   index[pieceList[us][promotion][index[to]]] = index[to];
1400
1401   // Update piece counts
1402   pieceCount[us][promotion]--;
1403   pieceCount[us][PAWN]++;
1404
1405   if (st->capture)
1406   {
1407       assert(st->capture != KING);
1408
1409       // Insert captured piece:
1410       set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1411       set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1412       set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1413       board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1414
1415       // Update material. Because the move is a promotion move, we know
1416       // that the captured piece cannot be a pawn.
1417       assert(st->capture != PAWN);
1418       npMaterial[them] += piece_value_midgame(st->capture);
1419
1420       // Update piece list
1421       pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1422       index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1423
1424       // Update piece count
1425       pieceCount[them][st->capture]++;
1426   } else
1427       board[to] = EMPTY;
1428 }
1429
1430
1431 /// Position::undo_ep_move() is a private method used to unmake an en passant
1432 /// capture. It is called from the main Position::undo_move function.
1433
1434 void Position::undo_ep_move(Move m) {
1435
1436   assert(move_is_ok(m));
1437   assert(move_is_ep(m));
1438
1439   // When we have arrived here, some work has already been done by
1440   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1441   // so the code below is correct.
1442   Color us = side_to_move();
1443   Color them = opposite_color(us);
1444   Square from = move_from(m);
1445   Square to = move_to(m);
1446   Square capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1447
1448   assert(to == st->previous->epSquare);
1449   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1450   assert(piece_on(to) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1451   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1452   assert(piece_on(capsq) == EMPTY);
1453
1454   // Replace captured piece
1455   set_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1456   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1457   set_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1458   board[capsq] = piece_of_color_and_type(them, PAWN);
1459
1460   // Remove moving piece from destination square
1461   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1462   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1463   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1464   board[to] = EMPTY;
1465
1466   // Replace moving piece at source square
1467   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1468   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1469   set_bit(&(byTypeBB[0]), from);
1470   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1471
1472   // Update piece list:
1473   pieceList[us][PAWN][index[to]] = from;
1474   index[from] = index[to];
1475   pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]] = capsq;
1476   index[capsq] = pieceCount[them][PAWN];
1477
1478   // Update piece count:
1479   pieceCount[them][PAWN]++;
1480 }
1481
1482
1483 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1484 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1485
1486 void Position::do_null_move(StateInfo& newSt) {
1487
1488   assert(is_ok());
1489   assert(!is_check());
1490
1491   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1492   // StateInfo object. In the case of a null move, the only thing we need to
1493   // remember is the last move made and the en passant square.
1494   newSt.lastMove = st->lastMove;
1495   newSt.epSquare = st->epSquare;
1496   newSt.previous = st->previous;
1497   st->previous = &newSt;
1498
1499   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1500   // detect repetition draws.
1501   history[gamePly] = st->key;
1502
1503   // Update the necessary information
1504   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1505   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1506       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1507
1508   st->epSquare = SQ_NONE;
1509   st->rule50++;
1510   gamePly++;
1511   st->key ^= zobSideToMove;
1512
1513   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1514   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1515
1516   assert(is_ok());
1517 }
1518
1519
1520 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1521
1522 void Position::undo_null_move() {
1523
1524   assert(is_ok());
1525   assert(!is_check());
1526
1527   // Restore information from the our StateInfo object
1528   st->lastMove = st->previous->lastMove;
1529   st->epSquare = st->previous->epSquare;
1530   st->previous = st->previous->previous;
1531
1532   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1533       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1534
1535   // Update the necessary information
1536   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1537   st->rule50--;
1538   gamePly--;
1539   st->key ^= zobSideToMove;
1540
1541   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1542   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1543
1544   assert(is_ok());
1545 }
1546
1547
1548 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1549 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1550 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1551 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1552 /// not yet understand promotions captures.
1553
1554 int Position::see(Square to) const {
1555
1556   assert(square_is_ok(to));
1557   return see(SQ_NONE, to);
1558 }
1559
1560 int Position::see(Move m) const {
1561
1562   assert(move_is_ok(m));
1563   return see(move_from(m), move_to(m));
1564 }
1565
1566 int Position::see(Square from, Square to) const {
1567
1568   // Material values
1569   static const int seeValues[18] = {
1570     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1571        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1572     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1573        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1574     0, 0
1575   };
1576
1577   Bitboard attackers, occ, b;
1578
1579   assert(square_is_ok(from) || from == SQ_NONE);
1580   assert(square_is_ok(to));
1581
1582   // Initialize colors
1583   Color us = (from != SQ_NONE ? color_of_piece_on(from) : opposite_color(color_of_piece_on(to)));
1584   Color them = opposite_color(us);
1585
1586   // Initialize pinned and pinners bitboards
1587   Bitboard pinned[2], pinners[2];
1588   pinned[us] = pinned_pieces(us, pinners[us]);
1589   pinned[them] = pinned_pieces(them, pinners[them]);
1590
1591   // Initialize pieces
1592   Piece piece = piece_on(from);
1593   Piece capture = piece_on(to);
1594
1595   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1596   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1597   occ = occupied_squares();
1598
1599   // Handle en passant moves
1600   if (st->epSquare == to && type_of_piece_on(from) == PAWN)
1601   {
1602       assert(capture == EMPTY);
1603
1604       Square capQq = (side_to_move() == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1605       capture = piece_on(capQq);
1606
1607       assert(type_of_piece_on(capQq) == PAWN);
1608
1609       // Remove the captured pawn
1610       clear_bit(&occ, capQq);
1611   }
1612
1613   while (true)
1614   {
1615       clear_bit(&occ, from);
1616       attackers =  (rook_attacks_bb(to, occ)   & rooks_and_queens())
1617                  | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens())
1618                  | (piece_attacks<KNIGHT>(to)  & knights())
1619                  | (piece_attacks<KING>(to)    & kings())
1620                  | (pawn_attacks(WHITE, to)    & pawns(BLACK))
1621                  | (pawn_attacks(BLACK, to)    & pawns(WHITE));
1622
1623       // Remove our pinned pieces from attacks if the captured piece is not
1624       // a pinner, otherwise we could remove a valid "capture the pinner" attack.
1625       if (pinned[us] != EmptyBoardBB && !bit_is_set(pinners[us], to))
1626           attackers &= ~pinned[us];
1627
1628       // Remove opponent pinned pieces from attacks if the moving piece is not
1629       // a pinner, otherwise we could remove a piece that is no more pinned
1630       // due to our pinner piece is moving away.
1631       if (pinned[them] != EmptyBoardBB && !bit_is_set(pinners[them], from))
1632           attackers &= ~pinned[them];
1633
1634       if (from != SQ_NONE)
1635           break;
1636
1637       // If we don't have any attacker we are finished
1638       if ((attackers & pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
1639           return 0;
1640
1641       // Locate the least valuable attacker to the destination square
1642       // and use it to initialize from square.
1643       PieceType pt;
1644       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt)); pt++)
1645           assert(pt < KING);
1646
1647       from = first_1(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt));
1648       piece = piece_on(from);
1649   }
1650
1651   // If the opponent has no attackers we are finished
1652   if ((attackers & pieces_of_color(them)) == EmptyBoardBB)
1653       return seeValues[capture];
1654
1655   attackers &= occ; // Remove the moving piece
1656
1657   // The destination square is defended, which makes things rather more
1658   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1659   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1660   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1661   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1662   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1663   int lastCapturingPieceValue = seeValues[piece];
1664   int swapList[32], n = 1;
1665   Color c = them;
1666   PieceType pt;
1667
1668   swapList[0] = seeValues[capture];
1669
1670   do {
1671       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1672       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1673       // that the side to move still has at least one attacker left.
1674       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt)); pt++)
1675           assert(pt < KING);
1676
1677       // Remove the attacker we just found from the 'attackers' bitboard,
1678       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1679       b = attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt);
1680       occ ^= (b & -b);
1681       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occ) & rooks_and_queens())
1682                   | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens());
1683
1684       attackers &= occ;
1685
1686       // Add the new entry to the swap list
1687       assert(n < 32);
1688       swapList[n] = -swapList[n - 1] + lastCapturingPieceValue;
1689       n++;
1690
1691       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to move
1692       // before beginning the next iteration
1693       lastCapturingPieceValue = seeValues[pt];
1694       c = opposite_color(c);
1695
1696       // Remove pinned pieces from attackers
1697       if (    pinned[c] != EmptyBoardBB
1698           && !bit_is_set(pinners[c], to)
1699           && !(pinners[c] & attackers))
1700           attackers &= ~pinned[c];
1701
1702       // Stop after a king capture
1703       if (pt == KING && (attackers & pieces_of_color(c)))
1704       {
1705           assert(n < 32);
1706           swapList[n++] = 100;
1707           break;
1708       }
1709   } while (attackers & pieces_of_color(c));
1710
1711   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1712   // achievable score from the point of view of the side to move
1713   while (--n)
1714       swapList[n-1] = Min(-swapList[n], swapList[n-1]);
1715
1716   return swapList[0];
1717 }
1718
1719
1720 /// Position::setStartState() copies the content of the argument
1721 /// inside startState and makes st point to it. This is needed
1722 /// when the st pointee could become stale, as example because
1723 /// the caller is about to going out of scope.
1724
1725 void Position::setStartState(const StateInfo& s) {
1726
1727   startState = s;
1728   st = &startState;
1729 }
1730
1731
1732 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1733 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1734
1735 void Position::clear() {
1736
1737   st = &startState;
1738   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1739   st->epSquare = SQ_NONE;
1740
1741   memset(index, 0, sizeof(int) * 64);
1742   memset(byColorBB, 0, sizeof(Bitboard) * 2);
1743
1744   for (int i = 0; i < 64; i++)
1745       board[i] = EMPTY;
1746
1747   for (int i = 0; i < 7; i++)
1748   {
1749       byTypeBB[i] = EmptyBoardBB;
1750       pieceCount[0][i] = pieceCount[1][i] = 0;
1751       for (int j = 0; j < 8; j++)
1752           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1753   }
1754
1755   sideToMove = WHITE;
1756   gamePly = 0;
1757   initialKFile = FILE_E;
1758   initialKRFile = FILE_H;
1759   initialQRFile = FILE_A;
1760 }
1761
1762
1763 /// Position::reset_game_ply() simply sets gamePly to 0. It is used from the
1764 /// UCI interface code, whenever a non-reversible move is made in a
1765 /// 'position fen <fen> moves m1 m2 ...' command.  This makes it possible
1766 /// for the program to handle games of arbitrary length, as long as the GUI
1767 /// handles draws by the 50 move rule correctly.
1768
1769 void Position::reset_game_ply() {
1770
1771   gamePly = 0;
1772 }
1773
1774
1775 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1776 /// updating the board array, bitboards, and piece counts.
1777
1778 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1779
1780   Color c = color_of_piece(p);
1781   PieceType pt = type_of_piece(p);
1782
1783   board[s] = p;
1784   index[s] = pieceCount[c][pt];
1785   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1786
1787   set_bit(&(byTypeBB[pt]), s);
1788   set_bit(&(byColorBB[c]), s);
1789   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1790
1791   pieceCount[c][pt]++;
1792
1793   if (pt == KING)
1794       kingSquare[c] = s;
1795 }
1796
1797
1798 /// Position::allow_oo() gives the given side the right to castle kingside.
1799 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1800
1801 void Position::allow_oo(Color c) {
1802
1803   st->castleRights |= (1 + int(c));
1804 }
1805
1806
1807 /// Position::allow_ooo() gives the given side the right to castle queenside.
1808 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1809
1810 void Position::allow_ooo(Color c) {
1811
1812   st->castleRights |= (4 + 4*int(c));
1813 }
1814
1815
1816 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1817 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1818 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1819 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1820
1821 Key Position::compute_key() const {
1822
1823   Key result = Key(0ULL);
1824
1825   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1826       if (square_is_occupied(s))
1827           result ^= zobrist[color_of_piece_on(s)][type_of_piece_on(s)][s];
1828
1829   if (ep_square() != SQ_NONE)
1830       result ^= zobEp[ep_square()];
1831
1832   result ^= zobCastle[st->castleRights];
1833   if (side_to_move() == BLACK)
1834       result ^= zobSideToMove;
1835
1836   return result;
1837 }
1838
1839
1840 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1841 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1842 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1843 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1844 /// debug mode.
1845
1846 Key Position::compute_pawn_key() const {
1847
1848   Key result = Key(0ULL);
1849   Bitboard b;
1850   Square s;
1851
1852   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1853   {
1854       b = pawns(c);
1855       while(b)
1856       {
1857           s = pop_1st_bit(&b);
1858           result ^= zobrist[c][PAWN][s];
1859       }
1860   }
1861   return result;
1862 }
1863
1864
1865 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1866 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1867 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1868 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1869 /// debug mode.
1870
1871 Key Position::compute_material_key() const {
1872
1873   Key result = Key(0ULL);
1874   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1875       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1876       {
1877           int count = piece_count(c, pt);
1878           for (int i = 0; i <= count; i++)
1879               result ^= zobMaterial[c][pt][i];
1880       }
1881   return result;
1882 }
1883
1884
1885 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1886 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1887 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1888 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1889 template<Position::GamePhase Phase>
1890 Value Position::compute_value() const {
1891
1892   Value result = Value(0);
1893   Bitboard b;
1894   Square s;
1895
1896   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1897       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1898       {
1899           b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1900           while(b)
1901           {
1902               s = pop_1st_bit(&b);
1903               assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1904               result += pst<Phase>(c, pt, s);
1905           }
1906       }
1907
1908   const Value TempoValue = (Phase == MidGame ? TempoValueMidgame : TempoValueEndgame);
1909   result += (side_to_move() == WHITE)? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2;
1910   return result;
1911 }
1912
1913
1914 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1915 /// game material score for the given side. Material scores are updated
1916 /// incrementally during the search, this function is only used while
1917 /// initializing a new Position object.
1918
1919 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1920
1921   Value result = Value(0);
1922   Square s;
1923
1924   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1925   {
1926       Bitboard b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1927       while(b)
1928       {
1929           s = pop_1st_bit(&b);
1930           assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1931           result += piece_value_midgame(pt);
1932       }
1933   }
1934   return result;
1935 }
1936
1937
1938 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1939 /// side to move is checkmated. Note that this function is currently very
1940 /// slow, and shouldn't be used frequently inside the search.
1941
1942 bool Position::is_mate() const {
1943
1944   if (is_check())
1945   {
1946       MovePicker mp = MovePicker(*this, false, MOVE_NONE, EmptySearchStack, Depth(0));
1947       return mp.get_next_move() == MOVE_NONE;
1948   }
1949   return false;
1950 }
1951
1952
1953 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1954 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1955 /// must be done by the search.
1956
1957 bool Position::is_draw() const {
1958
1959   // Draw by material?
1960   if (   !pawns()
1961       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1962       return true;
1963
1964   // Draw by the 50 moves rule?
1965   if (st->rule50 > 100 || (st->rule50 == 100 && !is_check()))
1966       return true;
1967
1968   // Draw by repetition?
1969   for (int i = 2; i < Min(gamePly, st->rule50); i += 2)
1970       if (history[gamePly - i] == st->key)
1971           return true;
1972
1973   return false;
1974 }
1975
1976
1977 /// Position::has_mate_threat() tests whether a given color has a mate in one
1978 /// from the current position. This function is quite slow, but it doesn't
1979 /// matter, because it is currently only called from PV nodes, which are rare.
1980
1981 bool Position::has_mate_threat(Color c) {
1982
1983   StateInfo st1, st2;
1984   Color stm = side_to_move();
1985
1986   // The following lines are useless and silly, but prevents gcc from
1987   // emitting a stupid warning stating that u1.lastMove and u1.epSquare might
1988   // be used uninitialized.
1989   st1.lastMove = st->lastMove;
1990   st1.epSquare = st->epSquare;
1991
1992   if (is_check())
1993       return false;
1994
1995   // If the input color is not equal to the side to move, do a null move
1996   if (c != stm)
1997       do_null_move(st1);
1998
1999   MoveStack mlist[120];
2000   int count;
2001   bool result = false;
2002
2003   // Generate legal moves
2004   count = generate_legal_moves(*this, mlist);
2005
2006   // Loop through the moves, and see if one of them is mate
2007   for (int i = 0; i < count; i++)
2008   {
2009       do_move(mlist[i].move, st2);
2010       if (is_mate())
2011           result = true;
2012
2013       undo_move(mlist[i].move);
2014   }
2015
2016   // Undo null move, if necessary
2017   if (c != stm)
2018       undo_null_move();
2019
2020   return result;
2021 }
2022
2023
2024 /// Position::init_zobrist() is a static member function which initializes the
2025 /// various arrays used to compute hash keys.
2026
2027 void Position::init_zobrist() {
2028
2029   for (int i = 0; i < 2; i++)
2030       for (int j = 0; j < 8; j++)
2031           for (int k = 0; k < 64; k++)
2032               zobrist[i][j][k] = Key(genrand_int64());
2033
2034   for (int i = 0; i < 64; i++)
2035       zobEp[i] = Key(genrand_int64());
2036
2037   for (int i = 0; i < 16; i++)
2038       zobCastle[i] = genrand_int64();
2039
2040   zobSideToMove = genrand_int64();
2041
2042   for (int i = 0; i < 2; i++)
2043       for (int j = 0; j < 8; j++)
2044           for (int k = 0; k < 16; k++)
2045               zobMaterial[i][j][k] = (k > 0)? Key(genrand_int64()) : Key(0LL);
2046
2047   for (int i = 0; i < 16; i++)
2048       zobMaterial[0][KING][i] = zobMaterial[1][KING][i] = Key(0ULL);
2049 }
2050
2051
2052 /// Position::init_piece_square_tables() initializes the piece square tables.
2053 /// This is a two-step operation:  First, the white halves of the tables are
2054 /// copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays, with a small random number
2055 /// added to each entry if the "Randomness" UCI parameter is non-zero.
2056 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
2057 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
2058
2059 void Position::init_piece_square_tables() {
2060
2061   int r = get_option_value_int("Randomness"), i;
2062   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2063       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
2064       {
2065           i = (r == 0)? 0 : (genrand_int32() % (r*2) - r);
2066           MgPieceSquareTable[p][s] = Value(MgPST[p][s] + i);
2067           EgPieceSquareTable[p][s] = Value(EgPST[p][s] + i);
2068       }
2069
2070   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2071       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
2072       {
2073           MgPieceSquareTable[p][s] = -MgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2074           EgPieceSquareTable[p][s] = -EgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2075       }
2076 }
2077
2078
2079 /// Position::flipped_copy() makes a copy of the input position, but with
2080 /// the white and black sides reversed. This is only useful for debugging,
2081 /// especially for finding evaluation symmetry bugs.
2082
2083 void Position::flipped_copy(const Position &pos) {
2084
2085   assert(pos.is_ok());
2086
2087   clear();
2088
2089   // Board
2090   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2091       if (!pos.square_is_empty(s))
2092           put_piece(Piece(int(pos.piece_on(s)) ^ 8), flip_square(s));
2093
2094   // Side to move
2095   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
2096
2097   // Castling rights
2098   if (pos.can_castle_kingside(WHITE))  allow_oo(BLACK);
2099   if (pos.can_castle_queenside(WHITE)) allow_ooo(BLACK);
2100   if (pos.can_castle_kingside(BLACK))  allow_oo(WHITE);
2101   if (pos.can_castle_queenside(BLACK)) allow_ooo(WHITE);
2102
2103   initialKFile  = pos.initialKFile;
2104   initialKRFile = pos.initialKRFile;
2105   initialQRFile = pos.initialQRFile;
2106
2107   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
2108       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
2109
2110   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO | WHITE_OOO);
2111   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO | BLACK_OOO);
2112   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OO;
2113   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OO;
2114   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OOO;
2115   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OOO;
2116
2117   // En passant square
2118   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
2119       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
2120
2121   // Checkers
2122   find_checkers();
2123
2124   // Hash keys
2125   st->key = compute_key();
2126   st->pawnKey = compute_pawn_key();
2127   st->materialKey = compute_material_key();
2128
2129   // Incremental scores
2130   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
2131   st->egValue = compute_value<EndGame>();
2132
2133   // Material
2134   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
2135   npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
2136
2137   assert(is_ok());
2138 }
2139
2140
2141 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
2142 /// This is meant to be helpful when debugging.
2143
2144 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
2145
2146   // What features of the position should be verified?
2147   static const bool debugBitboards = false;
2148   static const bool debugKingCount = false;
2149   static const bool debugKingCapture = false;
2150   static const bool debugCheckerCount = false;
2151   static const bool debugKey = false;
2152   static const bool debugMaterialKey = false;
2153   static const bool debugPawnKey = false;
2154   static const bool debugIncrementalEval = false;
2155   static const bool debugNonPawnMaterial = false;
2156   static const bool debugPieceCounts = false;
2157   static const bool debugPieceList = false;
2158
2159   if (failedStep) *failedStep = 1;
2160
2161   // Side to move OK?
2162   if (!color_is_ok(side_to_move()))
2163       return false;
2164
2165   // Are the king squares in the position correct?
2166   if (failedStep) (*failedStep)++;
2167   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
2168       return false;
2169
2170   if (failedStep) (*failedStep)++;
2171   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
2172       return false;
2173
2174   // Castle files OK?
2175   if (failedStep) (*failedStep)++;
2176   if (!file_is_ok(initialKRFile))
2177       return false;
2178
2179   if (!file_is_ok(initialQRFile))
2180       return false;
2181
2182   // Do both sides have exactly one king?
2183   if (failedStep) (*failedStep)++;
2184   if (debugKingCount)
2185   {
2186       int kingCount[2] = {0, 0};
2187       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2188           if (type_of_piece_on(s) == KING)
2189               kingCount[color_of_piece_on(s)]++;
2190
2191       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
2192           return false;
2193   }
2194
2195   // Can the side to move capture the opponent's king?
2196   if (failedStep) (*failedStep)++;
2197   if (debugKingCapture)
2198   {
2199       Color us = side_to_move();
2200       Color them = opposite_color(us);
2201       Square ksq = king_square(them);
2202       if (square_is_attacked(ksq, us))
2203           return false;
2204   }
2205
2206   // Is there more than 2 checkers?
2207   if (failedStep) (*failedStep)++;
2208   if (debugCheckerCount && count_1s(st->checkersBB) > 2)
2209       return false;
2210
2211   // Bitboards OK?
2212   if (failedStep) (*failedStep)++;
2213   if (debugBitboards)
2214   {
2215       // The intersection of the white and black pieces must be empty
2216       if ((pieces_of_color(WHITE) & pieces_of_color(BLACK)) != EmptyBoardBB)
2217           return false;
2218
2219       // The union of the white and black pieces must be equal to all
2220       // occupied squares
2221       if ((pieces_of_color(WHITE) | pieces_of_color(BLACK)) != occupied_squares())
2222           return false;
2223
2224       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
2225       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
2226           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
2227               if (p1 != p2 && (pieces_of_type(p1) & pieces_of_type(p2)))
2228                   return false;
2229   }
2230
2231   // En passant square OK?
2232   if (failedStep) (*failedStep)++;
2233   if (ep_square() != SQ_NONE)
2234   {
2235       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
2236       // side to move.
2237       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
2238           return false;
2239   }
2240
2241   // Hash key OK?
2242   if (failedStep) (*failedStep)++;
2243   if (debugKey && st->key != compute_key())
2244       return false;
2245
2246   // Pawn hash key OK?
2247   if (failedStep) (*failedStep)++;
2248   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
2249       return false;
2250
2251   // Material hash key OK?
2252   if (failedStep) (*failedStep)++;
2253   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
2254       return false;
2255
2256   // Incremental eval OK?
2257   if (failedStep) (*failedStep)++;
2258   if (debugIncrementalEval)
2259   {
2260       if (st->mgValue != compute_value<MidGame>())
2261           return false;
2262
2263       if (st->egValue != compute_value<EndGame>())
2264           return false;
2265   }
2266
2267   // Non-pawn material OK?
2268   if (failedStep) (*failedStep)++;
2269   if (debugNonPawnMaterial)
2270   {
2271       if (npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
2272           return false;
2273
2274       if (npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
2275           return false;
2276   }
2277
2278   // Piece counts OK?
2279   if (failedStep) (*failedStep)++;
2280   if (debugPieceCounts)
2281       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2282           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2283               if (pieceCount[c][pt] != count_1s(pieces_of_color_and_type(c, pt)))
2284                   return false;
2285
2286   if (failedStep) (*failedStep)++;
2287   if (debugPieceList)
2288   {
2289       for(Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2290           for(PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2291               for(int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
2292               {
2293                   if (piece_on(piece_list(c, pt, i)) != piece_of_color_and_type(c, pt))
2294                       return false;
2295
2296                   if (index[piece_list(c, pt, i)] != i)
2297                       return false;
2298               }
2299   }
2300   if (failedStep) *failedStep = 0;
2301   return true;
2302 }