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