]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/position.cpp
Rewrite do_null_move()
[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) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cstring>
22 #include <iostream>
23 #include <sstream>
24 #include <algorithm>
25
26 #include "bitcount.h"
27 #include "movegen.h"
28 #include "notation.h"
29 #include "position.h"
30 #include "psqtab.h"
31 #include "rkiss.h"
32 #include "thread.h"
33 #include "tt.h"
34
35 using std::string;
36 using std::cout;
37 using std::endl;
38
39 static const string PieceToChar(" PNBRQK  pnbrqk");
40
41 CACHE_LINE_ALIGNMENT
42
43 Score pieceSquareTable[PIECE_NB][SQUARE_NB];
44 Value PieceValue[PHASE_NB][PIECE_NB] = {
45 { VALUE_ZERO, PawnValueMg, KnightValueMg, BishopValueMg, RookValueMg, QueenValueMg },
46 { VALUE_ZERO, PawnValueEg, KnightValueEg, BishopValueEg, RookValueEg, QueenValueEg } };
47
48 namespace Zobrist {
49
50 Key psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
51 Key enpassant[FILE_NB];
52 Key castle[CASTLE_RIGHT_NB];
53 Key side;
54 Key exclusion;
55
56 /// init() initializes at startup the various arrays used to compute hash keys
57 /// and the piece square tables. The latter is a two-step operation: First, the
58 /// white halves of the tables are copied from PSQT[] tables. Second, the black
59 /// halves of the tables are initialized by flipping and changing the sign of
60 /// the white scores.
61
62 void init() {
63
64   RKISS rk;
65
66   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
67       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
68           for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
69               psq[c][pt][s] = rk.rand<Key>();
70
71   for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
72       enpassant[f] = rk.rand<Key>();
73
74   for (int cr = CASTLES_NONE; cr <= ALL_CASTLES; cr++)
75   {
76       Bitboard b = cr;
77       while (b)
78       {
79           Key k = castle[1ULL << pop_lsb(&b)];
80           castle[cr] ^= k ? k : rk.rand<Key>();
81       }
82   }
83
84   side = rk.rand<Key>();
85   exclusion  = rk.rand<Key>();
86
87   for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
88   {
89       PieceValue[MG][make_piece(BLACK, pt)] = PieceValue[MG][pt];
90       PieceValue[EG][make_piece(BLACK, pt)] = PieceValue[EG][pt];
91
92       Score v = make_score(PieceValue[MG][pt], PieceValue[EG][pt]);
93
94       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
95       {
96           pieceSquareTable[make_piece(WHITE, pt)][ s] =  (v + PSQT[pt][s]);
97           pieceSquareTable[make_piece(BLACK, pt)][~s] = -(v + PSQT[pt][s]);
98       }
99   }
100 }
101
102 } // namespace Zobrist
103
104
105 namespace {
106
107 /// next_attacker() is an helper function used by see() to locate the least
108 /// valuable attacker for the side to move, remove the attacker we just found
109 /// from the 'occupied' bitboard and scan for new X-ray attacks behind it.
110
111 template<int Pt> FORCE_INLINE
112 PieceType next_attacker(const Bitboard* bb, const Square& to, const Bitboard& stmAttackers,
113                         Bitboard& occupied, Bitboard& attackers) {
114
115   if (stmAttackers & bb[Pt])
116   {
117       Bitboard b = stmAttackers & bb[Pt];
118       occupied ^= b & ~(b - 1);
119
120       if (Pt == PAWN || Pt == BISHOP || Pt == QUEEN)
121           attackers |= attacks_bb<BISHOP>(to, occupied) & (bb[BISHOP] | bb[QUEEN]);
122
123       if (Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
124           attackers |= attacks_bb<ROOK>(to, occupied) & (bb[ROOK] | bb[QUEEN]);
125
126       return (PieceType)Pt;
127   }
128   return next_attacker<Pt+1>(bb, to, stmAttackers, occupied, attackers);
129 }
130
131 template<> FORCE_INLINE
132 PieceType next_attacker<KING>(const Bitboard*, const Square&, const Bitboard&, Bitboard&, Bitboard&) {
133   return KING; // No need to update bitboards, it is the last cycle
134 }
135
136 } // namespace
137
138
139 /// CheckInfo c'tor
140
141 CheckInfo::CheckInfo(const Position& pos) {
142
143   Color them = ~pos.side_to_move();
144   ksq = pos.king_square(them);
145
146   pinned = pos.pinned_pieces();
147   dcCandidates = pos.discovered_check_candidates();
148
149   checkSq[PAWN]   = pos.attacks_from<PAWN>(ksq, them);
150   checkSq[KNIGHT] = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq);
151   checkSq[BISHOP] = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
152   checkSq[ROOK]   = pos.attacks_from<ROOK>(ksq);
153   checkSq[QUEEN]  = checkSq[BISHOP] | checkSq[ROOK];
154   checkSq[KING]   = 0;
155 }
156
157
158 /// Position::operator=() creates a copy of 'pos'. We want the new born Position
159 /// object do not depend on any external data so we detach state pointer from
160 /// the source one.
161
162 Position& Position::operator=(const Position& pos) {
163
164   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
165   startState = *st;
166   st = &startState;
167   nodes = 0;
168
169   assert(pos_is_ok());
170
171   return *this;
172 }
173
174
175 /// Position::set() initializes the position object with the given FEN string.
176 /// This function is not very robust - make sure that input FENs are correct,
177 /// this is assumed to be the responsibility of the GUI.
178
179 void Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, Thread* th) {
180 /*
181    A FEN string defines a particular position using only the ASCII character set.
182
183    A FEN string contains six fields separated by a space. The fields are:
184
185    1) Piece placement (from white's perspective). Each rank is described, starting
186       with rank 8 and ending with rank 1; within each rank, the contents of each
187       square are described from file A through file H. Following the Standard
188       Algebraic Notation (SAN), each piece is identified by a single letter taken
189       from the standard English names. White pieces are designated using upper-case
190       letters ("PNBRQK") while Black take lowercase ("pnbrqk"). Blank squares are
191       noted using digits 1 through 8 (the number of blank squares), and "/"
192       separates ranks.
193
194    2) Active color. "w" means white moves next, "b" means black.
195
196    3) Castling availability. If neither side can castle, this is "-". Otherwise,
197       this has one or more letters: "K" (White can castle kingside), "Q" (White
198       can castle queenside), "k" (Black can castle kingside), and/or "q" (Black
199       can castle queenside).
200
201    4) En passant target square (in algebraic notation). If there's no en passant
202       target square, this is "-". If a pawn has just made a 2-square move, this
203       is the position "behind" the pawn. This is recorded regardless of whether
204       there is a pawn in position to make an en passant capture.
205
206    5) Halfmove clock. This is the number of halfmoves since the last pawn advance
207       or capture. This is used to determine if a draw can be claimed under the
208       fifty-move rule.
209
210    6) Fullmove number. The number of the full move. It starts at 1, and is
211       incremented after Black's move.
212 */
213
214   char col, row, token;
215   size_t p;
216   Square sq = SQ_A8;
217   std::istringstream ss(fenStr);
218
219   clear();
220   ss >> std::noskipws;
221
222   // 1. Piece placement
223   while ((ss >> token) && !isspace(token))
224   {
225       if (isdigit(token))
226           sq += Square(token - '0'); // Advance the given number of files
227
228       else if (token == '/')
229           sq -= Square(16);
230
231       else if ((p = PieceToChar.find(token)) != string::npos)
232       {
233           put_piece(Piece(p), sq);
234           sq++;
235       }
236   }
237
238   // 2. Active color
239   ss >> token;
240   sideToMove = (token == 'w' ? WHITE : BLACK);
241   ss >> token;
242
243   // 3. Castling availability. Compatible with 3 standards: Normal FEN standard,
244   // Shredder-FEN that uses the letters of the columns on which the rooks began
245   // the game instead of KQkq and also X-FEN standard that, in case of Chess960,
246   // if an inner rook is associated with the castling right, the castling tag is
247   // replaced by the file letter of the involved rook, as for the Shredder-FEN.
248   while ((ss >> token) && !isspace(token))
249   {
250       Square rsq;
251       Color c = islower(token) ? BLACK : WHITE;
252
253       token = char(toupper(token));
254
255       if (token == 'K')
256           for (rsq = relative_square(c, SQ_H1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; rsq--) {}
257
258       else if (token == 'Q')
259           for (rsq = relative_square(c, SQ_A1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; rsq++) {}
260
261       else if (token >= 'A' && token <= 'H')
262           rsq = File(token - 'A') | relative_rank(c, RANK_1);
263
264       else
265           continue;
266
267       set_castle_right(c, rsq);
268   }
269
270   // 4. En passant square. Ignore if no pawn capture is possible
271   if (   ((ss >> col) && (col >= 'a' && col <= 'h'))
272       && ((ss >> row) && (row == '3' || row == '6')))
273   {
274       st->epSquare = File(col - 'a') | Rank(row - '1');
275
276       if (!(attackers_to(st->epSquare) & pieces(sideToMove, PAWN)))
277           st->epSquare = SQ_NONE;
278   }
279
280   // 5-6. Halfmove clock and fullmove number
281   ss >> std::skipws >> st->rule50 >> startPosPly;
282
283   // Convert from fullmove starting from 1 to ply starting from 0,
284   // handle also common incorrect FEN with fullmove = 0.
285   startPosPly = std::max(2 * (startPosPly - 1), 0) + int(sideToMove == BLACK);
286
287   st->key = compute_key();
288   st->pawnKey = compute_pawn_key();
289   st->materialKey = compute_material_key();
290   st->psqScore = compute_psq_score();
291   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
292   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
293   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
294   chess960 = isChess960;
295   thisThread = th;
296
297   assert(pos_is_ok());
298 }
299
300
301 /// Position::set_castle_right() is an helper function used to set castling
302 /// rights given the corresponding color and the rook starting square.
303
304 void Position::set_castle_right(Color c, Square rfrom) {
305
306   Square kfrom = king_square(c);
307   CastlingSide cs = kfrom < rfrom ? KING_SIDE : QUEEN_SIDE;
308   CastleRight cr = make_castle_right(c, cs);
309
310   st->castleRights |= cr;
311   castleRightsMask[kfrom] |= cr;
312   castleRightsMask[rfrom] |= cr;
313   castleRookSquare[c][cs] = rfrom;
314
315   Square kto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
316   Square rto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
317
318   for (Square s = std::min(rfrom, rto); s <= std::max(rfrom, rto); s++)
319       if (s != kfrom && s != rfrom)
320           castlePath[c][cs] |= s;
321
322   for (Square s = std::min(kfrom, kto); s <= std::max(kfrom, kto); s++)
323       if (s != kfrom && s != rfrom)
324           castlePath[c][cs] |= s;
325 }
326
327
328 /// Position::fen() returns a FEN representation of the position. In case
329 /// of Chess960 the Shredder-FEN notation is used. Mainly a debugging function.
330
331 const string Position::fen() const {
332
333   std::ostringstream ss;
334
335   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
336   {
337       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
338       {
339           Square sq = file | rank;
340
341           if (is_empty(sq))
342           {
343               int emptyCnt = 1;
344
345               for ( ; file < FILE_H && is_empty(sq++); file++)
346                   emptyCnt++;
347
348               ss << emptyCnt;
349           }
350           else
351               ss << PieceToChar[piece_on(sq)];
352       }
353
354       if (rank > RANK_1)
355           ss << '/';
356   }
357
358   ss << (sideToMove == WHITE ? " w " : " b ");
359
360   if (can_castle(WHITE_OO))
361       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(WHITE,  KING_SIDE)), false) : 'K');
362
363   if (can_castle(WHITE_OOO))
364       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(WHITE, QUEEN_SIDE)), false) : 'Q');
365
366   if (can_castle(BLACK_OO))
367       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(BLACK,  KING_SIDE)),  true) : 'k');
368
369   if (can_castle(BLACK_OOO))
370       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(BLACK, QUEEN_SIDE)),  true) : 'q');
371
372   if (st->castleRights == CASTLES_NONE)
373       ss << '-';
374
375   ss << (ep_square() == SQ_NONE ? " - " : " " + square_to_string(ep_square()) + " ")
376       << st->rule50 << " " << 1 + (startPosPly - int(sideToMove == BLACK)) / 2;
377
378   return ss.str();
379 }
380
381
382 /// Position::pretty() returns an ASCII representation of the position to be
383 /// printed to the standard output together with the move's san notation.
384
385 const string Position::pretty(Move move) const {
386
387   const string dottedLine =            "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+";
388   const string twoRows =  dottedLine + "\n|   | . |   | . |   | . |   | . |"
389                         + dottedLine + "\n| . |   | . |   | . |   | . |   |";
390
391   string brd = twoRows + twoRows + twoRows + twoRows + dottedLine;
392
393   std::ostringstream ss;
394
395   if (move)
396       ss << "\nMove: " << (sideToMove == BLACK ? ".." : "")
397          << move_to_san(*const_cast<Position*>(this), move);
398
399   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
400       if (piece_on(sq) != NO_PIECE)
401           brd[513 - 68*rank_of(sq) + 4*file_of(sq)] = PieceToChar[piece_on(sq)];
402
403   ss << brd << "\nFen: " << fen() << "\nKey: " << st->key << "\nCheckers: ";
404
405   for (Bitboard b = checkers(); b; )
406       ss << square_to_string(pop_lsb(&b)) << " ";
407
408   ss << "\nLegal moves: ";
409   for (MoveList<LEGAL> ml(*this); !ml.end(); ++ml)
410       ss << move_to_san(*const_cast<Position*>(this), ml.move()) << " ";
411
412   return ss.str();
413 }
414
415
416 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
417 /// king) pieces for the given color. Or, when template parameter FindPinned is
418 /// false, the function return the pieces of the given color candidate for a
419 /// discovery check against the enemy king.
420 template<bool FindPinned>
421 Bitboard Position::hidden_checkers() const {
422
423   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack the enemy king
424   Bitboard b, result = 0;
425   Bitboard pinners = pieces(FindPinned ? ~sideToMove : sideToMove);
426   Square ksq = king_square(FindPinned ? sideToMove : ~sideToMove);
427
428   // Pinners are sliders, that give check when candidate pinned is removed
429   pinners &=  (pieces(ROOK, QUEEN) & PseudoAttacks[ROOK][ksq])
430             | (pieces(BISHOP, QUEEN) & PseudoAttacks[BISHOP][ksq]);
431
432   while (pinners)
433   {
434       b = between_bb(ksq, pop_lsb(&pinners)) & pieces();
435
436       if (b && !more_than_one(b) && (b & pieces(sideToMove)))
437           result |= b;
438   }
439   return result;
440 }
441
442 // Explicit template instantiations
443 template Bitboard Position::hidden_checkers<true>() const;
444 template Bitboard Position::hidden_checkers<false>() const;
445
446
447 /// Position::attackers_to() computes a bitboard of all pieces which attack a
448 /// given square. Slider attacks use occ bitboard as occupancy.
449
450 Bitboard Position::attackers_to(Square s, Bitboard occ) const {
451
452   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(WHITE, PAWN))
453         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(BLACK, PAWN))
454         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
455         | (attacks_bb<ROOK>(s, occ)     & pieces(ROOK, QUEEN))
456         | (attacks_bb<BISHOP>(s, occ)   & pieces(BISHOP, QUEEN))
457         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
458 }
459
460
461 /// Position::attacks_from() computes a bitboard of all attacks of a given piece
462 /// put in a given square. Slider attacks use occ bitboard as occupancy.
463
464 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ) {
465
466   assert(is_ok(s));
467
468   switch (type_of(p))
469   {
470   case BISHOP: return attacks_bb<BISHOP>(s, occ);
471   case ROOK  : return attacks_bb<ROOK>(s, occ);
472   case QUEEN : return attacks_bb<BISHOP>(s, occ) | attacks_bb<ROOK>(s, occ);
473   default    : return StepAttacksBB[p][s];
474   }
475 }
476
477
478 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
479
480 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
481
482   assert(is_ok(m));
483   assert(pinned == pinned_pieces());
484
485   Color us = sideToMove;
486   Square from = from_sq(m);
487
488   assert(color_of(piece_moved(m)) == us);
489   assert(piece_on(king_square(us)) == make_piece(us, KING));
490
491   // En passant captures are a tricky special case. Because they are rather
492   // uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked after
493   // the move is made.
494   if (type_of(m) == ENPASSANT)
495   {
496       Color them = ~us;
497       Square to = to_sq(m);
498       Square capsq = to + pawn_push(them);
499       Square ksq = king_square(us);
500       Bitboard b = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
501
502       assert(to == ep_square());
503       assert(piece_moved(m) == make_piece(us, PAWN));
504       assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
505       assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
506
507       return   !(attacks_bb<  ROOK>(ksq, b) & pieces(them, QUEEN, ROOK))
508             && !(attacks_bb<BISHOP>(ksq, b) & pieces(them, QUEEN, BISHOP));
509   }
510
511   // If the moving piece is a king, check whether the destination
512   // square is attacked by the opponent. Castling moves are checked
513   // for legality during move generation.
514   if (type_of(piece_on(from)) == KING)
515       return type_of(m) == CASTLE || !(attackers_to(to_sq(m)) & pieces(~us));
516
517   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
518   // is moving along the ray towards or away from the king.
519   return   !pinned
520         || !(pinned & from)
521         ||  squares_aligned(from, to_sq(m), king_square(us));
522 }
523
524
525 /// Position::is_pseudo_legal() takes a random move and tests whether the move
526 /// is pseudo legal. It is used to validate moves from TT that can be corrupted
527 /// due to SMP concurrent access or hash position key aliasing.
528
529 bool Position::is_pseudo_legal(const Move m) const {
530
531   Color us = sideToMove;
532   Square from = from_sq(m);
533   Square to = to_sq(m);
534   Piece pc = piece_moved(m);
535
536   // Use a slower but simpler function for uncommon cases
537   if (type_of(m) != NORMAL)
538       return MoveList<LEGAL>(*this).contains(m);
539
540   // Is not a promotion, so promotion piece must be empty
541   if (promotion_type(m) - 2 != NO_PIECE_TYPE)
542       return false;
543
544   // If the from square is not occupied by a piece belonging to the side to
545   // move, the move is obviously not legal.
546   if (pc == NO_PIECE || color_of(pc) != us)
547       return false;
548
549   // The destination square cannot be occupied by a friendly piece
550   if (piece_on(to) != NO_PIECE && color_of(piece_on(to)) == us)
551       return false;
552
553   // Handle the special case of a pawn move
554   if (type_of(pc) == PAWN)
555   {
556       // Move direction must be compatible with pawn color
557       int direction = to - from;
558       if ((us == WHITE) != (direction > 0))
559           return false;
560
561       // We have already handled promotion moves, so destination
562       // cannot be on the 8/1th rank.
563       if (rank_of(to) == RANK_8 || rank_of(to) == RANK_1)
564           return false;
565
566       // Proceed according to the square delta between the origin and
567       // destination squares.
568       switch (direction)
569       {
570       case DELTA_NW:
571       case DELTA_NE:
572       case DELTA_SW:
573       case DELTA_SE:
574       // Capture. The destination square must be occupied by an enemy
575       // piece (en passant captures was handled earlier).
576       if (piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) != ~us)
577           return false;
578
579       // From and to files must be one file apart, avoids a7h5
580       if (abs(file_of(from) - file_of(to)) != 1)
581           return false;
582       break;
583
584       case DELTA_N:
585       case DELTA_S:
586       // Pawn push. The destination square must be empty.
587       if (!is_empty(to))
588           return false;
589       break;
590
591       case DELTA_NN:
592       // Double white pawn push. The destination square must be on the fourth
593       // rank, and both the destination square and the square between the
594       // source and destination squares must be empty.
595       if (    rank_of(to) != RANK_4
596           || !is_empty(to)
597           || !is_empty(from + DELTA_N))
598           return false;
599       break;
600
601       case DELTA_SS:
602       // Double black pawn push. The destination square must be on the fifth
603       // rank, and both the destination square and the square between the
604       // source and destination squares must be empty.
605       if (    rank_of(to) != RANK_5
606           || !is_empty(to)
607           || !is_empty(from + DELTA_S))
608           return false;
609       break;
610
611       default:
612           return false;
613       }
614   }
615   else if (!(attacks_from(pc, from) & to))
616       return false;
617
618   // Evasions generator already takes care to avoid some kind of illegal moves
619   // and pl_move_is_legal() relies on this. So we have to take care that the
620   // same kind of moves are filtered out here.
621   if (checkers())
622   {
623       if (type_of(pc) != KING)
624       {
625           // Double check? In this case a king move is required
626           if (more_than_one(checkers()))
627               return false;
628
629           // Our move must be a blocking evasion or a capture of the checking piece
630           if (!((between_bb(lsb(checkers()), king_square(us)) | checkers()) & to))
631               return false;
632       }
633       // In case of king moves under check we have to remove king so to catch
634       // as invalid moves like b1a1 when opposite queen is on c1.
635       else if (attackers_to(to, pieces() ^ from) & pieces(~us))
636           return false;
637   }
638
639   return true;
640 }
641
642
643 /// Position::move_gives_check() tests whether a pseudo-legal move gives a check
644
645 bool Position::move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
646
647   assert(is_ok(m));
648   assert(ci.dcCandidates == discovered_check_candidates());
649   assert(color_of(piece_moved(m)) == sideToMove);
650
651   Square from = from_sq(m);
652   Square to = to_sq(m);
653   PieceType pt = type_of(piece_on(from));
654
655   // Direct check ?
656   if (ci.checkSq[pt] & to)
657       return true;
658
659   // Discovery check ?
660   if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
661   {
662       // For pawn and king moves we need to verify also direction
663       if (   (pt != PAWN && pt != KING)
664           || !squares_aligned(from, to, king_square(~sideToMove)))
665           return true;
666   }
667
668   // Can we skip the ugly special cases ?
669   if (type_of(m) == NORMAL)
670       return false;
671
672   Color us = sideToMove;
673   Square ksq = king_square(~us);
674
675   switch (type_of(m))
676   {
677   case PROMOTION:
678       return attacks_from(Piece(promotion_type(m)), to, pieces() ^ from) & ksq;
679
680   // En passant capture with check ? We have already handled the case
681   // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
682   // need to handle is the unusual case of a discovered check through
683   // the captured pawn.
684   case ENPASSANT:
685   {
686       Square capsq = file_of(to) | rank_of(from);
687       Bitboard b = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
688
689       return  (attacks_bb<  ROOK>(ksq, b) & pieces(us, QUEEN, ROOK))
690             | (attacks_bb<BISHOP>(ksq, b) & pieces(us, QUEEN, BISHOP));
691   }
692   case CASTLE:
693   {
694       Square kfrom = from;
695       Square rfrom = to; // 'King captures the rook' notation
696       Square kto = relative_square(us, rfrom > kfrom ? SQ_G1 : SQ_C1);
697       Square rto = relative_square(us, rfrom > kfrom ? SQ_F1 : SQ_D1);
698       Bitboard b = (pieces() ^ kfrom ^ rfrom) | rto | kto;
699
700       return attacks_bb<ROOK>(rto, b) & ksq;
701   }
702   default:
703       assert(false);
704       return false;
705   }
706 }
707
708
709 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
710 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal. Pseudo-legal
711 /// moves should be filtered out before this function is called.
712
713 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
714
715   CheckInfo ci(*this);
716   do_move(m, newSt, ci, move_gives_check(m, ci));
717 }
718
719 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck) {
720
721   assert(is_ok(m));
722   assert(&newSt != st);
723
724   nodes++;
725   Key k = st->key;
726
727   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the ones
728   // which are going to be recalculated from scratch anyway, then switch our state
729   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
730   memcpy(&newSt, st, StateCopySize64 * sizeof(uint64_t));
731
732   newSt.previous = st;
733   st = &newSt;
734
735   // Update side to move
736   k ^= Zobrist::side;
737
738   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
739   // case of a capture or a pawn move is taken care of later.
740   st->rule50++;
741   st->pliesFromNull++;
742
743   if (type_of(m) == CASTLE)
744   {
745       st->key = k;
746       do_castle_move<true>(m);
747       return;
748   }
749
750   Color us = sideToMove;
751   Color them = ~us;
752   Square from = from_sq(m);
753   Square to = to_sq(m);
754   Piece piece = piece_on(from);
755   PieceType pt = type_of(piece);
756   PieceType capture = type_of(m) == ENPASSANT ? PAWN : type_of(piece_on(to));
757
758   assert(color_of(piece) == us);
759   assert(piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) == them);
760   assert(capture != KING);
761
762   if (capture)
763   {
764       Square capsq = to;
765
766       // If the captured piece is a pawn, update pawn hash key, otherwise
767       // update non-pawn material.
768       if (capture == PAWN)
769       {
770           if (type_of(m) == ENPASSANT)
771           {
772               capsq += pawn_push(them);
773
774               assert(pt == PAWN);
775               assert(to == st->epSquare);
776               assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
777               assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
778               assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
779
780               board[capsq] = NO_PIECE;
781           }
782
783           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[them][PAWN][capsq];
784       }
785       else
786           st->npMaterial[them] -= PieceValue[MG][capture];
787
788       // Remove the captured piece
789       byTypeBB[ALL_PIECES] ^= capsq;
790       byTypeBB[capture] ^= capsq;
791       byColorBB[them] ^= capsq;
792
793       // Update piece list, move the last piece at index[capsq] position and
794       // shrink the list.
795       //
796       // WARNING: This is a not revresible operation. When we will reinsert the
797       // captured piece in undo_move() we will put it at the end of the list and
798       // not in its original place, it means index[] and pieceList[] are not
799       // guaranteed to be invariant to a do_move() + undo_move() sequence.
800       Square lastSquare = pieceList[them][capture][--pieceCount[them][capture]];
801       index[lastSquare] = index[capsq];
802       pieceList[them][capture][index[lastSquare]] = lastSquare;
803       pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = SQ_NONE;
804
805       // Update material hash key and prefetch access to materialTable
806       k ^= Zobrist::psq[them][capture][capsq];
807       st->materialKey ^= Zobrist::psq[them][capture][pieceCount[them][capture]];
808       prefetch((char*)thisThread->materialTable[st->materialKey]);
809
810       // Update incremental scores
811       st->psqScore -= pieceSquareTable[make_piece(them, capture)][capsq];
812
813       // Reset rule 50 counter
814       st->rule50 = 0;
815   }
816
817   // Update hash key
818   k ^= Zobrist::psq[us][pt][from] ^ Zobrist::psq[us][pt][to];
819
820   // Reset en passant square
821   if (st->epSquare != SQ_NONE)
822   {
823       k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
824       st->epSquare = SQ_NONE;
825   }
826
827   // Update castle rights if needed
828   if (st->castleRights && (castleRightsMask[from] | castleRightsMask[to]))
829   {
830       int cr = castleRightsMask[from] | castleRightsMask[to];
831       k ^= Zobrist::castle[st->castleRights & cr];
832       st->castleRights &= ~cr;
833   }
834
835   // Prefetch TT access as soon as we know the new hash key
836   prefetch((char*)TT.first_entry(k));
837
838   // Move the piece
839   Bitboard from_to_bb = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
840   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= from_to_bb;
841   byTypeBB[pt] ^= from_to_bb;
842   byColorBB[us] ^= from_to_bb;
843
844   board[to] = board[from];
845   board[from] = NO_PIECE;
846
847   // Update piece lists, index[from] is not updated and becomes stale. This
848   // works as long as index[] is accessed just by known occupied squares.
849   index[to] = index[from];
850   pieceList[us][pt][index[to]] = to;
851
852   // If the moving piece is a pawn do some special extra work
853   if (pt == PAWN)
854   {
855       // Set en-passant square, only if moved pawn can be captured
856       if (   (int(to) ^ int(from)) == 16
857           && (attacks_from<PAWN>(from + pawn_push(us), us) & pieces(them, PAWN)))
858       {
859           st->epSquare = Square((from + to) / 2);
860           k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
861       }
862
863       if (type_of(m) == PROMOTION)
864       {
865           PieceType promotion = promotion_type(m);
866
867           assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
868           assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
869
870           // Replace the pawn with the promoted piece
871           byTypeBB[PAWN] ^= to;
872           byTypeBB[promotion] |= to;
873           board[to] = make_piece(us, promotion);
874
875           // Update piece lists, move the last pawn at index[to] position
876           // and shrink the list. Add a new promotion piece to the list.
877           Square lastSquare = pieceList[us][PAWN][--pieceCount[us][PAWN]];
878           index[lastSquare] = index[to];
879           pieceList[us][PAWN][index[lastSquare]] = lastSquare;
880           pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = SQ_NONE;
881           index[to] = pieceCount[us][promotion];
882           pieceList[us][promotion][index[to]] = to;
883
884           // Update hash keys
885           k ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to] ^ Zobrist::psq[us][promotion][to];
886           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to];
887           st->materialKey ^=  Zobrist::psq[us][promotion][pieceCount[us][promotion]++]
888                             ^ Zobrist::psq[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
889
890           // Update incremental score
891           st->psqScore +=  pieceSquareTable[make_piece(us, promotion)][to]
892                          - pieceSquareTable[make_piece(us, PAWN)][to];
893
894           // Update material
895           st->npMaterial[us] += PieceValue[MG][promotion];
896       }
897
898       // Update pawn hash key and prefetch access to pawnsTable
899       st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][from] ^ Zobrist::psq[us][PAWN][to];
900       prefetch((char*)thisThread->pawnsTable[st->pawnKey]);
901
902       // Reset rule 50 draw counter
903       st->rule50 = 0;
904   }
905
906   // Update incremental scores
907   st->psqScore += psq_delta(piece, from, to);
908
909   // Set capture piece
910   st->capturedType = capture;
911
912   // Update the key with the final value
913   st->key = k;
914
915   // Update checkers bitboard, piece must be already moved
916   st->checkersBB = 0;
917
918   if (moveIsCheck)
919   {
920       if (type_of(m) != NORMAL)
921           st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
922       else
923       {
924           // Direct checks
925           if (ci.checkSq[pt] & to)
926               st->checkersBB |= to;
927
928           // Discovery checks
929           if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
930           {
931               if (pt != ROOK)
932                   st->checkersBB |= attacks_from<ROOK>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, ROOK);
933
934               if (pt != BISHOP)
935                   st->checkersBB |= attacks_from<BISHOP>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, BISHOP);
936           }
937       }
938   }
939
940   sideToMove = ~sideToMove;
941
942   assert(pos_is_ok());
943 }
944
945
946 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
947 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
948
949 void Position::undo_move(Move m) {
950
951   assert(is_ok(m));
952
953   sideToMove = ~sideToMove;
954
955   if (type_of(m) == CASTLE)
956       return do_castle_move<false>(m);
957
958   Color us = sideToMove;
959   Color them = ~us;
960   Square from = from_sq(m);
961   Square to = to_sq(m);
962   Piece piece = piece_on(to);
963   PieceType pt = type_of(piece);
964   PieceType capture = st->capturedType;
965
966   assert(is_empty(from));
967   assert(color_of(piece) == us);
968   assert(capture != KING);
969
970   if (type_of(m) == PROMOTION)
971   {
972       PieceType promotion = promotion_type(m);
973
974       assert(promotion == pt);
975       assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
976       assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
977
978       // Replace the promoted piece with the pawn
979       byTypeBB[promotion] ^= to;
980       byTypeBB[PAWN] |= to;
981       board[to] = make_piece(us, PAWN);
982
983       // Update piece lists, move the last promoted piece at index[to] position
984       // and shrink the list. Add a new pawn to the list.
985       Square lastSquare = pieceList[us][promotion][--pieceCount[us][promotion]];
986       index[lastSquare] = index[to];
987       pieceList[us][promotion][index[lastSquare]] = lastSquare;
988       pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]] = SQ_NONE;
989       index[to] = pieceCount[us][PAWN]++;
990       pieceList[us][PAWN][index[to]] = to;
991
992       pt = PAWN;
993   }
994
995   // Put the piece back at the source square
996   Bitboard from_to_bb = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
997   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= from_to_bb;
998   byTypeBB[pt] ^= from_to_bb;
999   byColorBB[us] ^= from_to_bb;
1000
1001   board[from] = board[to];
1002   board[to] = NO_PIECE;
1003
1004   // Update piece lists, index[to] is not updated and becomes stale. This
1005   // works as long as index[] is accessed just by known occupied squares.
1006   index[from] = index[to];
1007   pieceList[us][pt][index[from]] = from;
1008
1009   if (capture)
1010   {
1011       Square capsq = to;
1012
1013       if (type_of(m) == ENPASSANT)
1014       {
1015           capsq -= pawn_push(us);
1016
1017           assert(pt == PAWN);
1018           assert(to == st->previous->epSquare);
1019           assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1020           assert(piece_on(capsq) == NO_PIECE);
1021       }
1022
1023       // Restore the captured piece
1024       byTypeBB[ALL_PIECES] |= capsq;
1025       byTypeBB[capture] |= capsq;
1026       byColorBB[them] |= capsq;
1027
1028       board[capsq] = make_piece(them, capture);
1029
1030       // Update piece list, add a new captured piece in capsq square
1031       index[capsq] = pieceCount[them][capture]++;
1032       pieceList[them][capture][index[capsq]] = capsq;
1033   }
1034
1035   // Finally point our state pointer back to the previous state
1036   st = st->previous;
1037
1038   assert(pos_is_ok());
1039 }
1040
1041
1042 /// Position::do_castle_move() is a private method used to do/undo a castling
1043 /// move. Note that castling moves are encoded as "king captures friendly rook"
1044 /// moves, for instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded
1045 /// as e1h1.
1046 template<bool Do>
1047 void Position::do_castle_move(Move m) {
1048
1049   assert(is_ok(m));
1050   assert(type_of(m) == CASTLE);
1051
1052   Color us = sideToMove;
1053   Square kfrom, kto, rfrom, rto;
1054
1055   bool kingSide = to_sq(m) > from_sq(m);
1056   kfrom = kto = from_sq(m);
1057   rfrom = rto = to_sq(m);
1058
1059   if (Do)
1060   {
1061       kto = relative_square(us, kingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
1062       rto = relative_square(us, kingSide ? SQ_F1 : SQ_D1);
1063   }
1064   else
1065   {
1066       kfrom = relative_square(us, kingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
1067       rfrom = relative_square(us, kingSide ? SQ_F1 : SQ_D1);
1068   }
1069
1070   assert(piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
1071   assert(piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
1072
1073   // Move the pieces, with some care; in chess960 could be kto == rfrom
1074   Bitboard k_from_to_bb = SquareBB[kfrom] ^ SquareBB[kto];
1075   Bitboard r_from_to_bb = SquareBB[rfrom] ^ SquareBB[rto];
1076   byTypeBB[KING] ^= k_from_to_bb;
1077   byTypeBB[ROOK] ^= r_from_to_bb;
1078   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= k_from_to_bb ^ r_from_to_bb;
1079   byColorBB[us] ^= k_from_to_bb ^ r_from_to_bb;
1080
1081   // Update board
1082   board[kfrom] = board[rfrom] = NO_PIECE;
1083   board[kto] = make_piece(us, KING);
1084   board[rto] = make_piece(us, ROOK);
1085
1086   // Update piece lists
1087   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
1088   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
1089   int tmp = index[rfrom]; // In Chess960 could be kto == rfrom
1090   index[kto] = index[kfrom];
1091   index[rto] = tmp;
1092
1093   if (Do)
1094   {
1095       // Reset capture field
1096       st->capturedType = NO_PIECE_TYPE;
1097
1098       // Update incremental scores
1099       st->psqScore += psq_delta(make_piece(us, KING), kfrom, kto);
1100       st->psqScore += psq_delta(make_piece(us, ROOK), rfrom, rto);
1101
1102       // Update hash key
1103       st->key ^= Zobrist::psq[us][KING][kfrom] ^ Zobrist::psq[us][KING][kto];
1104       st->key ^= Zobrist::psq[us][ROOK][rfrom] ^ Zobrist::psq[us][ROOK][rto];
1105
1106       // Clear en passant square
1107       if (st->epSquare != SQ_NONE)
1108       {
1109           st->key ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
1110           st->epSquare = SQ_NONE;
1111       }
1112
1113       // Update castling rights
1114       st->key ^= Zobrist::castle[st->castleRights & castleRightsMask[kfrom]];
1115       st->castleRights &= ~castleRightsMask[kfrom];
1116
1117       // Update checkers BB
1118       st->checkersBB = attackers_to(king_square(~us)) & pieces(us);
1119
1120       sideToMove = ~sideToMove;
1121   }
1122   else
1123       // Undo: point our state pointer back to the previous state
1124       st = st->previous;
1125
1126   assert(pos_is_ok());
1127 }
1128
1129
1130 /// Position::do(undo)_null_move() is used to do(undo) a "null move": It flips
1131 /// the side to move without executing any move on the board.
1132
1133 void Position::do_null_move(StateInfo& newSt) {
1134
1135   assert(!checkers());
1136
1137   memcpy(&newSt, st, sizeof(StateInfo)); // Fully copy here
1138
1139   newSt.previous = st;
1140   st = &newSt;
1141
1142   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1143   {
1144       st->key ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
1145       st->epSquare = SQ_NONE;
1146   }
1147
1148   st->key ^= Zobrist::side;
1149   prefetch((char*)TT.first_entry(st->key));
1150
1151   st->rule50++;
1152   st->pliesFromNull = 0;
1153
1154   sideToMove = ~sideToMove;
1155
1156   assert(pos_is_ok());
1157 }
1158
1159 void Position::undo_null_move() {
1160
1161   assert(!checkers());
1162
1163   st = st->previous;
1164   sideToMove = ~sideToMove;
1165 }
1166
1167
1168 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1169 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1170 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1171 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1172 /// not yet understand promotions captures.
1173
1174 int Position::see_sign(Move m) const {
1175
1176   assert(is_ok(m));
1177
1178   // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
1179   // is not less then capturing one. Note that king moves always return
1180   // here because king midgame value is set to 0.
1181   if (PieceValue[MG][piece_on(to_sq(m))] >= PieceValue[MG][piece_moved(m)])
1182       return 1;
1183
1184   return see(m);
1185 }
1186
1187 int Position::see(Move m) const {
1188
1189   Square from, to;
1190   Bitboard occupied, attackers, stmAttackers;
1191   int swapList[32], slIndex = 1;
1192   PieceType captured;
1193   Color stm;
1194
1195   assert(is_ok(m));
1196
1197   from = from_sq(m);
1198   to = to_sq(m);
1199   captured = type_of(piece_on(to));
1200   occupied = pieces() ^ from;
1201
1202   // Handle en passant moves
1203   if (type_of(m) == ENPASSANT)
1204   {
1205       Square capQq = to - pawn_push(sideToMove);
1206
1207       assert(!captured);
1208       assert(type_of(piece_on(capQq)) == PAWN);
1209
1210       // Remove the captured pawn
1211       occupied ^= capQq;
1212       captured = PAWN;
1213   }
1214   else if (type_of(m) == CASTLE)
1215       // Castle moves are implemented as king capturing the rook so cannot be
1216       // handled correctly. Simply return 0 that is always the correct value
1217       // unless the rook is ends up under attack.
1218       return 0;
1219
1220   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1221   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1222   attackers = attackers_to(to, occupied);
1223
1224   // If the opponent has no attackers we are finished
1225   stm = ~color_of(piece_on(from));
1226   stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1227   if (!stmAttackers)
1228       return PieceValue[MG][captured];
1229
1230   // The destination square is defended, which makes things rather more
1231   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1232   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1233   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1234   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1235   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1236   swapList[0] = PieceValue[MG][captured];
1237   captured = type_of(piece_on(from));
1238
1239   do {
1240       assert(slIndex < 32);
1241
1242       // Add the new entry to the swap list
1243       swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + PieceValue[MG][captured];
1244       slIndex++;
1245
1246       // Locate and remove from 'occupied' the next least valuable attacker
1247       captured = next_attacker<PAWN>(byTypeBB, to, stmAttackers, occupied, attackers);
1248
1249       attackers &= occupied; // Remove the just found attacker
1250       stm = ~stm;
1251       stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1252
1253       if (captured == KING)
1254       {
1255           // Stop before processing a king capture
1256           if (stmAttackers)
1257               swapList[slIndex++] = QueenValueMg * 16;
1258
1259           break;
1260       }
1261
1262   } while (stmAttackers);
1263
1264   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1265   // achievable score from the point of view of the side to move.
1266   while (--slIndex)
1267       swapList[slIndex-1] = std::min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex-1]);
1268
1269   return swapList[0];
1270 }
1271
1272
1273 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1274 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1275
1276 void Position::clear() {
1277
1278   memset(this, 0, sizeof(Position));
1279   startState.epSquare = SQ_NONE;
1280   st = &startState;
1281
1282   for (int i = 0; i < 8; i++)
1283       for (int j = 0; j < 16; j++)
1284           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1285 }
1286
1287
1288 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1289 /// updating the board array, pieces list, bitboards, and piece counts.
1290
1291 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1292
1293   Color c = color_of(p);
1294   PieceType pt = type_of(p);
1295
1296   board[s] = p;
1297   index[s] = pieceCount[c][pt]++;
1298   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1299
1300   byTypeBB[ALL_PIECES] |= s;
1301   byTypeBB[pt] |= s;
1302   byColorBB[c] |= s;
1303 }
1304
1305
1306 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1307 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1308 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1309 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1310
1311 Key Position::compute_key() const {
1312
1313   Key k = Zobrist::castle[st->castleRights];
1314
1315   for (Bitboard b = pieces(); b; )
1316   {
1317       Square s = pop_lsb(&b);
1318       k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][type_of(piece_on(s))][s];
1319   }
1320
1321   if (ep_square() != SQ_NONE)
1322       k ^= Zobrist::enpassant[file_of(ep_square())];
1323
1324   if (sideToMove == BLACK)
1325       k ^= Zobrist::side;
1326
1327   return k;
1328 }
1329
1330
1331 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1332 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1333 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1334 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1335 /// debug mode.
1336
1337 Key Position::compute_pawn_key() const {
1338
1339   Key k = 0;
1340
1341   for (Bitboard b = pieces(PAWN); b; )
1342   {
1343       Square s = pop_lsb(&b);
1344       k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][PAWN][s];
1345   }
1346
1347   return k;
1348 }
1349
1350
1351 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1352 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1353 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1354 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1355 /// debug mode.
1356
1357 Key Position::compute_material_key() const {
1358
1359   Key k = 0;
1360
1361   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1362       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1363           for (int cnt = 0; cnt < piece_count(c, pt); cnt++)
1364               k ^= Zobrist::psq[c][pt][cnt];
1365
1366   return k;
1367 }
1368
1369
1370 /// Position::compute_psq_score() computes the incremental scores for the middle
1371 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1372 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1373 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1374 Score Position::compute_psq_score() const {
1375
1376   Score score = SCORE_ZERO;
1377
1378   for (Bitboard b = pieces(); b; )
1379   {
1380       Square s = pop_lsb(&b);
1381       score += pieceSquareTable[piece_on(s)][s];
1382   }
1383
1384   return score;
1385 }
1386
1387
1388 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1389 /// game material value for the given side. Material values are updated
1390 /// incrementally during the search, this function is only used while
1391 /// initializing a new Position object.
1392
1393 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1394
1395   Value value = VALUE_ZERO;
1396
1397   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1398       value += piece_count(c, pt) * PieceValue[MG][pt];
1399
1400   return value;
1401 }
1402
1403
1404 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1405 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1406 /// must be done by the search.
1407 template<bool CheckRepetition, bool CheckThreeFold>
1408 bool Position::is_draw() const {
1409
1410   if (   !pieces(PAWN)
1411       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMg))
1412       return true;
1413
1414   if (st->rule50 > 99 && (!checkers() || MoveList<LEGAL>(*this).size()))
1415       return true;
1416
1417   if (CheckRepetition)
1418   {
1419       int i = 4, e = std::min(st->rule50, st->pliesFromNull), cnt;
1420
1421       if (i <= e)
1422       {
1423           StateInfo* stp = st->previous->previous;
1424
1425           for (cnt = 0; i <= e; i += 2)
1426           {
1427               stp = stp->previous->previous;
1428
1429               if (stp->key == st->key && (!CheckThreeFold || ++cnt >= 2))
1430                   return true;
1431           }
1432       }
1433   }
1434
1435   return false;
1436 }
1437
1438 // Explicit template instantiations
1439 template bool Position::is_draw<true,  true>() const;
1440 template bool Position::is_draw<true, false>() const;
1441 template bool Position::is_draw<false,false>() const;
1442
1443
1444 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
1445 /// is only useful for debugging especially for finding evaluation symmetry bugs.
1446
1447 void Position::flip() {
1448
1449   const Position pos(*this);
1450
1451   clear();
1452
1453   sideToMove = ~pos.side_to_move();
1454   thisThread = pos.this_thread();
1455   nodes = pos.nodes_searched();
1456   chess960 = pos.is_chess960();
1457   startPosPly = pos.startpos_ply_counter();
1458
1459   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1460       if (!pos.is_empty(s))
1461           put_piece(Piece(pos.piece_on(s) ^ 8), ~s);
1462
1463   if (pos.can_castle(WHITE_OO))
1464       set_castle_right(BLACK, ~pos.castle_rook_square(WHITE, KING_SIDE));
1465   if (pos.can_castle(WHITE_OOO))
1466       set_castle_right(BLACK, ~pos.castle_rook_square(WHITE, QUEEN_SIDE));
1467   if (pos.can_castle(BLACK_OO))
1468       set_castle_right(WHITE, ~pos.castle_rook_square(BLACK, KING_SIDE));
1469   if (pos.can_castle(BLACK_OOO))
1470       set_castle_right(WHITE, ~pos.castle_rook_square(BLACK, QUEEN_SIDE));
1471
1472   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
1473       st->epSquare = ~pos.st->epSquare;
1474
1475   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
1476
1477   st->key = compute_key();
1478   st->pawnKey = compute_pawn_key();
1479   st->materialKey = compute_material_key();
1480   st->psqScore = compute_psq_score();
1481   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
1482   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
1483
1484   assert(pos_is_ok());
1485 }
1486
1487
1488 /// Position::pos_is_ok() performs some consitency checks for the position object.
1489 /// This is meant to be helpful when debugging.
1490
1491 bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
1492
1493   int dummy, *step = failedStep ? failedStep : &dummy;
1494
1495   // What features of the position should be verified?
1496   const bool all = false;
1497
1498   const bool debugBitboards       = all || false;
1499   const bool debugKingCount       = all || false;
1500   const bool debugKingCapture     = all || false;
1501   const bool debugCheckerCount    = all || false;
1502   const bool debugKey             = all || false;
1503   const bool debugMaterialKey     = all || false;
1504   const bool debugPawnKey         = all || false;
1505   const bool debugIncrementalEval = all || false;
1506   const bool debugNonPawnMaterial = all || false;
1507   const bool debugPieceCounts     = all || false;
1508   const bool debugPieceList       = all || false;
1509   const bool debugCastleSquares   = all || false;
1510
1511   *step = 1;
1512
1513   if (sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
1514       return false;
1515
1516   if ((*step)++, piece_on(king_square(WHITE)) != W_KING)
1517       return false;
1518
1519   if ((*step)++, piece_on(king_square(BLACK)) != B_KING)
1520       return false;
1521
1522   if ((*step)++, debugKingCount)
1523   {
1524       int kingCount[COLOR_NB] = {};
1525
1526       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1527           if (type_of(piece_on(s)) == KING)
1528               kingCount[color_of(piece_on(s))]++;
1529
1530       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
1531           return false;
1532   }
1533
1534   if ((*step)++, debugKingCapture)
1535       if (attackers_to(king_square(~sideToMove)) & pieces(sideToMove))
1536           return false;
1537
1538   if ((*step)++, debugCheckerCount && popcount<Full>(st->checkersBB) > 2)
1539       return false;
1540
1541   if ((*step)++, debugBitboards)
1542   {
1543       // The intersection of the white and black pieces must be empty
1544       if (pieces(WHITE) & pieces(BLACK))
1545           return false;
1546
1547       // The union of the white and black pieces must be equal to all
1548       // occupied squares
1549       if ((pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != pieces())
1550           return false;
1551
1552       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
1553       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
1554           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
1555               if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
1556                   return false;
1557   }
1558
1559   if ((*step)++, ep_square() != SQ_NONE && relative_rank(sideToMove, ep_square()) != RANK_6)
1560       return false;
1561
1562   if ((*step)++, debugKey && st->key != compute_key())
1563       return false;
1564
1565   if ((*step)++, debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
1566       return false;
1567
1568   if ((*step)++, debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
1569       return false;
1570
1571   if ((*step)++, debugIncrementalEval && st->psqScore != compute_psq_score())
1572       return false;
1573
1574   if ((*step)++, debugNonPawnMaterial)
1575   {
1576       if (   st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE)
1577           || st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
1578           return false;
1579   }
1580
1581   if ((*step)++, debugPieceCounts)
1582       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1583           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1584               if (pieceCount[c][pt] != popcount<Full>(pieces(c, pt)))
1585                   return false;
1586
1587   if ((*step)++, debugPieceList)
1588       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1589           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1590               for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
1591               {
1592                   if (piece_on(piece_list(c, pt)[i]) != make_piece(c, pt))
1593                       return false;
1594
1595                   if (index[piece_list(c, pt)[i]] != i)
1596                       return false;
1597               }
1598
1599   if ((*step)++, debugCastleSquares)
1600       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1601           for (CastlingSide s = KING_SIDE; s <= QUEEN_SIDE; s = CastlingSide(s + 1))
1602           {
1603               CastleRight cr = make_castle_right(c, s);
1604
1605               if (!can_castle(cr))
1606                   continue;
1607
1608               if ((castleRightsMask[king_square(c)] & cr) != cr)
1609                   return false;
1610
1611               if (   piece_on(castleRookSquare[c][s]) != make_piece(c, ROOK)
1612                   || castleRightsMask[castleRookSquare[c][s]] != cr)
1613                   return false;
1614           }
1615
1616   *step = 0;
1617   return true;
1618 }