]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/position.cpp
Simplify and micro-optimize hidden_checkers()
[stockfish] / src / position.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <cstring>
22 #include <fstream>
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25
26 #include "bitcount.h"
27 #include "movegen.h"
28 #include "position.h"
29 #include "psqtab.h"
30 #include "rkiss.h"
31 #include "thread.h"
32 #include "tt.h"
33 #include "ucioption.h"
34
35 using std::string;
36 using std::cout;
37 using std::endl;
38
39 Key Position::zobrist[2][8][64];
40 Key Position::zobEp[64];
41 Key Position::zobCastle[16];
42 Key Position::zobSideToMove;
43 Key Position::zobExclusion;
44
45 Score Position::pieceSquareTable[16][64];
46
47 // Material values arrays, indexed by Piece
48 const Value PieceValueMidgame[17] = {
49   VALUE_ZERO,
50   PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
51   RookValueMidgame, QueenValueMidgame,
52   VALUE_ZERO, VALUE_ZERO, VALUE_ZERO,
53   PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
54   RookValueMidgame, QueenValueMidgame
55 };
56
57 const Value PieceValueEndgame[17] = {
58   VALUE_ZERO,
59   PawnValueEndgame, KnightValueEndgame, BishopValueEndgame,
60   RookValueEndgame, QueenValueEndgame,
61   VALUE_ZERO, VALUE_ZERO, VALUE_ZERO,
62   PawnValueEndgame, KnightValueEndgame, BishopValueEndgame,
63   RookValueEndgame, QueenValueEndgame
64 };
65
66
67 namespace {
68
69   // Bonus for having the side to move (modified by Joona Kiiski)
70   const Score TempoValue = make_score(48, 22);
71
72   // To convert a Piece to and from a FEN char
73   const string PieceToChar(".PNBRQK  pnbrqk  ");
74 }
75
76
77 /// CheckInfo c'tor
78
79 CheckInfo::CheckInfo(const Position& pos) {
80
81   Color us = pos.side_to_move();
82   Color them = opposite_color(us);
83   Square ksq = pos.king_square(them);
84
85   dcCandidates = pos.discovered_check_candidates(us);
86   pinned = pos.pinned_pieces(us);
87
88   checkSq[PAWN]   = pos.attacks_from<PAWN>(ksq, them);
89   checkSq[KNIGHT] = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq);
90   checkSq[BISHOP] = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
91   checkSq[ROOK]   = pos.attacks_from<ROOK>(ksq);
92   checkSq[QUEEN]  = checkSq[BISHOP] | checkSq[ROOK];
93   checkSq[KING]   = EmptyBoardBB;
94 }
95
96
97 /// Position c'tors. Here we always create a copy of the original position
98 /// or the FEN string, we want the new born Position object do not depend
99 /// on any external data so we detach state pointer from the source one.
100
101 Position::Position(const Position& pos, int th) {
102
103   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
104   detach(); // Always detach() in copy c'tor to avoid surprises
105   threadID = th;
106   nodes = 0;
107 }
108
109 Position::Position(const string& fen, bool isChess960, int th) {
110
111   from_fen(fen, isChess960);
112   threadID = th;
113 }
114
115
116 /// Position::detach() copies the content of the current state and castling
117 /// masks inside the position itself. This is needed when the st pointee could
118 /// become stale, as example because the caller is about to going out of scope.
119
120 void Position::detach() {
121
122   startState = *st;
123   st = &startState;
124   st->previous = NULL; // As a safe guard
125 }
126
127
128 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
129 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
130 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
131
132 void Position::from_fen(const string& fenStr, bool isChess960) {
133 /*
134    A FEN string defines a particular position using only the ASCII character set.
135
136    A FEN string contains six fields. The separator between fields is a space. The fields are:
137
138    1) Piece placement (from white's perspective). Each rank is described, starting with rank 8 and ending
139       with rank 1; within each rank, the contents of each square are described from file A through file H.
140       Following the Standard Algebraic Notation (SAN), each piece is identified by a single letter taken
141       from the standard English names. White pieces are designated using upper-case letters ("PNBRQK")
142       while Black take lowercase ("pnbrqk"). Blank squares are noted using digits 1 through 8 (the number
143       of blank squares), and "/" separate ranks.
144
145    2) Active color. "w" means white moves next, "b" means black.
146
147    3) Castling availability. If neither side can castle, this is "-". Otherwise, this has one or more
148       letters: "K" (White can castle kingside), "Q" (White can castle queenside), "k" (Black can castle
149       kingside), and/or "q" (Black can castle queenside).
150
151    4) En passant target square in algebraic notation. If there's no en passant target square, this is "-".
152       If a pawn has just made a 2-square move, this is the position "behind" the pawn. This is recorded
153       regardless of whether there is a pawn in position to make an en passant capture.
154
155    5) Halfmove clock: This is the number of halfmoves since the last pawn advance or capture. This is used
156       to determine if a draw can be claimed under the fifty-move rule.
157
158    6) Fullmove number: The number of the full move. It starts at 1, and is incremented after Black's move.
159 */
160
161   char col, row, token;
162   size_t p;
163   Square sq = SQ_A8;
164   std::istringstream fen(fenStr);
165
166   clear();
167   fen >> std::noskipws;
168
169   // 1. Piece placement
170   while ((fen >> token) && !isspace(token))
171   {
172       if (token == '/')
173           sq -= Square(16); // Jump back of 2 rows
174
175       else if (isdigit(token))
176           sq += Square(token - '0'); // Skip the given number of files
177
178       else if ((p = PieceToChar.find(token)) != string::npos)
179       {
180           put_piece(Piece(p), sq);
181           sq++;
182       }
183   }
184
185   // 2. Active color
186   fen >> token;
187   sideToMove = (token == 'w' ? WHITE : BLACK);
188   fen >> token;
189
190   // 3. Castling availability
191   while ((fen >> token) && !isspace(token))
192       set_castling_rights(token);
193
194   // 4. En passant square. Ignore if no pawn capture is possible
195   if (   ((fen >> col) && (col >= 'a' && col <= 'h'))
196       && ((fen >> row) && (row == '3' || row == '6')))
197   {
198       st->epSquare = make_square(File(col - 'a'), Rank(row - '1'));
199       Color them = opposite_color(sideToMove);
200
201       if (!(attacks_from<PAWN>(st->epSquare, them) & pieces(PAWN, sideToMove)))
202           st->epSquare = SQ_NONE;
203   }
204
205   // 5-6. Halfmove clock and fullmove number
206   fen >> std::skipws >> st->rule50 >> fullMoves;
207
208   // Various initialisations
209   chess960 = isChess960;
210   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(opposite_color(sideToMove));
211
212   st->key = compute_key();
213   st->pawnKey = compute_pawn_key();
214   st->materialKey = compute_material_key();
215   st->value = compute_value();
216   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
217   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
218 }
219
220
221 /// Position::set_castle() is an helper function used to set
222 /// correct castling related flags.
223
224 void Position::set_castle(int f, Square ksq, Square rsq) {
225
226   st->castleRights |= f;
227   castleRightsMask[ksq] ^= f;
228   castleRightsMask[rsq] ^= f;
229   castleRookSquare[f] = rsq;
230 }
231
232
233 /// Position::set_castling_rights() sets castling parameters castling avaiability.
234 /// This function is compatible with 3 standards: Normal FEN standard, Shredder-FEN
235 /// that uses the letters of the columns on which the rooks began the game instead
236 /// of KQkq and also X-FEN standard that, in case of Chess960, if an inner Rook is
237 /// associated with the castling right, the traditional castling tag will be replaced
238 /// by the file letter of the involved rook as for the Shredder-FEN.
239
240 void Position::set_castling_rights(char token) {
241
242     Color c = islower(token) ? BLACK : WHITE;
243
244     Square sqA = relative_square(c, SQ_A1);
245     Square sqH = relative_square(c, SQ_H1);
246     Square rsq, ksq = king_square(c);
247
248     token = char(toupper(token));
249
250     if (token == 'K')
251         for (rsq = sqH; piece_on(rsq) != make_piece(c, ROOK); rsq--) {}
252
253     else if (token == 'Q')
254         for (rsq = sqA; piece_on(rsq) != make_piece(c, ROOK); rsq++) {}
255
256     else if (token >= 'A' && token <= 'H')
257         rsq = make_square(File(token - 'A'), relative_rank(c, RANK_1));
258
259     else return;
260
261     if (square_file(rsq) < square_file(ksq))
262         set_castle(WHITE_OOO << c, ksq, rsq);
263     else
264         set_castle(WHITE_OO << c, ksq, rsq);
265 }
266
267
268 /// Position::to_fen() returns a FEN representation of the position. In case
269 /// of Chess960 the Shredder-FEN notation is used. Mainly a debugging function.
270
271 const string Position::to_fen() const {
272
273   std::ostringstream fen;
274   Square sq;
275   int emptyCnt;
276
277   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
278   {
279       emptyCnt = 0;
280
281       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
282       {
283           sq = make_square(file, rank);
284
285           if (!square_is_empty(sq))
286           {
287               if (emptyCnt)
288               {
289                   fen << emptyCnt;
290                   emptyCnt = 0;
291               }
292               fen << PieceToChar[piece_on(sq)];
293           }
294           else
295               emptyCnt++;
296       }
297
298       if (emptyCnt)
299           fen << emptyCnt;
300
301       if (rank > RANK_1)
302           fen << '/';
303   }
304
305   fen << (sideToMove == WHITE ? " w " : " b ");
306
307   if (st->castleRights != CASTLES_NONE)
308   {
309       if (can_castle(WHITE_OO))
310           fen << (chess960 ? char(toupper(file_to_char(square_file(castle_rook_square(WHITE_OO))))) : 'K');
311
312       if (can_castle(WHITE_OOO))
313           fen << (chess960 ? char(toupper(file_to_char(square_file(castle_rook_square(WHITE_OOO))))) : 'Q');
314
315       if (can_castle(BLACK_OO))
316           fen << (chess960 ? file_to_char(square_file(castle_rook_square(BLACK_OO))) : 'k');
317
318       if (can_castle(BLACK_OOO))
319           fen << (chess960 ? file_to_char(square_file(castle_rook_square(BLACK_OOO))) : 'q');
320   } else
321       fen << '-';
322
323   fen << (ep_square() == SQ_NONE ? " -" : " " + square_to_string(ep_square()))
324       << " " << st->rule50 << " " << fullMoves;
325
326   return fen.str();
327 }
328
329
330 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
331 /// the standard output. If a move is given then also the san is printed.
332
333 void Position::print(Move move) const {
334
335   const char* dottedLine = "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
336
337   if (move)
338   {
339       Position p(*this, thread());
340       string dd = (sideToMove == BLACK ? ".." : "");
341       cout << "\nMove is: " << dd << move_to_san(p, move);
342   }
343
344   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
345   {
346       cout << dottedLine << '|';
347       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
348       {
349           Square sq = make_square(file, rank);
350           Piece piece = piece_on(sq);
351
352           if (piece == PIECE_NONE && square_color(sq) == DARK)
353               piece = PIECE_NONE_DARK_SQ;
354
355           char c = (piece_color(piece_on(sq)) == BLACK ? '=' : ' ');
356           cout << c << PieceToChar[piece] << c << '|';
357       }
358   }
359   cout << dottedLine << "Fen is: " << to_fen() << "\nKey is: " << st->key << endl;
360 }
361
362
363 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
364 /// king) pieces for the given color. Or, when template parameter FindPinned is
365 /// false, the function return the pieces of the given color candidate for a
366 /// discovery check against the enemy king.
367
368 template<bool FindPinned>
369 Bitboard Position::hidden_checkers(Color c) const {
370
371   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack the enemy king
372   Bitboard b, result = EmptyBoardBB;
373   Bitboard pinners = pieces(FindPinned ? opposite_color(c) : c);
374   Square ksq = king_square(FindPinned ? c : opposite_color(c));
375
376   // Pinners are sliders, that give check when candidate pinned is removed
377   pinners &=  (pieces(ROOK, QUEEN) & RookPseudoAttacks[ksq])
378             | (pieces(BISHOP, QUEEN) & BishopPseudoAttacks[ksq]);
379
380   while (pinners)
381   {
382       b = squares_between(ksq, pop_1st_bit(&pinners)) & occupied_squares();
383
384       // Only one bit set and is an our piece?
385       if (b && !(b & (b - 1)) && (b & pieces(c)))
386           result |= b;
387   }
388   return result;
389 }
390
391
392 /// Position:pinned_pieces() returns a bitboard of all pinned (against the
393 /// king) pieces for the given color. Note that checkersBB bitboard must
394 /// be already updated.
395
396 Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
397
398   return hidden_checkers<true>(c);
399 }
400
401
402 /// Position:discovered_check_candidates() returns a bitboard containing all
403 /// pieces for the given side which are candidates for giving a discovered
404 /// check. Contrary to pinned_pieces() here there is no need of checkersBB
405 /// to be already updated.
406
407 Bitboard Position::discovered_check_candidates(Color c) const {
408
409   return hidden_checkers<false>(c);
410 }
411
412 /// Position::attackers_to() computes a bitboard containing all pieces which
413 /// attacks a given square.
414
415 Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
416
417   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(PAWN, WHITE))
418         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(PAWN, BLACK))
419         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
420         | (attacks_from<ROOK>(s)        & pieces(ROOK, QUEEN))
421         | (attacks_from<BISHOP>(s)      & pieces(BISHOP, QUEEN))
422         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
423 }
424
425 Bitboard Position::attackers_to(Square s, Bitboard occ) const {
426
427   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(PAWN, WHITE))
428         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(PAWN, BLACK))
429         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
430         | (rook_attacks_bb(s, occ)      & pieces(ROOK, QUEEN))
431         | (bishop_attacks_bb(s, occ)    & pieces(BISHOP, QUEEN))
432         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
433 }
434
435 /// Position::attacks_from() computes a bitboard of all attacks
436 /// of a given piece put in a given square.
437
438 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s) const {
439
440   assert(square_is_ok(s));
441
442   switch (p)
443   {
444   case WB: case BB: return attacks_from<BISHOP>(s);
445   case WR: case BR: return attacks_from<ROOK>(s);
446   case WQ: case BQ: return attacks_from<QUEEN>(s);
447   default: return StepAttacksBB[p][s];
448   }
449 }
450
451 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ) {
452
453   assert(square_is_ok(s));
454
455   switch (p)
456   {
457   case WB: case BB: return bishop_attacks_bb(s, occ);
458   case WR: case BR: return rook_attacks_bb(s, occ);
459   case WQ: case BQ: return bishop_attacks_bb(s, occ) | rook_attacks_bb(s, occ);
460   default: return StepAttacksBB[p][s];
461   }
462 }
463
464
465 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
466 /// position attacks a given square.
467
468 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
469
470   assert(move_is_ok(m));
471   assert(square_is_ok(s));
472
473   Bitboard occ, xray;
474   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
475
476   assert(!square_is_empty(f));
477
478   if (bit_is_set(attacks_from(piece_on(f), t), s))
479       return true;
480
481   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
482   occ = occupied_squares();
483   do_move_bb(&occ, make_move_bb(f, t));
484   xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ)   & pieces(ROOK, QUEEN))
485           |(bishop_attacks_bb(s, occ) & pieces(BISHOP, QUEEN)))
486          & pieces(piece_color(piece_on(f)));
487
488   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
489   // and are not already existent ones.
490   return xray && (xray ^ (xray & attacks_from<QUEEN>(s)));
491 }
492
493
494 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
495
496 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
497
498   assert(is_ok());
499   assert(move_is_ok(m));
500   assert(pinned == pinned_pieces(side_to_move()));
501
502   Color us = side_to_move();
503   Square from = move_from(m);
504
505   assert(piece_color(piece_on(from)) == us);
506   assert(piece_on(king_square(us)) == make_piece(us, KING));
507
508   // En passant captures are a tricky special case. Because they are rather
509   // uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked after
510   // the move is made.
511   if (move_is_ep(m))
512   {
513       Color them = opposite_color(us);
514       Square to = move_to(m);
515       Square capsq = to + pawn_push(them);
516       Square ksq = king_square(us);
517       Bitboard b = occupied_squares();
518
519       assert(to == ep_square());
520       assert(piece_on(from) == make_piece(us, PAWN));
521       assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
522       assert(piece_on(to) == PIECE_NONE);
523
524       clear_bit(&b, from);
525       clear_bit(&b, capsq);
526       set_bit(&b, to);
527
528       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & pieces(ROOK, QUEEN, them))
529             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & pieces(BISHOP, QUEEN, them));
530   }
531
532   // If the moving piece is a king, check whether the destination
533   // square is attacked by the opponent. Castling moves are checked
534   // for legality during move generation.
535   if (piece_type(piece_on(from)) == KING)
536       return move_is_castle(m) || !(attackers_to(move_to(m)) & pieces(opposite_color(us)));
537
538   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
539   // is moving along the ray towards or away from the king.
540   return   !pinned
541         || !bit_is_set(pinned, from)
542         ||  squares_aligned(from, move_to(m), king_square(us));
543 }
544
545
546 /// Position::move_is_legal() takes a move and tests whether the move
547 /// is legal. This version is not very fast and should be used only
548 /// in non time-critical paths.
549
550 bool Position::move_is_legal(const Move m) const {
551
552   for (MoveList<MV_LEGAL> ml(*this); !ml.end(); ++ml)
553       if (ml.move() == m)
554           return true;
555
556   return false;
557 }
558
559
560 /// Fast version of Position::move_is_pl() that takes a move and a bitboard
561 /// of pinned pieces as input, and tests whether the move is pseudo legal.
562
563 bool Position::move_is_pl(const Move m) const {
564
565   assert(is_ok());
566
567   Color us = sideToMove;
568   Color them = opposite_color(sideToMove);
569   Square from = move_from(m);
570   Square to = move_to(m);
571   Piece pc = piece_on(from);
572
573   // Use a slower but simpler function for uncommon cases
574   if (move_is_special(m))
575       return move_is_legal(m);
576
577   // Is not a promotion, so promotion piece must be empty
578   if (promotion_piece_type(m) - 2 != PIECE_TYPE_NONE)
579       return false;
580
581   // If the from square is not occupied by a piece belonging to the side to
582   // move, the move is obviously not legal.
583   if (pc == PIECE_NONE || piece_color(pc) != us)
584       return false;
585
586   // The destination square cannot be occupied by a friendly piece
587   if (piece_color(piece_on(to)) == us)
588       return false;
589
590   // Handle the special case of a pawn move
591   if (piece_type(pc) == PAWN)
592   {
593       // Move direction must be compatible with pawn color
594       int direction = to - from;
595       if ((us == WHITE) != (direction > 0))
596           return false;
597
598       // We have already handled promotion moves, so destination
599       // cannot be on the 8/1th rank.
600       if (square_rank(to) == RANK_8 || square_rank(to) == RANK_1)
601           return false;
602
603       // Proceed according to the square delta between the origin and
604       // destination squares.
605       switch (direction)
606       {
607       case DELTA_NW:
608       case DELTA_NE:
609       case DELTA_SW:
610       case DELTA_SE:
611       // Capture. The destination square must be occupied by an enemy
612       // piece (en passant captures was handled earlier).
613       if (piece_color(piece_on(to)) != them)
614           return false;
615
616       // From and to files must be one file apart, avoids a7h5
617       if (abs(square_file(from) - square_file(to)) != 1)
618           return false;
619       break;
620
621       case DELTA_N:
622       case DELTA_S:
623       // Pawn push. The destination square must be empty.
624       if (!square_is_empty(to))
625           return false;
626       break;
627
628       case DELTA_NN:
629       // Double white pawn push. The destination square must be on the fourth
630       // rank, and both the destination square and the square between the
631       // source and destination squares must be empty.
632       if (   square_rank(to) != RANK_4
633           || !square_is_empty(to)
634           || !square_is_empty(from + DELTA_N))
635           return false;
636       break;
637
638       case DELTA_SS:
639       // Double black pawn push. The destination square must be on the fifth
640       // rank, and both the destination square and the square between the
641       // source and destination squares must be empty.
642       if (   square_rank(to) != RANK_5
643           || !square_is_empty(to)
644           || !square_is_empty(from + DELTA_S))
645           return false;
646       break;
647
648       default:
649           return false;
650       }
651   }
652   else if (!bit_is_set(attacks_from(pc, from), to))
653       return false;
654
655   if (in_check())
656   {
657       // In case of king moves under check we have to remove king so to catch
658       // as invalid moves like b1a1 when opposite queen is on c1.
659       if (piece_type(piece_on(from)) == KING)
660       {
661           Bitboard b = occupied_squares();
662           clear_bit(&b, from);
663           if (attackers_to(move_to(m), b) & pieces(opposite_color(us)))
664               return false;
665       }
666       else
667       {
668           Bitboard target = checkers();
669           Square checksq = pop_1st_bit(&target);
670
671           if (target) // double check ? In this case a king move is required
672               return false;
673
674           // Our move must be a blocking evasion or a capture of the checking piece
675           target = squares_between(checksq, king_square(us)) | checkers();
676           if (!bit_is_set(target, move_to(m)))
677               return false;
678       }
679   }
680
681   return true;
682 }
683
684
685 /// Position::move_gives_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
686
687 bool Position::move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
688
689   assert(is_ok());
690   assert(move_is_ok(m));
691   assert(ci.dcCandidates == discovered_check_candidates(side_to_move()));
692   assert(piece_color(piece_on(move_from(m))) == side_to_move());
693
694   Square from = move_from(m);
695   Square to = move_to(m);
696   PieceType pt = piece_type(piece_on(from));
697
698   // Direct check ?
699   if (bit_is_set(ci.checkSq[pt], to))
700       return true;
701
702   // Discovery check ?
703   if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
704   {
705       // For pawn and king moves we need to verify also direction
706       if (  (pt != PAWN && pt != KING)
707           || !squares_aligned(from, to, king_square(opposite_color(side_to_move()))))
708           return true;
709   }
710
711   // Can we skip the ugly special cases ?
712   if (!move_is_special(m))
713       return false;
714
715   Color us = side_to_move();
716   Bitboard b = occupied_squares();
717   Square ksq = king_square(opposite_color(us));
718
719   // Promotion with check ?
720   if (move_is_promotion(m))
721   {
722       clear_bit(&b, from);
723
724       switch (promotion_piece_type(m))
725       {
726       case KNIGHT:
727           return bit_is_set(attacks_from<KNIGHT>(to), ksq);
728       case BISHOP:
729           return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
730       case ROOK:
731           return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
732       case QUEEN:
733           return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
734       default:
735           assert(false);
736       }
737   }
738
739   // En passant capture with check ? We have already handled the case
740   // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
741   // need to handle is the unusual case of a discovered check through
742   // the captured pawn.
743   if (move_is_ep(m))
744   {
745       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
746       clear_bit(&b, from);
747       clear_bit(&b, capsq);
748       set_bit(&b, to);
749       return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & pieces(ROOK, QUEEN, us))
750             ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & pieces(BISHOP, QUEEN, us));
751   }
752
753   // Castling with check ?
754   if (move_is_castle(m))
755   {
756       Square kfrom, kto, rfrom, rto;
757       kfrom = from;
758       rfrom = to;
759
760       if (rfrom > kfrom)
761       {
762           kto = relative_square(us, SQ_G1);
763           rto = relative_square(us, SQ_F1);
764       } else {
765           kto = relative_square(us, SQ_C1);
766           rto = relative_square(us, SQ_D1);
767       }
768       clear_bit(&b, kfrom);
769       clear_bit(&b, rfrom);
770       set_bit(&b, rto);
771       set_bit(&b, kto);
772       return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
773   }
774
775   return false;
776 }
777
778
779 /// Position::do_setup_move() makes a permanent move on the board. It should
780 /// be used when setting up a position on board. You can't undo the move.
781
782 void Position::do_setup_move(Move m) {
783
784   StateInfo newSt;
785
786   // Update the number of full moves after black's move
787   if (sideToMove == BLACK)
788       fullMoves++;
789
790   do_move(m, newSt);
791
792   // Reset "game ply" in case we made a non-reversible move.
793   // "game ply" is used for repetition detection.
794   if (st->rule50 == 0)
795       st->gamePly = 0;
796
797   // Our StateInfo newSt is about going out of scope so copy
798   // its content before it disappears.
799   detach();
800 }
801
802
803 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
804 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal. Pseudo-legal
805 /// moves should be filtered out before this function is called.
806
807 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
808
809   CheckInfo ci(*this);
810   do_move(m, newSt, ci, move_gives_check(m, ci));
811 }
812
813 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck) {
814
815   assert(is_ok());
816   assert(move_is_ok(m));
817   assert(&newSt != st);
818
819   nodes++;
820   Key key = st->key;
821
822   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the
823   // ones which are recalculated from scratch anyway, then switch our state
824   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
825   struct ReducedStateInfo {
826     Key pawnKey, materialKey;
827     int castleRights, rule50, gamePly, pliesFromNull;
828     Square epSquare;
829     Score value;
830     Value npMaterial[2];
831   };
832
833   memcpy(&newSt, st, sizeof(ReducedStateInfo));
834
835   newSt.previous = st;
836   st = &newSt;
837
838   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
839   // detect repetition draws.
840   history[st->gamePly++] = key;
841
842   // Update side to move
843   key ^= zobSideToMove;
844
845   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
846   // case of non-reversible moves is taken care of later.
847   st->rule50++;
848   st->pliesFromNull++;
849
850   if (move_is_castle(m))
851   {
852       st->key = key;
853       do_castle_move(m);
854       return;
855   }
856
857   Color us = side_to_move();
858   Color them = opposite_color(us);
859   Square from = move_from(m);
860   Square to = move_to(m);
861   bool ep = move_is_ep(m);
862   bool pm = move_is_promotion(m);
863
864   Piece piece = piece_on(from);
865   PieceType pt = piece_type(piece);
866   PieceType capture = ep ? PAWN : piece_type(piece_on(to));
867
868   assert(piece_color(piece_on(from)) == us);
869   assert(piece_color(piece_on(to)) == them || square_is_empty(to));
870   assert(!(ep || pm) || piece == make_piece(us, PAWN));
871   assert(!pm || relative_rank(us, to) == RANK_8);
872
873   if (capture)
874       do_capture_move(key, capture, them, to, ep);
875
876   // Update hash key
877   key ^= zobrist[us][pt][from] ^ zobrist[us][pt][to];
878
879   // Reset en passant square
880   if (st->epSquare != SQ_NONE)
881   {
882       key ^= zobEp[st->epSquare];
883       st->epSquare = SQ_NONE;
884   }
885
886   // Update castle rights if needed
887   if (    st->castleRights != CASTLES_NONE
888       && (castleRightsMask[from] & castleRightsMask[to]) != ALL_CASTLES)
889   {
890       key ^= zobCastle[st->castleRights];
891       st->castleRights &= castleRightsMask[from] & castleRightsMask[to];
892       key ^= zobCastle[st->castleRights];
893   }
894
895   // Prefetch TT access as soon as we know key is updated
896   prefetch((char*)TT.first_entry(key));
897
898   // Move the piece
899   Bitboard move_bb = make_move_bb(from, to);
900   do_move_bb(&byColorBB[us], move_bb);
901   do_move_bb(&byTypeBB[pt], move_bb);
902   do_move_bb(&byTypeBB[0], move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
903
904   board[to] = board[from];
905   board[from] = PIECE_NONE;
906
907   // Update piece lists, note that index[from] is not updated and
908   // becomes stale. This works as long as index[] is accessed just
909   // by known occupied squares.
910   index[to] = index[from];
911   pieceList[us][pt][index[to]] = to;
912
913   // If the moving piece was a pawn do some special extra work
914   if (pt == PAWN)
915   {
916       // Reset rule 50 draw counter
917       st->rule50 = 0;
918
919       // Update pawn hash key and prefetch in L1/L2 cache
920       st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
921
922       // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
923       if ((to ^ from) == 16)
924       {
925           if (attacks_from<PAWN>(from + pawn_push(us), us) & pieces(PAWN, them))
926           {
927               st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
928               key ^= zobEp[st->epSquare];
929           }
930       }
931
932       if (pm) // promotion ?
933       {
934           PieceType promotion = promotion_piece_type(m);
935
936           assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
937
938           // Insert promoted piece instead of pawn
939           clear_bit(&byTypeBB[PAWN], to);
940           set_bit(&byTypeBB[promotion], to);
941           board[to] = make_piece(us, promotion);
942
943           // Update piece counts
944           pieceCount[us][promotion]++;
945           pieceCount[us][PAWN]--;
946
947           // Update material key
948           st->materialKey ^= zobrist[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
949           st->materialKey ^= zobrist[us][promotion][pieceCount[us][promotion]-1];
950
951           // Update piece lists, move the last pawn at index[to] position
952           // and shrink the list. Add a new promotion piece to the list.
953           Square lastPawnSquare = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
954           index[lastPawnSquare] = index[to];
955           pieceList[us][PAWN][index[lastPawnSquare]] = lastPawnSquare;
956           pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = SQ_NONE;
957           index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
958           pieceList[us][promotion][index[to]] = to;
959
960           // Partially revert hash keys update
961           key ^= zobrist[us][PAWN][to] ^ zobrist[us][promotion][to];
962           st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][to];
963
964           // Partially revert and update incremental scores
965           st->value -= pst(make_piece(us, PAWN), to);
966           st->value += pst(make_piece(us, promotion), to);
967
968           // Update material
969           st->npMaterial[us] += PieceValueMidgame[promotion];
970       }
971   }
972
973   // Prefetch pawn and material hash tables
974   Threads[threadID].pawnTable.prefetch(st->pawnKey);
975   Threads[threadID].materialTable.prefetch(st->materialKey);
976
977   // Update incremental scores
978   st->value += pst_delta(piece, from, to);
979
980   // Set capture piece
981   st->capturedType = capture;
982
983   // Update the key with the final value
984   st->key = key;
985
986   // Update checkers bitboard, piece must be already moved
987   st->checkersBB = EmptyBoardBB;
988
989   if (moveIsCheck)
990   {
991       if (ep | pm)
992           st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
993       else
994       {
995           // Direct checks
996           if (bit_is_set(ci.checkSq[pt], to))
997               st->checkersBB = SetMaskBB[to];
998
999           // Discovery checks
1000           if (ci.dcCandidates && bit_is_set(ci.dcCandidates, from))
1001           {
1002               if (pt != ROOK)
1003                   st->checkersBB |= (attacks_from<ROOK>(king_square(them)) & pieces(ROOK, QUEEN, us));
1004
1005               if (pt != BISHOP)
1006                   st->checkersBB |= (attacks_from<BISHOP>(king_square(them)) & pieces(BISHOP, QUEEN, us));
1007           }
1008       }
1009   }
1010
1011   // Finish
1012   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1013   st->value += (sideToMove == WHITE ?  TempoValue : -TempoValue);
1014
1015   assert(is_ok());
1016 }
1017
1018
1019 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
1020 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
1021
1022 void Position::do_capture_move(Key& key, PieceType capture, Color them, Square to, bool ep) {
1023
1024     assert(capture != KING);
1025
1026     Square capsq = to;
1027
1028     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key,
1029     // otherwise update non-pawn material.
1030     if (capture == PAWN)
1031     {
1032         if (ep) // en passant ?
1033         {
1034             capsq = to + pawn_push(them);
1035
1036             assert(to == st->epSquare);
1037             assert(relative_rank(opposite_color(them), to) == RANK_6);
1038             assert(piece_on(to) == PIECE_NONE);
1039             assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
1040
1041             board[capsq] = PIECE_NONE;
1042         }
1043         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1044     }
1045     else
1046         st->npMaterial[them] -= PieceValueMidgame[capture];
1047
1048     // Remove captured piece
1049     clear_bit(&byColorBB[them], capsq);
1050     clear_bit(&byTypeBB[capture], capsq);
1051     clear_bit(&byTypeBB[0], capsq);
1052
1053     // Update hash key
1054     key ^= zobrist[them][capture][capsq];
1055
1056     // Update incremental scores
1057     st->value -= pst(make_piece(them, capture), capsq);
1058
1059     // Update piece count
1060     pieceCount[them][capture]--;
1061
1062     // Update material hash key
1063     st->materialKey ^= zobrist[them][capture][pieceCount[them][capture]];
1064
1065     // Update piece list, move the last piece at index[capsq] position
1066     //
1067     // WARNING: This is a not perfectly revresible operation. When we
1068     // will reinsert the captured piece in undo_move() we will put it
1069     // at the end of the list and not in its original place, it means
1070     // index[] and pieceList[] are not guaranteed to be invariant to a
1071     // do_move() + undo_move() sequence.
1072     Square lastPieceSquare = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
1073     index[lastPieceSquare] = index[capsq];
1074     pieceList[them][capture][index[lastPieceSquare]] = lastPieceSquare;
1075     pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = SQ_NONE;
1076
1077     // Reset rule 50 counter
1078     st->rule50 = 0;
1079 }
1080
1081
1082 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
1083 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
1084 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1085 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1086
1087 void Position::do_castle_move(Move m) {
1088
1089   assert(move_is_ok(m));
1090   assert(move_is_castle(m));
1091
1092   Color us = side_to_move();
1093   Color them = opposite_color(us);
1094
1095   // Find source squares for king and rook
1096   Square kfrom = move_from(m);
1097   Square rfrom = move_to(m);
1098   Square kto, rto;
1099
1100   assert(piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
1101   assert(piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
1102
1103   // Find destination squares for king and rook
1104   if (rfrom > kfrom) // O-O
1105   {
1106       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1107       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1108   }
1109   else // O-O-O
1110   {
1111       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1112       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1113   }
1114
1115   // Remove pieces from source squares
1116   clear_bit(&byColorBB[us], kfrom);
1117   clear_bit(&byTypeBB[KING], kfrom);
1118   clear_bit(&byTypeBB[0], kfrom);
1119   clear_bit(&byColorBB[us], rfrom);
1120   clear_bit(&byTypeBB[ROOK], rfrom);
1121   clear_bit(&byTypeBB[0], rfrom);
1122
1123   // Put pieces on destination squares
1124   set_bit(&byColorBB[us], kto);
1125   set_bit(&byTypeBB[KING], kto);
1126   set_bit(&byTypeBB[0], kto);
1127   set_bit(&byColorBB[us], rto);
1128   set_bit(&byTypeBB[ROOK], rto);
1129   set_bit(&byTypeBB[0], rto);
1130
1131   // Update board
1132   Piece king = make_piece(us, KING);
1133   Piece rook = make_piece(us, ROOK);
1134   board[kfrom] = board[rfrom] = PIECE_NONE;
1135   board[kto] = king;
1136   board[rto] = rook;
1137
1138   // Update piece lists
1139   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
1140   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
1141   int tmp = index[rfrom]; // In Chess960 could be kto == rfrom
1142   index[kto] = index[kfrom];
1143   index[rto] = tmp;
1144
1145   // Reset capture field
1146   st->capturedType = PIECE_TYPE_NONE;
1147
1148   // Update incremental scores
1149   st->value += pst_delta(king, kfrom, kto);
1150   st->value += pst_delta(rook, rfrom, rto);
1151
1152   // Update hash key
1153   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
1154   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
1155
1156   // Clear en passant square
1157   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1158   {
1159       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1160       st->epSquare = SQ_NONE;
1161   }
1162
1163   // Update castling rights
1164   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1165   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
1166   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1167
1168   // Reset rule 50 counter
1169   st->rule50 = 0;
1170
1171   // Update checkers BB
1172   st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
1173
1174   // Finish
1175   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1176   st->value += (sideToMove == WHITE ?  TempoValue : -TempoValue);
1177
1178   assert(is_ok());
1179 }
1180
1181
1182 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1183 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1184
1185 void Position::undo_move(Move m) {
1186
1187   assert(is_ok());
1188   assert(move_is_ok(m));
1189
1190   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1191
1192   if (move_is_castle(m))
1193   {
1194       undo_castle_move(m);
1195       return;
1196   }
1197
1198   Color us = side_to_move();
1199   Color them = opposite_color(us);
1200   Square from = move_from(m);
1201   Square to = move_to(m);
1202   bool ep = move_is_ep(m);
1203   bool pm = move_is_promotion(m);
1204
1205   PieceType pt = piece_type(piece_on(to));
1206
1207   assert(square_is_empty(from));
1208   assert(piece_color(piece_on(to)) == us);
1209   assert(!pm || relative_rank(us, to) == RANK_8);
1210   assert(!ep || to == st->previous->epSquare);
1211   assert(!ep || relative_rank(us, to) == RANK_6);
1212   assert(!ep || piece_on(to) == make_piece(us, PAWN));
1213
1214   if (pm) // promotion ?
1215   {
1216       PieceType promotion = promotion_piece_type(m);
1217       pt = PAWN;
1218
1219       assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1220       assert(piece_on(to) == make_piece(us, promotion));
1221
1222       // Replace promoted piece with a pawn
1223       clear_bit(&byTypeBB[promotion], to);
1224       set_bit(&byTypeBB[PAWN], to);
1225
1226       // Update piece counts
1227       pieceCount[us][promotion]--;
1228       pieceCount[us][PAWN]++;
1229
1230       // Update piece list replacing promotion piece with a pawn
1231       Square lastPromotionSquare = pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]];
1232       index[lastPromotionSquare] = index[to];
1233       pieceList[us][promotion][index[lastPromotionSquare]] = lastPromotionSquare;
1234       pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]] = SQ_NONE;
1235       index[to] = pieceCount[us][PAWN] - 1;
1236       pieceList[us][PAWN][index[to]] = to;
1237   }
1238
1239   // Put the piece back at the source square
1240   Bitboard move_bb = make_move_bb(to, from);
1241   do_move_bb(&byColorBB[us], move_bb);
1242   do_move_bb(&byTypeBB[pt], move_bb);
1243   do_move_bb(&byTypeBB[0], move_bb); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1244
1245   board[from] = make_piece(us, pt);
1246   board[to] = PIECE_NONE;
1247
1248   // Update piece list
1249   index[from] = index[to];
1250   pieceList[us][pt][index[from]] = from;
1251
1252   if (st->capturedType)
1253   {
1254       Square capsq = to;
1255
1256       if (ep)
1257           capsq = to - pawn_push(us);
1258
1259       assert(st->capturedType != KING);
1260       assert(!ep || square_is_empty(capsq));
1261
1262       // Restore the captured piece
1263       set_bit(&byColorBB[them], capsq);
1264       set_bit(&byTypeBB[st->capturedType], capsq);
1265       set_bit(&byTypeBB[0], capsq);
1266
1267       board[capsq] = make_piece(them, st->capturedType);
1268
1269       // Update piece count
1270       pieceCount[them][st->capturedType]++;
1271
1272       // Update piece list, add a new captured piece in capsq square
1273       index[capsq] = pieceCount[them][st->capturedType] - 1;
1274       pieceList[them][st->capturedType][index[capsq]] = capsq;
1275   }
1276
1277   // Finally point our state pointer back to the previous state
1278   st = st->previous;
1279
1280   assert(is_ok());
1281 }
1282
1283
1284 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1285 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1286 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1287 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1288
1289 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1290
1291   assert(move_is_ok(m));
1292   assert(move_is_castle(m));
1293
1294   // When we have arrived here, some work has already been done by
1295   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1296   // so the code below is correct.
1297   Color us = side_to_move();
1298
1299   // Find source squares for king and rook
1300   Square kfrom = move_from(m);
1301   Square rfrom = move_to(m);
1302   Square kto, rto;
1303
1304   // Find destination squares for king and rook
1305   if (rfrom > kfrom) // O-O
1306   {
1307       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1308       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1309   }
1310   else // O-O-O
1311   {
1312       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1313       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1314   }
1315
1316   assert(piece_on(kto) == make_piece(us, KING));
1317   assert(piece_on(rto) == make_piece(us, ROOK));
1318
1319   // Remove pieces from destination squares
1320   clear_bit(&byColorBB[us], kto);
1321   clear_bit(&byTypeBB[KING], kto);
1322   clear_bit(&byTypeBB[0], kto);
1323   clear_bit(&byColorBB[us], rto);
1324   clear_bit(&byTypeBB[ROOK], rto);
1325   clear_bit(&byTypeBB[0], rto);
1326
1327   // Put pieces on source squares
1328   set_bit(&byColorBB[us], kfrom);
1329   set_bit(&byTypeBB[KING], kfrom);
1330   set_bit(&byTypeBB[0], kfrom);
1331   set_bit(&byColorBB[us], rfrom);
1332   set_bit(&byTypeBB[ROOK], rfrom);
1333   set_bit(&byTypeBB[0], rfrom);
1334
1335   // Update board
1336   Piece king = make_piece(us, KING);
1337   Piece rook = make_piece(us, ROOK);
1338   board[kto] = board[rto] = PIECE_NONE;
1339   board[kfrom] = king;
1340   board[rfrom] = rook;
1341
1342   // Update piece lists
1343   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1344   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1345   int tmp = index[rto];  // In Chess960 could be rto == kfrom
1346   index[kfrom] = index[kto];
1347   index[rfrom] = tmp;
1348
1349   // Finally point our state pointer back to the previous state
1350   st = st->previous;
1351
1352   assert(is_ok());
1353 }
1354
1355
1356 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1357 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1358
1359 void Position::do_null_move(StateInfo& backupSt) {
1360
1361   assert(is_ok());
1362   assert(!in_check());
1363
1364   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1365   // StateInfo object.
1366   // Note that differently from normal case here backupSt is actually used as
1367   // a backup storage not as a new state to be used.
1368   backupSt.key      = st->key;
1369   backupSt.epSquare = st->epSquare;
1370   backupSt.value    = st->value;
1371   backupSt.previous = st->previous;
1372   backupSt.pliesFromNull = st->pliesFromNull;
1373   st->previous = &backupSt;
1374
1375   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1376   // detect repetition draws.
1377   history[st->gamePly++] = st->key;
1378
1379   // Update the necessary information
1380   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1381       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1382
1383   st->key ^= zobSideToMove;
1384   prefetch((char*)TT.first_entry(st->key));
1385
1386   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1387   st->epSquare = SQ_NONE;
1388   st->rule50++;
1389   st->pliesFromNull = 0;
1390   st->value += (sideToMove == WHITE) ?  TempoValue : -TempoValue;
1391 }
1392
1393
1394 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1395
1396 void Position::undo_null_move() {
1397
1398   assert(is_ok());
1399   assert(!in_check());
1400
1401   // Restore information from the our backup StateInfo object
1402   StateInfo* backupSt = st->previous;
1403   st->key      = backupSt->key;
1404   st->epSquare = backupSt->epSquare;
1405   st->value    = backupSt->value;
1406   st->previous = backupSt->previous;
1407   st->pliesFromNull = backupSt->pliesFromNull;
1408
1409   // Update the necessary information
1410   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1411   st->rule50--;
1412   st->gamePly--;
1413 }
1414
1415
1416 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1417 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1418 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1419 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1420 /// not yet understand promotions captures.
1421
1422 int Position::see_sign(Move m) const {
1423
1424   assert(move_is_ok(m));
1425
1426   Square from = move_from(m);
1427   Square to = move_to(m);
1428
1429   // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
1430   // is not less then capturing one. Note that king moves always return
1431   // here because king midgame value is set to 0.
1432   if (piece_value_midgame(piece_on(to)) >= piece_value_midgame(piece_on(from)))
1433       return 1;
1434
1435   return see(m);
1436 }
1437
1438 int Position::see(Move m) const {
1439
1440   Square from, to;
1441   Bitboard occupied, attackers, stmAttackers, b;
1442   int swapList[32], slIndex = 1;
1443   PieceType capturedType, pt;
1444   Color stm;
1445
1446   assert(move_is_ok(m));
1447
1448   // As castle moves are implemented as capturing the rook, they have
1449   // SEE == RookValueMidgame most of the times (unless the rook is under
1450   // attack).
1451   if (move_is_castle(m))
1452       return 0;
1453
1454   from = move_from(m);
1455   to = move_to(m);
1456   capturedType = piece_type(piece_on(to));
1457   occupied = occupied_squares();
1458
1459   // Handle en passant moves
1460   if (st->epSquare == to && piece_type(piece_on(from)) == PAWN)
1461   {
1462       Square capQq = to - pawn_push(side_to_move());
1463
1464       assert(capturedType == PIECE_TYPE_NONE);
1465       assert(piece_type(piece_on(capQq)) == PAWN);
1466
1467       // Remove the captured pawn
1468       clear_bit(&occupied, capQq);
1469       capturedType = PAWN;
1470   }
1471
1472   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1473   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1474   clear_bit(&occupied, from);
1475   attackers = attackers_to(to, occupied);
1476
1477   // If the opponent has no attackers we are finished
1478   stm = opposite_color(piece_color(piece_on(from)));
1479   stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1480   if (!stmAttackers)
1481       return PieceValueMidgame[capturedType];
1482
1483   // The destination square is defended, which makes things rather more
1484   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1485   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1486   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1487   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1488   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1489   swapList[0] = PieceValueMidgame[capturedType];
1490   capturedType = piece_type(piece_on(from));
1491
1492   do {
1493       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1494       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1495       // that the side to move still has at least one attacker left.
1496       for (pt = PAWN; !(stmAttackers & pieces(pt)); pt++)
1497           assert(pt < KING);
1498
1499       // Remove the attacker we just found from the 'occupied' bitboard,
1500       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1501       b = stmAttackers & pieces(pt);
1502       occupied ^= (b & (~b + 1));
1503       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occupied)   & pieces(ROOK, QUEEN))
1504                   | (bishop_attacks_bb(to, occupied) & pieces(BISHOP, QUEEN));
1505
1506       attackers &= occupied; // Cut out pieces we've already done
1507
1508       // Add the new entry to the swap list
1509       assert(slIndex < 32);
1510       swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + PieceValueMidgame[capturedType];
1511       slIndex++;
1512
1513       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to
1514       // move before beginning the next iteration.
1515       capturedType = pt;
1516       stm = opposite_color(stm);
1517       stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1518
1519       // Stop before processing a king capture
1520       if (capturedType == KING && stmAttackers)
1521       {
1522           assert(slIndex < 32);
1523           swapList[slIndex++] = QueenValueMidgame*10;
1524           break;
1525       }
1526   } while (stmAttackers);
1527
1528   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1529   // achievable score from the point of view of the side to move.
1530   while (--slIndex)
1531       swapList[slIndex-1] = Min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex-1]);
1532
1533   return swapList[0];
1534 }
1535
1536
1537 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1538 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1539
1540 void Position::clear() {
1541
1542   st = &startState;
1543   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1544   st->epSquare = SQ_NONE;
1545
1546   memset(byColorBB,  0, sizeof(Bitboard) * 2);
1547   memset(byTypeBB,   0, sizeof(Bitboard) * 8);
1548   memset(pieceCount, 0, sizeof(int) * 2 * 8);
1549   memset(index,      0, sizeof(int) * 64);
1550
1551   for (int i = 0; i < 8; i++)
1552       for (int j = 0; j < 16; j++)
1553           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1554
1555   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
1556   {
1557       board[sq] = PIECE_NONE;
1558       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
1559   }
1560   sideToMove = WHITE;
1561   fullMoves = 1;
1562   nodes = 0;
1563 }
1564
1565
1566 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1567 /// updating the board array, pieces list, bitboards, and piece counts.
1568
1569 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1570
1571   Color c = piece_color(p);
1572   PieceType pt = piece_type(p);
1573
1574   board[s] = p;
1575   index[s] = pieceCount[c][pt]++;
1576   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1577
1578   set_bit(&byTypeBB[pt], s);
1579   set_bit(&byColorBB[c], s);
1580   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1581 }
1582
1583
1584 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1585 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1586 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1587 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1588
1589 Key Position::compute_key() const {
1590
1591   Key result = zobCastle[st->castleRights];
1592
1593   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1594       if (!square_is_empty(s))
1595           result ^= zobrist[piece_color(piece_on(s))][piece_type(piece_on(s))][s];
1596
1597   if (ep_square() != SQ_NONE)
1598       result ^= zobEp[ep_square()];
1599
1600   if (side_to_move() == BLACK)
1601       result ^= zobSideToMove;
1602
1603   return result;
1604 }
1605
1606
1607 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1608 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1609 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1610 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1611 /// debug mode.
1612
1613 Key Position::compute_pawn_key() const {
1614
1615   Bitboard b;
1616   Key result = 0;
1617
1618   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1619   {
1620       b = pieces(PAWN, c);
1621       while (b)
1622           result ^= zobrist[c][PAWN][pop_1st_bit(&b)];
1623   }
1624   return result;
1625 }
1626
1627
1628 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1629 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1630 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1631 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1632 /// debug mode.
1633
1634 Key Position::compute_material_key() const {
1635
1636   Key result = 0;
1637
1638   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1639       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1640           for (int i = 0, cnt = piece_count(c, pt); i < cnt; i++)
1641               result ^= zobrist[c][pt][i];
1642
1643   return result;
1644 }
1645
1646
1647 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1648 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1649 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1650 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1651 Score Position::compute_value() const {
1652
1653   Bitboard b;
1654   Score result = SCORE_ZERO;
1655
1656   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1657       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1658       {
1659           b = pieces(pt, c);
1660           while (b)
1661               result += pst(make_piece(c, pt), pop_1st_bit(&b));
1662       }
1663
1664   result += (side_to_move() == WHITE ? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2);
1665   return result;
1666 }
1667
1668
1669 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1670 /// game material value for the given side. Material values are updated
1671 /// incrementally during the search, this function is only used while
1672 /// initializing a new Position object.
1673
1674 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1675
1676   Value result = VALUE_ZERO;
1677
1678   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1679       result += piece_count(c, pt) * PieceValueMidgame[pt];
1680
1681   return result;
1682 }
1683
1684
1685 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1686 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1687 /// must be done by the search.
1688 template<bool SkipRepetition>
1689 bool Position::is_draw() const {
1690
1691   // Draw by material?
1692   if (   !pieces(PAWN)
1693       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1694       return true;
1695
1696   // Draw by the 50 moves rule?
1697   if (st->rule50 > 99 && !is_mate())
1698       return true;
1699
1700   // Draw by repetition?
1701   if (!SkipRepetition)
1702       for (int i = 4, e = Min(Min(st->gamePly, st->rule50), st->pliesFromNull); i <= e; i += 2)
1703           if (history[st->gamePly - i] == st->key)
1704               return true;
1705
1706   return false;
1707 }
1708
1709 // Explicit template instantiations
1710 template bool Position::is_draw<false>() const;
1711 template bool Position::is_draw<true>() const;
1712
1713
1714 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1715 /// side to move is checkmated.
1716
1717 bool Position::is_mate() const {
1718
1719   return in_check() && !MoveList<MV_LEGAL>(*this).size();
1720 }
1721
1722
1723 /// Position::init() is a static member function which initializes at
1724 /// startup the various arrays used to compute hash keys and the piece
1725 /// square tables. The latter is a two-step operation: First, the white
1726 /// halves of the tables are copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays.
1727 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
1728 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
1729
1730 void Position::init() {
1731
1732   RKISS rk;
1733
1734   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1735       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1736           for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1737               zobrist[c][pt][s] = rk.rand<Key>();
1738
1739   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1740       zobEp[s] = rk.rand<Key>();
1741
1742   for (int i = 0; i < 16; i++)
1743       zobCastle[i] = rk.rand<Key>();
1744
1745   zobSideToMove = rk.rand<Key>();
1746   zobExclusion  = rk.rand<Key>();
1747
1748   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1749       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
1750           pieceSquareTable[p][s] = make_score(MgPST[p][s], EgPST[p][s]);
1751
1752   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1753       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
1754           pieceSquareTable[p][s] = -pieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
1755 }
1756
1757
1758 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
1759 /// is only useful for debugging especially for finding evaluation symmetry bugs.
1760
1761 void Position::flip() {
1762
1763   assert(is_ok());
1764
1765   // Make a copy of current position before to start changing
1766   const Position pos(*this, threadID);
1767
1768   clear();
1769   threadID = pos.thread();
1770
1771   // Board
1772   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1773       if (!pos.square_is_empty(s))
1774           put_piece(Piece(pos.piece_on(s) ^ 8), flip_square(s));
1775
1776   // Side to move
1777   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
1778
1779   // Castling rights
1780   if (pos.can_castle(WHITE_OO))
1781       set_castle(BLACK_OO,  king_square(BLACK), flip_square(pos.castle_rook_square(WHITE_OO)));
1782   if (pos.can_castle(WHITE_OOO))
1783       set_castle(BLACK_OOO, king_square(BLACK), flip_square(pos.castle_rook_square(WHITE_OOO)));
1784   if (pos.can_castle(BLACK_OO))
1785       set_castle(WHITE_OO,  king_square(WHITE), flip_square(pos.castle_rook_square(BLACK_OO)));
1786   if (pos.can_castle(BLACK_OOO))
1787       set_castle(WHITE_OOO, king_square(WHITE), flip_square(pos.castle_rook_square(BLACK_OOO)));
1788
1789   // En passant square
1790   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
1791       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
1792
1793   // Checkers
1794   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(opposite_color(sideToMove));
1795
1796   // Hash keys
1797   st->key = compute_key();
1798   st->pawnKey = compute_pawn_key();
1799   st->materialKey = compute_material_key();
1800
1801   // Incremental scores
1802   st->value = compute_value();
1803
1804   // Material
1805   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
1806   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
1807
1808   assert(is_ok());
1809 }
1810
1811
1812 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
1813 /// This is meant to be helpful when debugging.
1814
1815 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
1816
1817   // What features of the position should be verified?
1818   const bool debugAll = false;
1819
1820   const bool debugBitboards       = debugAll || false;
1821   const bool debugKingCount       = debugAll || false;
1822   const bool debugKingCapture     = debugAll || false;
1823   const bool debugCheckerCount    = debugAll || false;
1824   const bool debugKey             = debugAll || false;
1825   const bool debugMaterialKey     = debugAll || false;
1826   const bool debugPawnKey         = debugAll || false;
1827   const bool debugIncrementalEval = debugAll || false;
1828   const bool debugNonPawnMaterial = debugAll || false;
1829   const bool debugPieceCounts     = debugAll || false;
1830   const bool debugPieceList       = debugAll || false;
1831   const bool debugCastleSquares   = debugAll || false;
1832
1833   if (failedStep) *failedStep = 1;
1834
1835   // Side to move OK?
1836   if (side_to_move() != WHITE && side_to_move() != BLACK)
1837       return false;
1838
1839   // Are the king squares in the position correct?
1840   if (failedStep) (*failedStep)++;
1841   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
1842       return false;
1843
1844   if (failedStep) (*failedStep)++;
1845   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
1846       return false;
1847
1848   // Do both sides have exactly one king?
1849   if (failedStep) (*failedStep)++;
1850   if (debugKingCount)
1851   {
1852       int kingCount[2] = {0, 0};
1853       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1854           if (piece_type(piece_on(s)) == KING)
1855               kingCount[piece_color(piece_on(s))]++;
1856
1857       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
1858           return false;
1859   }
1860
1861   // Can the side to move capture the opponent's king?
1862   if (failedStep) (*failedStep)++;
1863   if (debugKingCapture)
1864   {
1865       Color us = side_to_move();
1866       Color them = opposite_color(us);
1867       Square ksq = king_square(them);
1868       if (attackers_to(ksq) & pieces(us))
1869           return false;
1870   }
1871
1872   // Is there more than 2 checkers?
1873   if (failedStep) (*failedStep)++;
1874   if (debugCheckerCount && count_1s<CNT32>(st->checkersBB) > 2)
1875       return false;
1876
1877   // Bitboards OK?
1878   if (failedStep) (*failedStep)++;
1879   if (debugBitboards)
1880   {
1881       // The intersection of the white and black pieces must be empty
1882       if ((pieces(WHITE) & pieces(BLACK)) != EmptyBoardBB)
1883           return false;
1884
1885       // The union of the white and black pieces must be equal to all
1886       // occupied squares
1887       if ((pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != occupied_squares())
1888           return false;
1889
1890       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
1891       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
1892           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
1893               if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
1894                   return false;
1895   }
1896
1897   // En passant square OK?
1898   if (failedStep) (*failedStep)++;
1899   if (ep_square() != SQ_NONE)
1900   {
1901       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
1902       // side to move.
1903       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
1904           return false;
1905   }
1906
1907   // Hash key OK?
1908   if (failedStep) (*failedStep)++;
1909   if (debugKey && st->key != compute_key())
1910       return false;
1911
1912   // Pawn hash key OK?
1913   if (failedStep) (*failedStep)++;
1914   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
1915       return false;
1916
1917   // Material hash key OK?
1918   if (failedStep) (*failedStep)++;
1919   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
1920       return false;
1921
1922   // Incremental eval OK?
1923   if (failedStep) (*failedStep)++;
1924   if (debugIncrementalEval && st->value != compute_value())
1925       return false;
1926
1927   // Non-pawn material OK?
1928   if (failedStep) (*failedStep)++;
1929   if (debugNonPawnMaterial)
1930   {
1931       if (st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
1932           return false;
1933
1934       if (st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
1935           return false;
1936   }
1937
1938   // Piece counts OK?
1939   if (failedStep) (*failedStep)++;
1940   if (debugPieceCounts)
1941       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1942           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1943               if (pieceCount[c][pt] != count_1s<CNT32>(pieces(pt, c)))
1944                   return false;
1945
1946   if (failedStep) (*failedStep)++;
1947   if (debugPieceList)
1948       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1949           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1950               for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
1951               {
1952                   if (piece_on(piece_list(c, pt)[i]) != make_piece(c, pt))
1953                       return false;
1954
1955                   if (index[piece_list(c, pt)[i]] != i)
1956                       return false;
1957               }
1958
1959   if (failedStep) (*failedStep)++;
1960   if (debugCastleSquares)
1961       for (CastleRight f = WHITE_OO; f <= BLACK_OOO; f = CastleRight(f << 1))
1962       {
1963           if (!can_castle(f))
1964               continue;
1965
1966           Piece rook = (f & (WHITE_OO | WHITE_OOO) ? WR : BR);
1967
1968           if (   castleRightsMask[castleRookSquare[f]] != (ALL_CASTLES ^ f)
1969               || piece_on(castleRookSquare[f]) != rook)
1970               return false;
1971       }
1972
1973   if (failedStep) *failedStep = 0;
1974   return true;
1975 }