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

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008 Marco Costalba
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20
  21 ////
  22 //// Includes
  23 ////
  24
  25 #include <cassert>
  26 #include <cstring>
  27 #include <fstream>
  28 #include <iostream>
  29
  30 #include "mersenne.h"
  31 #include "movegen.h"
  32 #include "movepick.h"
  33 #include "position.h"
  34 #include "psqtab.h"
  35 #include "san.h"
  36 #include "ucioption.h"
  37
  38
  39 ////
  40 //// Variables
  41 ////
  42
  43 extern SearchStack EmptySearchStack;
  44
  45 int Position::castleRightsMask[64];
  46
  47 Key Position::zobrist[2][8][64];
  48 Key Position::zobEp[64];
  49 Key Position::zobCastle[16];
  50 Key Position::zobMaterial[2][8][16];
  51 Key Position::zobSideToMove;
  52
  53 Value Position::MgPieceSquareTable[16][64];
  54 Value Position::EgPieceSquareTable[16][64];
  55
  56 static bool RequestPending = false;
  57
  58 ////
  59 //// Functions
  60 ////
  61
  62 /// Constructors
  63
  64 Position::Position(const Position& pos) {
  65   copy(pos);
  66 }
  67
  68 Position::Position(const std::string& fen) {
  69   from_fen(fen);
  70 }
  71
  72
  73 /// Position::from_fen() initializes the position object with the given FEN
  74 /// string. This function is not very robust - make sure that input FENs are
  75 /// correct (this is assumed to be the responsibility of the GUI).
  76
  77 void Position::from_fen(const std::string& fen) {
  78
  79   static const std::string pieceLetters = "KQRBNPkqrbnp";
  80   static const Piece pieces[] = { WK, WQ, WR, WB, WN, WP, BK, BQ, BR, BB, BN, BP };
  81
  82   clear();
  83
  84   // Board
  85   Rank rank = RANK_8;
  86   File file = FILE_A;
  87   size_t i = 0;
  88   for ( ; fen[i] != ' '; i++)
  89   {
  90       if (isdigit(fen[i]))
  91       {
  92           // Skip the given number of files
  93           file += (fen[i] - '1' + 1);
  94           continue;
  95       }
  96       else if (fen[i] == '/')
  97       {
  98           file = FILE_A;
  99           rank--;
 100           continue;
 101       }
 102       size_t idx = pieceLetters.find(fen[i]);
 103       if (idx == std::string::npos)
 104       {
 105            std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 106            return;
 107       }
 108       Square square = make_square(file, rank);
 109       put_piece(pieces[idx], square);
 110       file++;
 111   }
 112
 113   // Side to move
 114   i++;
 115   if (fen[i] != 'w' && fen[i] != 'b')
 116   {
 117       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 118       return;
 119   }
 120   sideToMove = (fen[i] == 'w' ? WHITE : BLACK);
 121
 122   // Castling rights
 123   i++;
 124   if (fen[i] != ' ')
 125   {
 126       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 127       return;
 128   }
 129
 130   i++;
 131   while(strchr("KQkqabcdefghABCDEFGH-", fen[i])) {
 132     if (fen[i] == '-')
 133     {
 134       i++;
 135       break;
 136     }
 137     else if(fen[i] == 'K') allow_oo(WHITE);
 138     else if(fen[i] == 'Q') allow_ooo(WHITE);
 139     else if(fen[i] == 'k') allow_oo(BLACK);
 140     else if(fen[i] == 'q') allow_ooo(BLACK);
 141     else if(fen[i] >= 'A' && fen[i] <= 'H') {
 142       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
 143       for(Square square = SQ_B1; square <= SQ_G1; square++)
 144         if(piece_on(square) == WK)
 145           kingFile = square_file(square);
 146       if(kingFile == FILE_NONE) {
 147         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 148         return;
 149       }
 150       initialKFile = kingFile;
 151       rookFile = File(fen[i] - 'A') + FILE_A;
 152       if(rookFile < initialKFile) {
 153         allow_ooo(WHITE);
 154         initialQRFile = rookFile;
 155       }
 156       else {
 157         allow_oo(WHITE);
 158         initialKRFile = rookFile;
 159       }
 160     }
 161     else if(fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h') {
 162       File rookFile, kingFile = FILE_NONE;
 163       for(Square square = SQ_B8; square <= SQ_G8; square++)
 164         if(piece_on(square) == BK)
 165           kingFile = square_file(square);
 166       if(kingFile == FILE_NONE) {
 167         std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 168         return;
 169       }
 170       initialKFile = kingFile;
 171       rookFile = File(fen[i] - 'a') + FILE_A;
 172       if(rookFile < initialKFile) {
 173         allow_ooo(BLACK);
 174         initialQRFile = rookFile;
 175       }
 176       else {
 177         allow_oo(BLACK);
 178         initialKRFile = rookFile;
 179       }
 180     }
 181     else {
 182       std::cout << "Error in FEN at character " << i << std::endl;
 183       return;
 184     }
 185     i++;
 186   }
 187
 188   // Skip blanks
 189   while (fen[i] == ' ')
 190       i++;
 191
 192   // En passant square
 193   if (    i < fen.length() - 2
 194       && (fen[i] >= 'a' && fen[i] <= 'h')
 195       && (fen[i+1] == '3' || fen[i+1] == '6'))
 196       st->epSquare = square_from_string(fen.substr(i, 2));
 197
 198   // Various initialisation
 199   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
 200       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
 201
 202   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO|WHITE_OOO);
 203   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO|BLACK_OOO);
 204   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OO;
 205   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OO;
 206   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^= WHITE_OOO;
 207   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^= BLACK_OOO;
 208
 209   find_checkers();
 210   find_hidden_checks();
 211
 212   st->key = compute_key();
 213   st->pawnKey = compute_pawn_key();
 214   st->materialKey = compute_material_key();
 215   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
 216   st->egValue = compute_value<EndGame>();
 217   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
 218   npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
 219 }
 220
 221
 222 /// Position::to_fen() converts the position object to a FEN string. This is
 223 /// probably only useful for debugging.
 224
 225 const std::string Position::to_fen() const {
 226
 227   static const std::string pieceLetters = " PNBRQK  pnbrqk";
 228   std::string fen;
 229   int skip;
 230
 231   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
 232   {
 233       skip = 0;
 234       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
 235       {
 236           Square sq = make_square(file, rank);
 237           if (!square_is_occupied(sq))
 238           {   skip++;
 239               continue;
 240           }
 241           if (skip > 0)
 242           {
 243               fen += (char)skip + '0';
 244               skip = 0;
 245           }
 246           fen += pieceLetters[piece_on(sq)];
 247       }
 248       if (skip > 0)
 249           fen += (char)skip + '0';
 250
 251       fen += (rank > RANK_1 ? '/' : ' ');
 252   }
 253   fen += (sideToMove == WHITE ? "w " : "b ");
 254   if (st->castleRights != NO_CASTLES)
 255   {
 256     if (can_castle_kingside(WHITE))  fen += 'K';
 257     if (can_castle_queenside(WHITE)) fen += 'Q';
 258     if (can_castle_kingside(BLACK))  fen += 'k';
 259     if (can_castle_queenside(BLACK)) fen += 'q';
 260   } else
 261       fen += '-';
 262
 263   fen += ' ';
 264   if (ep_square() != SQ_NONE)
 265       fen += square_to_string(ep_square());
 266   else
 267       fen += '-';
 268
 269   return fen;
 270 }
 271
 272
 273 /// Position::print() prints an ASCII representation of the position to
 274 /// the standard output. If a move is given then also the san is print.
 275
 276 void Position::print(Move m) const {
 277
 278   static const std::string pieceLetters = " PNBRQK  PNBRQK .";
 279
 280   // Check for reentrancy, as example when called from inside
 281   // MovePicker that is used also here in move_to_san()
 282   if (RequestPending)
 283       return;
 284
 285   RequestPending = true;
 286
 287   std::cout << std::endl;
 288   if (m != MOVE_NONE)
 289   {
 290       std::string col = (color_of_piece_on(move_from(m)) == BLACK ? ".." : "");
 291       std::cout << "Move is: " << col << move_to_san(*this, m) << std::endl;
 292   }
 293   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
 294   {
 295       std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl;
 296       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
 297       {
 298           Square sq = make_square(file, rank);
 299           Piece piece = piece_on(sq);
 300           if (piece == EMPTY && square_color(sq) == WHITE)
 301               piece = NO_PIECE;
 302
 303           char col = (color_of_piece_on(sq) == BLACK ? '=' : ' ');
 304           std::cout << '|' << col << pieceLetters[piece] << col;
 305       }
 306       std::cout << '|' << std::endl;
 307   }
 308   std::cout << "+---+---+---+---+---+---+---+---+" << std::endl
 309             << "Fen is: " << to_fen() << std::endl
 310             << "Key is: " << st->key << std::endl;
 311
 312   RequestPending = false;
 313 }
 314
 315
 316 /// Position::copy() creates a copy of the input position.
 317
 318 void Position::copy(const Position &pos) {
 319
 320   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
 321 }
 322
 323
 324 /// Position:hidden_checks<>() returns a bitboard of all pinned (against the
 325 /// king) pieces for the given color and for the given pinner type. Or, when
 326 /// template parameter FindPinned is false, the pinned pieces of opposite color
 327 /// that are, indeed, the pieces candidate for a discovery check.
 328 /// Note that checkersBB bitboard must be already updated.
 329 template<PieceType Piece, bool FindPinned>
 330 Bitboard Position::hidden_checks(Color c, Square ksq, Bitboard& pinners) const {
 331
 332   Square s;
 333   Bitboard sliders, result = EmptyBoardBB;
 334
 335   if (Piece == ROOK) // Resolved at compile time
 336       sliders = rooks_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & RookPseudoAttacks[ksq];
 337   else
 338       sliders = bishops_and_queens(FindPinned ? opposite_color(c) : c) & BishopPseudoAttacks[ksq];
 339
 340   if (sliders && (!FindPinned || (sliders & ~st->checkersBB)))
 341   {
 342        // King blockers are candidate pinned pieces
 343       Bitboard candidate_pinned = piece_attacks<Piece>(ksq) & pieces_of_color(c);
 344
 345       // Pinners are sliders, not checkers, that give check when
 346       // candidate pinned are removed.
 347       pinners = (FindPinned ? sliders & ~st->checkersBB : sliders);
 348
 349       if (Piece == ROOK)
 350           pinners &= rook_attacks_bb(ksq, occupied_squares() ^ candidate_pinned);
 351       else
 352           pinners &= bishop_attacks_bb(ksq, occupied_squares() ^ candidate_pinned);
 353
 354       // Finally for each pinner find the corresponding pinned piece (if same color of king)
 355       // or discovery checker (if opposite color) among the candidates.
 356       Bitboard p = pinners;
 357       while (p)
 358       {
 359           s = pop_1st_bit(&p);
 360           result |= (squares_between(s, ksq) & candidate_pinned);
 361       }
 362   }
 363   else
 364       pinners = EmptyBoardBB;
 365
 366   return result;
 367 }
 368
 369
 370 /// Position::attacks_to() computes a bitboard containing all pieces which
 371 /// attacks a given square. There are two versions of this function: One
 372 /// which finds attackers of both colors, and one which only finds the
 373 /// attackers for one side.
 374
 375 Bitboard Position::attacks_to(Square s) const {
 376
 377   return  (pawn_attacks(BLACK, s)   & pawns(WHITE))
 378         | (pawn_attacks(WHITE, s)   & pawns(BLACK))
 379         | (piece_attacks<KNIGHT>(s) & pieces_of_type(KNIGHT))
 380         | (piece_attacks<ROOK>(s)   & rooks_and_queens())
 381         | (piece_attacks<BISHOP>(s) & bishops_and_queens())
 382         | (piece_attacks<KING>(s)   & pieces_of_type(KING));
 383 }
 384
 385 /// Position::piece_attacks_square() tests whether the piece on square f
 386 /// attacks square t.
 387
 388 bool Position::piece_attacks_square(Piece p, Square f, Square t) const {
 389
 390   assert(square_is_ok(f));
 391   assert(square_is_ok(t));
 392
 393   switch (p)
 394   {
 395   case WP:          return pawn_attacks_square(WHITE, f, t);
 396   case BP:          return pawn_attacks_square(BLACK, f, t);
 397   case WN: case BN: return piece_attacks_square<KNIGHT>(f, t);
 398   case WB: case BB: return piece_attacks_square<BISHOP>(f, t);
 399   case WR: case BR: return piece_attacks_square<ROOK>(f, t);
 400   case WQ: case BQ: return piece_attacks_square<QUEEN>(f, t);
 401   case WK: case BK: return piece_attacks_square<KING>(f, t);
 402   default: break;
 403   }
 404   return false;
 405 }
 406
 407
 408 /// Position::move_attacks_square() tests whether a move from the current
 409 /// position attacks a given square.
 410
 411 bool Position::move_attacks_square(Move m, Square s) const {
 412
 413   assert(move_is_ok(m));
 414   assert(square_is_ok(s));
 415
 416   Square f = move_from(m), t = move_to(m);
 417
 418   assert(square_is_occupied(f));
 419
 420   if (piece_attacks_square(piece_on(f), t, s))
 421       return true;
 422
 423   // Move the piece and scan for X-ray attacks behind it
 424   Bitboard occ = occupied_squares();
 425   Color us = color_of_piece_on(f);
 426   clear_bit(&occ, f);
 427   set_bit(&occ, t);
 428   Bitboard xray = ( (rook_attacks_bb(s, occ) & rooks_and_queens())
 429                    |(bishop_attacks_bb(s, occ) & bishops_and_queens())) & pieces_of_color(us);
 430
 431   // If we have attacks we need to verify that are caused by our move
 432   // and are not already existent ones.
 433   return xray && (xray ^ (xray & piece_attacks<QUEEN>(s)));
 434 }
 435
 436
 437 /// Position::find_checkers() computes the checkersBB bitboard, which
 438 /// contains a nonzero bit for each checking piece (0, 1 or 2). It
 439 /// currently works by calling Position::attacks_to, which is probably
 440 /// inefficient. Consider rewriting this function to use the last move
 441 /// played, like in non-bitboard versions of Glaurung.
 442
 443 void Position::find_checkers() {
 444
 445   Color us = side_to_move();
 446   st->checkersBB = attacks_to(king_square(us), opposite_color(us));
 447 }
 448
 449 /// Position:find_hidden_checks() computes the pinned, pinners and dcCandidates
 450 /// bitboards. There are two versions of this function. One takes a color and
 451 /// computes bitboards relative to that color only, the other computes both
 452 /// colors. Bitboard checkersBB must be already updated.
 453
 454 void Position::find_hidden_checks(Color us, unsigned int types) {
 455
 456   Bitboard p1, p2;
 457   Color them = opposite_color(us);
 458   Square ksq = king_square(them);
 459   if (types & Pinned)
 460   {
 461       st->pinned[them] = hidden_checks<ROOK, true>(them, ksq, p1) | hidden_checks<BISHOP, true>(them, ksq, p2);
 462       st->pinners[them] = p1 | p2;
 463   }
 464   if (types & DcCandidates)
 465       st->dcCandidates[us] = hidden_checks<ROOK, false>(us, ksq, p1) | hidden_checks<BISHOP, false>(us, ksq, p2);
 466 }
 467
 468 void Position::find_hidden_checks() {
 469
 470   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
 471       find_hidden_checks(c, Pinned | DcCandidates);
 472 }
 473
 474
 475 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
 476
 477 bool Position::pl_move_is_legal(Move m) const {
 478
 479   assert(is_ok());
 480   assert(move_is_ok(m));
 481
 482   // If we're in check, all pseudo-legal moves are legal, because our
 483   // check evasion generator only generates true legal moves.
 484   if (is_check())
 485       return true;
 486
 487   // Castling moves are checked for legality during move generation.
 488   if (move_is_castle(m))
 489       return true;
 490
 491   Color us = side_to_move();
 492   Color them = opposite_color(us);
 493   Square from = move_from(m);
 494   Square ksq = king_square(us);
 495
 496   assert(color_of_piece_on(from) == us);
 497   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(us, KING));
 498
 499   // En passant captures are a tricky special case.  Because they are
 500   // rather uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked
 501   // after the move is made
 502   if (move_is_ep(m))
 503   {
 504       Square to = move_to(m);
 505       Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
 506       Bitboard b = occupied_squares();
 507
 508       assert(to == ep_square());
 509       assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
 510       assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
 511       assert(piece_on(to) == EMPTY);
 512
 513       clear_bit(&b, from);
 514       clear_bit(&b, capsq);
 515       set_bit(&b, to);
 516
 517       return   !(rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(them))
 518             && !(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(them));
 519   }
 520
 521   // If the moving piece is a king, check whether the destination
 522   // square is attacked by the opponent.
 523   if (from == ksq)
 524       return !(square_is_attacked(move_to(m), them));
 525
 526   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
 527   // is moving along the ray towards or away from the king.
 528   return (   !bit_is_set(pinned_pieces(us), from)
 529           || (direction_between_squares(from, ksq) == direction_between_squares(move_to(m), ksq)));
 530 }
 531
 532
 533 /// Position::move_is_check() tests whether a pseudo-legal move is a check
 534
 535 bool Position::move_is_check(Move m) const {
 536
 537   assert(is_ok());
 538   assert(move_is_ok(m));
 539
 540   Color us = side_to_move();
 541   Color them = opposite_color(us);
 542   Square from = move_from(m);
 543   Square to = move_to(m);
 544   Square ksq = king_square(them);
 545   Bitboard dcCandidates = discovered_check_candidates(us);
 546
 547   assert(color_of_piece_on(from) == us);
 548   assert(piece_on(ksq) == piece_of_color_and_type(them, KING));
 549
 550   // Proceed according to the type of the moving piece
 551   switch (type_of_piece_on(from))
 552   {
 553   case PAWN:
 554
 555       if (bit_is_set(pawn_attacks(them, ksq), to)) // Normal check?
 556           return true;
 557
 558       if (    bit_is_set(dcCandidates, from)      // Discovered check?
 559           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
 560           return true;
 561
 562       if (move_promotion(m)) // Promotion with check?
 563       {
 564           Bitboard b = occupied_squares();
 565           clear_bit(&b, from);
 566
 567           switch (move_promotion(m))
 568           {
 569           case KNIGHT:
 570               return bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(to), ksq);
 571           case BISHOP:
 572               return bit_is_set(bishop_attacks_bb(to, b), ksq);
 573           case ROOK:
 574               return bit_is_set(rook_attacks_bb(to, b), ksq);
 575           case QUEEN:
 576               return bit_is_set(queen_attacks_bb(to, b), ksq);
 577           default:
 578               assert(false);
 579           }
 580       }
 581       // En passant capture with check?  We have already handled the case
 582       // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
 583       // need to handle is the unusual case of a discovered check through the
 584       // captured pawn.
 585       else if (move_is_ep(m))
 586       {
 587           Square capsq = make_square(square_file(to), square_rank(from));
 588           Bitboard b = occupied_squares();
 589           clear_bit(&b, from);
 590           clear_bit(&b, capsq);
 591           set_bit(&b, to);
 592           return  (rook_attacks_bb(ksq, b) & rooks_and_queens(us))
 593                 ||(bishop_attacks_bb(ksq, b) & bishops_and_queens(us));
 594       }
 595       return false;
 596
 597   case KNIGHT:
 598     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
 599           || bit_is_set(piece_attacks<KNIGHT>(ksq), to); // Normal check?
 600
 601   case BISHOP:
 602     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
 603           || bit_is_set(piece_attacks<BISHOP>(ksq), to); // Normal check?
 604
 605   case ROOK:
 606     return   bit_is_set(dcCandidates, from)              // Discovered check?
 607           || bit_is_set(piece_attacks<ROOK>(ksq), to);   // Normal check?
 608
 609   case QUEEN:
 610       // Discovered checks are impossible!
 611       assert(!bit_is_set(dcCandidates, from));
 612       return bit_is_set(piece_attacks<QUEEN>(ksq), to);  // Normal check?
 613
 614   case KING:
 615       // Discovered check?
 616       if (   bit_is_set(dcCandidates, from)
 617           && (direction_between_squares(from, ksq) != direction_between_squares(to, ksq)))
 618           return true;
 619
 620       // Castling with check?
 621       if (move_is_castle(m))
 622       {
 623           Square kfrom, kto, rfrom, rto;
 624           Bitboard b = occupied_squares();
 625           kfrom = from;
 626           rfrom = to;
 627
 628           if (rfrom > kfrom)
 629           {
 630               kto = relative_square(us, SQ_G1);
 631               rto = relative_square(us, SQ_F1);
 632           } else {
 633               kto = relative_square(us, SQ_C1);
 634               rto = relative_square(us, SQ_D1);
 635           }
 636           clear_bit(&b, kfrom);
 637           clear_bit(&b, rfrom);
 638           set_bit(&b, rto);
 639           set_bit(&b, kto);
 640           return bit_is_set(rook_attacks_bb(rto, b), ksq);
 641       }
 642       return false;
 643
 644   default: // NO_PIECE_TYPE
 645       break;
 646   }
 647   assert(false);
 648   return false;
 649 }
 650
 651
 652 /// Position::move_is_capture() tests whether a move from the current
 653 /// position is a capture. Move must not be MOVE_NONE.
 654
 655 bool Position::move_is_capture(Move m) const {
 656
 657   assert(m != MOVE_NONE);
 658
 659   return (   !square_is_empty(move_to(m))
 660           && (color_of_piece_on(move_to(m)) != color_of_piece_on(move_from(m)))
 661          )
 662          || move_is_ep(m);
 663 }
 664
 665
 666 /// Position::update_checkers() udpates chekers info given the move. It is called
 667 /// in do_move() and is faster then find_checkers().
 668
 669 template<PieceType Piece>
 670 inline void Position::update_checkers(Bitboard* pCheckersBB, Square ksq, Square from,
 671                                       Square to, Bitboard dcCandidates) {
 672
 673   if (Piece != KING && bit_is_set(piece_attacks<Piece>(ksq), to))
 674       set_bit(pCheckersBB, to);
 675
 676   if (Piece != QUEEN && bit_is_set(dcCandidates, from))
 677   {
 678       if (Piece != ROOK)
 679           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<ROOK>(ksq) & rooks_and_queens(side_to_move()));
 680
 681       if (Piece != BISHOP)
 682           (*pCheckersBB) |= (piece_attacks<BISHOP>(ksq) & bishops_and_queens(side_to_move()));
 683   }
 684 }
 685
 686
 687 /// Position::update_hidden_checks() udpates pinned, pinners and dcCandidates
 688 /// bitboards incrementally, given the move. It is called in do_move and is
 689 /// faster then find_hidden_checks().
 690
 691 void Position::update_hidden_checks(Square from, Square to) {
 692
 693   Color us = sideToMove;
 694   Color them = opposite_color(us);
 695   Square ksq = king_square(opposite_color(us));
 696
 697   Bitboard moveSquares = EmptyBoardBB;
 698   set_bit(&moveSquares, from);
 699   set_bit(&moveSquares, to);
 700
 701   // Our moving piece could have been a possible pinner or hidden checker behind a dcCandidates?
 702   bool checkerMoved = (st->dcCandidates[us] | st->pinners[them]) && (moveSquares & sliders());
 703
 704   // If we are moving from/to an opponent king attack direction and we was a possible hidden checker
 705   // or there exsist some possible hidden checker on that line then recalculate the position
 706   // otherwise skip because our dcCandidates and opponent pinned pieces are not changed.
 707   if (   (moveSquares & RookPseudoAttacks[ksq])   && (checkerMoved || (rooks_and_queens(us)   & RookPseudoAttacks[ksq]))
 708       || (moveSquares & BishopPseudoAttacks[ksq]) && (checkerMoved || (bishops_and_queens(us) & BishopPseudoAttacks[ksq])))
 709       find_hidden_checks(us, Pinned | DcCandidates);
 710
 711   ksq = king_square(us);
 712
 713   if (ksq == to)
 714   {
 715       find_hidden_checks(them, Pinned | DcCandidates);
 716       return;
 717   }
 718
 719   // It is possible that we have captured an opponent hidden checker?
 720   Bitboard checkerCaptured = st->capture && (st->dcCandidates[them] || bit_is_set(st->pinners[us], to));
 721
 722   // If we are moving from/to an our king attack direction and there was/is some possible
 723   // opponent hidden checker then calculate the position otherwise skip because opponent
 724   // dcCandidates and our pinned pieces are not changed.
 725   if (   (moveSquares & RookPseudoAttacks[ksq])   && (checkerCaptured || (rooks_and_queens(them)   & RookPseudoAttacks[ksq]))
 726       || (moveSquares & BishopPseudoAttacks[ksq]) && (checkerCaptured || (bishops_and_queens(them) & BishopPseudoAttacks[ksq])))
 727   {
 728       find_hidden_checks(them, Pinned);
 729
 730       // If we don't have opponent dc candidates and we are moving in the
 731       // attack line then won't be any dc candidates also after the move.
 732       if (   st->dcCandidates[them]
 733           || (bit_is_set(RookPseudoAttacks[ksq], from) && (rooks_and_queens(them) & RookPseudoAttacks[ksq]))
 734           || (bit_is_set(BishopPseudoAttacks[ksq], from) && (bishops_and_queens(them) & BishopPseudoAttacks[ksq])))
 735           find_hidden_checks(them, DcCandidates);
 736   }
 737 }
 738
 739
 740 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
 741 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal.
 742 /// Pseudo-legal moves should be filtered out before this function is called.
 743
 744 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
 745
 746   assert(is_ok());
 747   assert(move_is_ok(m));
 748
 749   // Get now the current (before to move) dc candidates that we will use
 750   // in update_checkers().
 751   Bitboard oldDcCandidates = discovered_check_candidates(side_to_move());
 752
 753   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object (except the
 754   // captured piece, which is taken care of later) and switch state pointer
 755   // to point to the new, ready to be updated, state.
 756   newSt = *st;
 757   newSt.capture = NO_PIECE_TYPE;
 758   newSt.previous = st;
 759   st = &newSt;
 760
 761   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
 762   // detect repetition draws.
 763   history[gamePly] = st->key;
 764
 765   // Increment the 50 moves rule draw counter. Resetting it to zero in the
 766   // case of non-reversible moves is taken care of later.
 767   st->rule50++;
 768
 769   if (move_is_castle(m))
 770       do_castle_move(m);
 771   else if (move_promotion(m))
 772       do_promotion_move(m);
 773   else if (move_is_ep(m))
 774       do_ep_move(m);
 775   else
 776   {
 777     Color us = side_to_move();
 778     Color them = opposite_color(us);
 779     Square from = move_from(m);
 780     Square to = move_to(m);
 781
 782     assert(color_of_piece_on(from) == us);
 783     assert(color_of_piece_on(to) == them || piece_on(to) == EMPTY);
 784
 785     PieceType piece = type_of_piece_on(from);
 786
 787     st->capture = type_of_piece_on(to);
 788
 789     if (st->capture)
 790       do_capture_move(m, st->capture, them, to);
 791
 792     // Move the piece
 793     clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
 794     clear_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
 795     clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 796     set_bit(&(byColorBB[us]), to);
 797     set_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
 798     set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 799     board[to] = board[from];
 800     board[from] = EMPTY;
 801
 802     // Update hash key
 803     st->key ^= zobrist[us][piece][from] ^ zobrist[us][piece][to];
 804
 805     // Update incremental scores
 806     st->mgValue -= pst<MidGame>(us, piece, from);
 807     st->mgValue += pst<MidGame>(us, piece, to);
 808     st->egValue -= pst<EndGame>(us, piece, from);
 809     st->egValue += pst<EndGame>(us, piece, to);
 810
 811     // If the moving piece was a king, update the king square
 812     if (piece == KING)
 813         kingSquare[us] = to;
 814
 815     // Reset en passant square
 816     if (st->epSquare != SQ_NONE)
 817     {
 818         st->key ^= zobEp[st->epSquare];
 819         st->epSquare = SQ_NONE;
 820     }
 821
 822     // If the moving piece was a pawn do some special extra work
 823     if (piece == PAWN)
 824     {
 825         // Reset rule 50 draw counter
 826         st->rule50 = 0;
 827
 828         // Update pawn hash key
 829         st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
 830
 831         // Set en passant square, only if moved pawn can be captured
 832         if (abs(int(to) - int(from)) == 16)
 833         {
 834             if (   (us == WHITE && (pawn_attacks(WHITE, from + DELTA_N) & pawns(BLACK)))
 835                 || (us == BLACK && (pawn_attacks(BLACK, from + DELTA_S) & pawns(WHITE))))
 836             {
 837                 st->epSquare = Square((int(from) + int(to)) / 2);
 838                 st->key ^= zobEp[st->epSquare];
 839             }
 840         }
 841     }
 842
 843     // Update piece lists
 844     pieceList[us][piece][index[from]] = to;
 845     index[to] = index[from];
 846
 847     // Update castle rights
 848     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
 849     st->castleRights &= castleRightsMask[from];
 850     st->castleRights &= castleRightsMask[to];
 851     st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
 852
 853     // Update checkers bitboard, piece must be already moved
 854     st->checkersBB = EmptyBoardBB;
 855     Square ksq = king_square(them);
 856     switch (piece)
 857     {
 858     case PAWN:   update_checkers<PAWN>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);   break;
 859     case KNIGHT: update_checkers<KNIGHT>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates); break;
 860     case BISHOP: update_checkers<BISHOP>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates); break;
 861     case ROOK:   update_checkers<ROOK>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);   break;
 862     case QUEEN:  update_checkers<QUEEN>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);  break;
 863     case KING:   update_checkers<KING>(&st->checkersBB, ksq, from, to, oldDcCandidates);   break;
 864     default: assert(false); break;
 865     }
 866
 867     update_hidden_checks(from, to);
 868   }
 869
 870   // Finish
 871   st->key ^= zobSideToMove;
 872   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
 873   gamePly++;
 874
 875   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
 876   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
 877
 878   assert(is_ok());
 879 }
 880
 881
 882 /// Position::do_capture_move() is a private method used to update captured
 883 /// piece info. It is called from the main Position::do_move function.
 884
 885 void Position::do_capture_move(Move m, PieceType capture, Color them, Square to) {
 886
 887     assert(capture != KING);
 888
 889     // Remove captured piece
 890     clear_bit(&(byColorBB[them]), to);
 891     clear_bit(&(byTypeBB[capture]), to);
 892
 893     // Update hash key
 894     st->key ^= zobrist[them][capture][to];
 895
 896     // If the captured piece was a pawn, update pawn hash key
 897     if (capture == PAWN)
 898         st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][to];
 899
 900     // Update incremental scores
 901     st->mgValue -= pst<MidGame>(them, capture, to);
 902     st->egValue -= pst<EndGame>(them, capture, to);
 903
 904     assert(!move_promotion(m) || capture != PAWN);
 905
 906     // Update material
 907     if (capture != PAWN)
 908         npMaterial[them] -= piece_value_midgame(capture);
 909
 910     // Update material hash key
 911     st->materialKey ^= zobMaterial[them][capture][pieceCount[them][capture]];
 912
 913     // Update piece count
 914     pieceCount[them][capture]--;
 915
 916     // Update piece list
 917     pieceList[them][capture][index[to]] = pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]];
 918     index[pieceList[them][capture][index[to]]] = index[to];
 919
 920     // Reset rule 50 counter
 921     st->rule50 = 0;
 922 }
 923
 924
 925 /// Position::do_castle_move() is a private method used to make a castling
 926 /// move. It is called from the main Position::do_move function. Note that
 927 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
 928 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
 929
 930 void Position::do_castle_move(Move m) {
 931
 932   assert(is_ok());
 933   assert(move_is_ok(m));
 934   assert(move_is_castle(m));
 935
 936   Color us = side_to_move();
 937   Color them = opposite_color(us);
 938
 939   // Find source squares for king and rook
 940   Square kfrom = move_from(m);
 941   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
 942   Square kto, rto;
 943
 944   assert(piece_on(kfrom) == piece_of_color_and_type(us, KING));
 945   assert(piece_on(rfrom) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
 946
 947   // Find destination squares for king and rook
 948   if (rfrom > kfrom) // O-O
 949   {
 950       kto = relative_square(us, SQ_G1);
 951       rto = relative_square(us, SQ_F1);
 952   } else { // O-O-O
 953       kto = relative_square(us, SQ_C1);
 954       rto = relative_square(us, SQ_D1);
 955   }
 956
 957   // Remove pieces from source squares
 958   clear_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
 959   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
 960   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 961   clear_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
 962   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
 963   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 964
 965   // Put pieces on destination squares
 966   set_bit(&(byColorBB[us]), kto);
 967   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
 968   set_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 969   set_bit(&(byColorBB[us]), rto);
 970   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
 971   set_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
 972
 973   // Update board array
 974   board[kfrom] = board[rfrom] = EMPTY;
 975   board[kto] = piece_of_color_and_type(us, KING);
 976   board[rto] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
 977
 978   // Update king square
 979   kingSquare[us] = kto;
 980
 981   // Update piece lists
 982   pieceList[us][KING][index[kfrom]] = kto;
 983   pieceList[us][ROOK][index[rfrom]] = rto;
 984   int tmp = index[rfrom];
 985   index[kto] = index[kfrom];
 986   index[rto] = tmp;
 987
 988   // Update incremental scores
 989   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, KING, kfrom);
 990   st->mgValue += pst<MidGame>(us, KING, kto);
 991   st->egValue -= pst<EndGame>(us, KING, kfrom);
 992   st->egValue += pst<EndGame>(us, KING, kto);
 993   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, ROOK, rfrom);
 994   st->mgValue += pst<MidGame>(us, ROOK, rto);
 995   st->egValue -= pst<EndGame>(us, ROOK, rfrom);
 996   st->egValue += pst<EndGame>(us, ROOK, rto);
 997
 998   // Update hash key
 999   st->key ^= zobrist[us][KING][kfrom] ^ zobrist[us][KING][kto];
1000   st->key ^= zobrist[us][ROOK][rfrom] ^ zobrist[us][ROOK][rto];
1001
1002   // Clear en passant square
1003   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1004   {
1005       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1006       st->epSquare = SQ_NONE;
1007   }
1008
1009   // Update castling rights
1010   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1011   st->castleRights &= castleRightsMask[kfrom];
1012   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1013
1014   // Reset rule 50 counter
1015   st->rule50 = 0;
1016
1017   // Update checkers BB
1018   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1019
1020   // Update hidden checks
1021   find_hidden_checks();
1022 }
1023
1024
1025 /// Position::do_promotion_move() is a private method used to make a promotion
1026 /// move. It is called from the main Position::do_move function.
1027
1028 void Position::do_promotion_move(Move m) {
1029
1030   Color us, them;
1031   Square from, to;
1032   PieceType promotion;
1033
1034   assert(is_ok());
1035   assert(move_is_ok(m));
1036   assert(move_promotion(m));
1037
1038   us = side_to_move();
1039   them = opposite_color(us);
1040   from = move_from(m);
1041   to = move_to(m);
1042
1043   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1044   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1045   assert(color_of_piece_on(to) == them || square_is_empty(to));
1046
1047   st->capture = type_of_piece_on(to);
1048
1049   if (st->capture)
1050     do_capture_move(m, st->capture, them, to);
1051
1052   // Remove pawn
1053   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1054   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1055   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1056   board[from] = EMPTY;
1057
1058   // Insert promoted piece
1059   promotion = move_promotion(m);
1060   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1061   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1062   set_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1063   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1064   board[to] = piece_of_color_and_type(us, promotion);
1065
1066   // Update hash key
1067   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][promotion][to];
1068
1069   // Update pawn hash key
1070   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from];
1071
1072   // Update material key
1073   st->materialKey ^= zobMaterial[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1074   st->materialKey ^= zobMaterial[us][promotion][pieceCount[us][promotion]+1];
1075
1076   // Update piece counts
1077   pieceCount[us][PAWN]--;
1078   pieceCount[us][promotion]++;
1079
1080   // Update piece lists
1081   pieceList[us][PAWN][index[from]] = pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
1082   index[pieceList[us][PAWN][index[from]]] = index[from];
1083   pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1] = to;
1084   index[to] = pieceCount[us][promotion] - 1;
1085
1086   // Update incremental scores
1087   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1088   st->mgValue += pst<MidGame>(us, promotion, to);
1089   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1090   st->egValue += pst<EndGame>(us, promotion, to);
1091
1092   // Update material
1093   npMaterial[us] += piece_value_midgame(promotion);
1094
1095   // Clear the en passant square
1096   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1097   {
1098       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1099       st->epSquare = SQ_NONE;
1100   }
1101
1102   // Update castle rights
1103   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1104   st->castleRights &= castleRightsMask[to];
1105   st->key ^= zobCastle[st->castleRights];
1106
1107   // Reset rule 50 counter
1108   st->rule50 = 0;
1109
1110   // Update checkers BB
1111   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1112
1113   // Update hidden checks
1114   find_hidden_checks();
1115 }
1116
1117
1118 /// Position::do_ep_move() is a private method used to make an en passant
1119 /// capture. It is called from the main Position::do_move function.
1120
1121 void Position::do_ep_move(Move m) {
1122
1123   Color us, them;
1124   Square from, to, capsq;
1125
1126   assert(is_ok());
1127   assert(move_is_ok(m));
1128   assert(move_is_ep(m));
1129
1130   us = side_to_move();
1131   them = opposite_color(us);
1132   from = move_from(m);
1133   to = move_to(m);
1134   capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1135
1136   assert(to == st->epSquare);
1137   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1138   assert(piece_on(to) == EMPTY);
1139   assert(piece_on(from) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1140   assert(piece_on(capsq) == piece_of_color_and_type(them, PAWN));
1141
1142   // Remove captured piece
1143   clear_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1144   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1145   clear_bit(&(byTypeBB[0]), capsq); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1146   board[capsq] = EMPTY;
1147
1148   // Remove moving piece from source square
1149   clear_bit(&(byColorBB[us]), from);
1150   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1151   clear_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1152
1153   // Put moving piece on destination square
1154   set_bit(&(byColorBB[us]), to);
1155   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1156   set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1157   board[to] = board[from];
1158   board[from] = EMPTY;
1159
1160   // Update material hash key
1161   st->materialKey ^= zobMaterial[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1162
1163   // Update piece count
1164   pieceCount[them][PAWN]--;
1165
1166   // Update piece list
1167   pieceList[us][PAWN][index[from]] = to;
1168   index[to] = index[from];
1169   pieceList[them][PAWN][index[capsq]] = pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]];
1170   index[pieceList[them][PAWN][index[capsq]]] = index[capsq];
1171
1172   // Update hash key
1173   st->key ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1174   st->key ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1175   st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1176
1177   // Update pawn hash key
1178   st->pawnKey ^= zobrist[us][PAWN][from] ^ zobrist[us][PAWN][to];
1179   st->pawnKey ^= zobrist[them][PAWN][capsq];
1180
1181   // Update incremental scores
1182   st->mgValue -= pst<MidGame>(them, PAWN, capsq);
1183   st->mgValue -= pst<MidGame>(us, PAWN, from);
1184   st->mgValue += pst<MidGame>(us, PAWN, to);
1185   st->egValue -= pst<EndGame>(them, PAWN, capsq);
1186   st->egValue -= pst<EndGame>(us, PAWN, from);
1187   st->egValue += pst<EndGame>(us, PAWN, to);
1188
1189   // Reset en passant square
1190   st->epSquare = SQ_NONE;
1191
1192   // Reset rule 50 counter
1193   st->rule50 = 0;
1194
1195   // Update checkers BB
1196   st->checkersBB = attacks_to(king_square(them), us);
1197
1198   // Update hidden checks
1199   find_hidden_checks();
1200 }
1201
1202
1203 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
1204 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
1205
1206 void Position::undo_move(Move m) {
1207
1208   assert(is_ok());
1209   assert(move_is_ok(m));
1210
1211   gamePly--;
1212   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1213
1214   if (move_is_castle(m))
1215       undo_castle_move(m);
1216   else if (move_promotion(m))
1217       undo_promotion_move(m);
1218   else if (move_is_ep(m))
1219       undo_ep_move(m);
1220   else
1221   {
1222       Color us, them;
1223       Square from, to;
1224       PieceType piece;
1225
1226       us = side_to_move();
1227       them = opposite_color(us);
1228       from = move_from(m);
1229       to = move_to(m);
1230
1231       assert(piece_on(from) == EMPTY);
1232       assert(color_of_piece_on(to) == us);
1233
1234       // Put the piece back at the source square
1235       piece = type_of_piece_on(to);
1236       set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1237       set_bit(&(byTypeBB[piece]), from);
1238       set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1239       board[from] = piece_of_color_and_type(us, piece);
1240
1241       // Clear the destination square
1242       clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1243       clear_bit(&(byTypeBB[piece]), to);
1244       clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1245
1246       // If the moving piece was a king, update the king square
1247       if (piece == KING)
1248           kingSquare[us] = from;
1249
1250       // Update piece list
1251       pieceList[us][piece][index[to]] = from;
1252       index[from] = index[to];
1253
1254       if (st->capture)
1255       {
1256           assert(st->capture != KING);
1257
1258           // Replace the captured piece
1259           set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1260           set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1261           set_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1262           board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1263
1264           // Update material
1265           if (st->capture != PAWN)
1266               npMaterial[them] += piece_value_midgame(st->capture);
1267
1268           // Update piece list
1269           pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1270           index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1271
1272           // Update piece count
1273           pieceCount[them][st->capture]++;
1274       } else
1275           board[to] = EMPTY;
1276   }
1277
1278   // Finally point out state pointer back to the previous state
1279   st = st->previous;
1280
1281   assert(is_ok());
1282 }
1283
1284
1285 /// Position::undo_castle_move() is a private method used to unmake a castling
1286 /// move. It is called from the main Position::undo_move function. Note that
1287 /// castling moves are encoded as "king captures friendly rook" moves, for
1288 /// instance white short castling in a non-Chess960 game is encoded as e1h1.
1289
1290 void Position::undo_castle_move(Move m) {
1291
1292   assert(move_is_ok(m));
1293   assert(move_is_castle(m));
1294
1295   // When we have arrived here, some work has already been done by
1296   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1297   // so the code below is correct.
1298   Color us = side_to_move();
1299
1300   // Find source squares for king and rook
1301   Square kfrom = move_from(m);
1302   Square rfrom = move_to(m);  // HACK: See comment at beginning of function
1303   Square kto, rto;
1304
1305   // Find destination squares for king and rook
1306   if (rfrom > kfrom) // O-O
1307   {
1308       kto = relative_square(us, SQ_G1);
1309       rto = relative_square(us, SQ_F1);
1310   } else { // O-O-O
1311       kto = relative_square(us, SQ_C1);
1312       rto = relative_square(us, SQ_D1);
1313   }
1314
1315   assert(piece_on(kto) == piece_of_color_and_type(us, KING));
1316   assert(piece_on(rto) == piece_of_color_and_type(us, ROOK));
1317
1318   // Remove pieces from destination squares
1319   clear_bit(&(byColorBB[us]), kto);
1320   clear_bit(&(byTypeBB[KING]), kto);
1321   clear_bit(&(byTypeBB[0]), kto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1322   clear_bit(&(byColorBB[us]), rto);
1323   clear_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rto);
1324   clear_bit(&(byTypeBB[0]), rto); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1325
1326   // Put pieces on source squares
1327   set_bit(&(byColorBB[us]), kfrom);
1328   set_bit(&(byTypeBB[KING]), kfrom);
1329   set_bit(&(byTypeBB[0]), kfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1330   set_bit(&(byColorBB[us]), rfrom);
1331   set_bit(&(byTypeBB[ROOK]), rfrom);
1332   set_bit(&(byTypeBB[0]), rfrom); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1333
1334   // Update board
1335   board[rto] = board[kto] = EMPTY;
1336   board[rfrom] = piece_of_color_and_type(us, ROOK);
1337   board[kfrom] = piece_of_color_and_type(us, KING);
1338
1339   // Update king square
1340   kingSquare[us] = kfrom;
1341
1342   // Update piece lists
1343   pieceList[us][KING][index[kto]] = kfrom;
1344   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rfrom;
1345   int tmp = index[rto];  // Necessary because we may have rto == kfrom in FRC.
1346   index[kfrom] = index[kto];
1347   index[rfrom] = tmp;
1348 }
1349
1350
1351 /// Position::undo_promotion_move() is a private method used to unmake a
1352 /// promotion move. It is called from the main Position::do_move
1353 /// function.
1354
1355 void Position::undo_promotion_move(Move m) {
1356
1357   Color us, them;
1358   Square from, to;
1359   PieceType promotion;
1360
1361   assert(move_is_ok(m));
1362   assert(move_promotion(m));
1363
1364   // When we have arrived here, some work has already been done by
1365   // Position::undo_move.  In particular, the side to move has been switched,
1366   // so the code below is correct.
1367   us = side_to_move();
1368   them = opposite_color(us);
1369   from = move_from(m);
1370   to = move_to(m);
1371
1372   assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
1373   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1374
1375   // Remove promoted piece
1376   promotion = move_promotion(m);
1377   assert(piece_on(to)==piece_of_color_and_type(us, promotion));
1378   assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
1379   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1380   clear_bit(&(byTypeBB[promotion]), to);
1381   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1382
1383   // Insert pawn at source square
1384   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1385   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1386   set_bit(&(byTypeBB[0]), from); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1387   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1388
1389   // Update material
1390   npMaterial[us] -= piece_value_midgame(promotion);
1391
1392   // Update piece list
1393   pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = from;
1394   index[from] = pieceCount[us][PAWN];
1395   pieceList[us][promotion][index[to]] =
1396     pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion] - 1];
1397   index[pieceList[us][promotion][index[to]]] = index[to];
1398
1399   // Update piece counts
1400   pieceCount[us][promotion]--;
1401   pieceCount[us][PAWN]++;
1402
1403   if (st->capture)
1404   {
1405       assert(st->capture != KING);
1406
1407       // Insert captured piece:
1408       set_bit(&(byColorBB[them]), to);
1409       set_bit(&(byTypeBB[st->capture]), to);
1410       set_bit(&(byTypeBB[0]), to); // HACK: byTypeBB[0] == occupied squares
1411       board[to] = piece_of_color_and_type(them, st->capture);
1412
1413       // Update material. Because the move is a promotion move, we know
1414       // that the captured piece cannot be a pawn.
1415       assert(st->capture != PAWN);
1416       npMaterial[them] += piece_value_midgame(st->capture);
1417
1418       // Update piece list
1419       pieceList[them][st->capture][pieceCount[them][st->capture]] = to;
1420       index[to] = pieceCount[them][st->capture];
1421
1422       // Update piece count
1423       pieceCount[them][st->capture]++;
1424   } else
1425       board[to] = EMPTY;
1426 }
1427
1428
1429 /// Position::undo_ep_move() is a private method used to unmake an en passant
1430 /// capture. It is called from the main Position::undo_move function.
1431
1432 void Position::undo_ep_move(Move m) {
1433
1434   assert(move_is_ok(m));
1435   assert(move_is_ep(m));
1436
1437   // When we have arrived here, some work has already been done by
1438   // Position::undo_move. In particular, the side to move has been switched,
1439   // so the code below is correct.
1440   Color us = side_to_move();
1441   Color them = opposite_color(us);
1442   Square from = move_from(m);
1443   Square to = move_to(m);
1444   Square capsq = (us == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1445
1446   assert(to == st->previous->epSquare);
1447   assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1448   assert(piece_on(to) == piece_of_color_and_type(us, PAWN));
1449   assert(piece_on(from) == EMPTY);
1450   assert(piece_on(capsq) == EMPTY);
1451
1452   // Replace captured piece
1453   set_bit(&(byColorBB[them]), capsq);
1454   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), capsq);
1455   set_bit(&(byTypeBB[0]), capsq);
1456   board[capsq] = piece_of_color_and_type(them, PAWN);
1457
1458   // Remove moving piece from destination square
1459   clear_bit(&(byColorBB[us]), to);
1460   clear_bit(&(byTypeBB[PAWN]), to);
1461   clear_bit(&(byTypeBB[0]), to);
1462   board[to] = EMPTY;
1463
1464   // Replace moving piece at source square
1465   set_bit(&(byColorBB[us]), from);
1466   set_bit(&(byTypeBB[PAWN]), from);
1467   set_bit(&(byTypeBB[0]), from);
1468   board[from] = piece_of_color_and_type(us, PAWN);
1469
1470   // Update piece list:
1471   pieceList[us][PAWN][index[to]] = from;
1472   index[from] = index[to];
1473   pieceList[them][PAWN][pieceCount[them][PAWN]] = capsq;
1474   index[capsq] = pieceCount[them][PAWN];
1475
1476   // Update piece count:
1477   pieceCount[them][PAWN]++;
1478 }
1479
1480
1481 /// Position::do_null_move makes() a "null move": It switches the side to move
1482 /// and updates the hash key without executing any move on the board.
1483
1484 void Position::do_null_move(StateInfo& newSt) {
1485
1486   assert(is_ok());
1487   assert(!is_check());
1488
1489   // Back up the information necessary to undo the null move to the supplied
1490   // StateInfo object. In the case of a null move, the only thing we need to
1491   // remember is the last move made and the en passant square.
1492   newSt.lastMove = st->lastMove;
1493   newSt.epSquare = st->epSquare;
1494   newSt.previous = st->previous;
1495   st->previous = &newSt;
1496
1497   // Save the current key to the history[] array, in order to be able to
1498   // detect repetition draws.
1499   history[gamePly] = st->key;
1500
1501   // Update the necessary information
1502   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1503   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1504       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1505
1506   st->epSquare = SQ_NONE;
1507   st->rule50++;
1508   gamePly++;
1509   st->key ^= zobSideToMove;
1510
1511   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1512   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1513
1514   assert(is_ok());
1515 }
1516
1517
1518 /// Position::undo_null_move() unmakes a "null move".
1519
1520 void Position::undo_null_move() {
1521
1522   assert(is_ok());
1523   assert(!is_check());
1524
1525   // Restore information from the our StateInfo object
1526   st->lastMove = st->previous->lastMove;
1527   st->epSquare = st->previous->epSquare;
1528   st->previous = st->previous->previous;
1529
1530   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1531       st->key ^= zobEp[st->epSquare];
1532
1533   // Update the necessary information
1534   sideToMove = opposite_color(sideToMove);
1535   st->rule50--;
1536   gamePly--;
1537   st->key ^= zobSideToMove;
1538
1539   st->mgValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueMidgame : -TempoValueMidgame;
1540   st->egValue += (sideToMove == WHITE)? TempoValueEndgame : -TempoValueEndgame;
1541
1542   assert(is_ok());
1543 }
1544
1545
1546 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1547 /// material gain or loss resulting from a move. There are three versions of
1548 /// this function: One which takes a destination square as input, one takes a
1549 /// move, and one which takes a 'from' and a 'to' square. The function does
1550 /// not yet understand promotions captures.
1551
1552 int Position::see(Square to) const {
1553
1554   assert(square_is_ok(to));
1555   return see(SQ_NONE, to);
1556 }
1557
1558 int Position::see(Move m) const {
1559
1560   assert(move_is_ok(m));
1561   return see(move_from(m), move_to(m));
1562 }
1563
1564 int Position::see(Square from, Square to) const {
1565
1566   // Material values
1567   static const int seeValues[18] = {
1568     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1569        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1570     0, PawnValueMidgame, KnightValueMidgame, BishopValueMidgame,
1571        RookValueMidgame, QueenValueMidgame, QueenValueMidgame*10, 0,
1572     0, 0
1573   };
1574
1575   Bitboard attackers, occ, b;
1576
1577   assert(square_is_ok(from) || from == SQ_NONE);
1578   assert(square_is_ok(to));
1579
1580   // Initialize colors
1581   Color us = (from != SQ_NONE ? color_of_piece_on(from) : opposite_color(color_of_piece_on(to)));
1582   Color them = opposite_color(us);
1583
1584   // Initialize pinned and pinners bitboards
1585   Bitboard pinned[2], pinners[2];
1586   pinned[us] = pinned_pieces(us, pinners[us]);
1587   pinned[them] = pinned_pieces(them, pinners[them]);
1588
1589   // Initialize pieces
1590   Piece piece = piece_on(from);
1591   Piece capture = piece_on(to);
1592
1593   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1594   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1595   occ = occupied_squares();
1596
1597   // Handle en passant moves
1598   if (st->epSquare == to && type_of_piece_on(from) == PAWN)
1599   {
1600       assert(capture == EMPTY);
1601
1602       Square capQq = (side_to_move() == WHITE)? (to - DELTA_N) : (to - DELTA_S);
1603       capture = piece_on(capQq);
1604
1605       assert(type_of_piece_on(capQq) == PAWN);
1606
1607       // Remove the captured pawn
1608       clear_bit(&occ, capQq);
1609   }
1610
1611   while (true)
1612   {
1613       clear_bit(&occ, from);
1614       attackers =  (rook_attacks_bb(to, occ)   & rooks_and_queens())
1615                  | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens())
1616                  | (piece_attacks<KNIGHT>(to)  & knights())
1617                  | (piece_attacks<KING>(to)    & kings())
1618                  | (pawn_attacks(WHITE, to)    & pawns(BLACK))
1619                  | (pawn_attacks(BLACK, to)    & pawns(WHITE));
1620
1621       // Remove our pinned pieces from attacks if the captured piece is not
1622       // a pinner, otherwise we could remove a valid "capture the pinner" attack.
1623       if (pinned[us] != EmptyBoardBB && !bit_is_set(pinners[us], to))
1624           attackers &= ~pinned[us];
1625
1626       // Remove opponent pinned pieces from attacks if the moving piece is not
1627       // a pinner, otherwise we could remove a piece that is no more pinned
1628       // due to our pinner piece is moving away.
1629       if (pinned[them] != EmptyBoardBB && !bit_is_set(pinners[them], from))
1630           attackers &= ~pinned[them];
1631
1632       if (from != SQ_NONE)
1633           break;
1634
1635       // If we don't have any attacker we are finished
1636       if ((attackers & pieces_of_color(us)) == EmptyBoardBB)
1637           return 0;
1638
1639       // Locate the least valuable attacker to the destination square
1640       // and use it to initialize from square.
1641       PieceType pt;
1642       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt)); pt++)
1643           assert(pt < KING);
1644
1645       from = first_1(attackers & pieces_of_color_and_type(us, pt));
1646       piece = piece_on(from);
1647   }
1648
1649   // If the opponent has no attackers we are finished
1650   if ((attackers & pieces_of_color(them)) == EmptyBoardBB)
1651       return seeValues[capture];
1652
1653   attackers &= occ; // Remove the moving piece
1654
1655   // The destination square is defended, which makes things rather more
1656   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1657   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1658   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1659   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1660   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1661   int lastCapturingPieceValue = seeValues[piece];
1662   int swapList[32], n = 1;
1663   Color c = them;
1664   PieceType pt;
1665
1666   swapList[0] = seeValues[capture];
1667
1668   do {
1669       // Locate the least valuable attacker for the side to move. The loop
1670       // below looks like it is potentially infinite, but it isn't. We know
1671       // that the side to move still has at least one attacker left.
1672       for (pt = PAWN; !(attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt)); pt++)
1673           assert(pt < KING);
1674
1675       // Remove the attacker we just found from the 'attackers' bitboard,
1676       // and scan for new X-ray attacks behind the attacker.
1677       b = attackers & pieces_of_color_and_type(c, pt);
1678       occ ^= (b & -b);
1679       attackers |=  (rook_attacks_bb(to, occ) & rooks_and_queens())
1680                   | (bishop_attacks_bb(to, occ) & bishops_and_queens());
1681
1682       attackers &= occ;
1683
1684       // Add the new entry to the swap list
1685       assert(n < 32);
1686       swapList[n] = -swapList[n - 1] + lastCapturingPieceValue;
1687       n++;
1688
1689       // Remember the value of the capturing piece, and change the side to move
1690       // before beginning the next iteration
1691       lastCapturingPieceValue = seeValues[pt];
1692       c = opposite_color(c);
1693
1694       // Remove pinned pieces from attackers
1695       if (    pinned[c] != EmptyBoardBB
1696           && !bit_is_set(pinners[c], to)
1697           && !(pinners[c] & attackers))
1698           attackers &= ~pinned[c];
1699
1700       // Stop after a king capture
1701       if (pt == KING && (attackers & pieces_of_color(c)))
1702       {
1703           assert(n < 32);
1704           swapList[n++] = 100;
1705           break;
1706       }
1707   } while (attackers & pieces_of_color(c));
1708
1709   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1710   // achievable score from the point of view of the side to move
1711   while (--n)
1712       swapList[n-1] = Min(-swapList[n], swapList[n-1]);
1713
1714   return swapList[0];
1715 }
1716
1717
1718 /// Position::setStartState() copies the content of the argument
1719 /// inside startState and makes st point to it. This is needed
1720 /// when the st pointee could become stale, as example because
1721 /// the caller is about to going out of scope.
1722
1723 void Position::setStartState(const StateInfo& s) {
1724
1725   startState = s;
1726   st = &startState;
1727 }
1728
1729
1730 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1731 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1732
1733 void Position::clear() {
1734
1735   st = &startState;
1736   memset(st, 0, sizeof(StateInfo));
1737   st->epSquare = SQ_NONE;
1738
1739   memset(index, 0, sizeof(int) * 64);
1740   memset(byColorBB, 0, sizeof(Bitboard) * 2);
1741
1742   for (int i = 0; i < 64; i++)
1743       board[i] = EMPTY;
1744
1745   for (int i = 0; i < 7; i++)
1746   {
1747       byTypeBB[i] = EmptyBoardBB;
1748       pieceCount[0][i] = pieceCount[1][i] = 0;
1749       for (int j = 0; j < 8; j++)
1750           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1751   }
1752
1753   sideToMove = WHITE;
1754   gamePly = 0;
1755   initialKFile = FILE_E;
1756   initialKRFile = FILE_H;
1757   initialQRFile = FILE_A;
1758 }
1759
1760
1761 /// Position::reset_game_ply() simply sets gamePly to 0. It is used from the
1762 /// UCI interface code, whenever a non-reversible move is made in a
1763 /// 'position fen <fen> moves m1 m2 ...' command.  This makes it possible
1764 /// for the program to handle games of arbitrary length, as long as the GUI
1765 /// handles draws by the 50 move rule correctly.
1766
1767 void Position::reset_game_ply() {
1768
1769   gamePly = 0;
1770 }
1771
1772
1773 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1774 /// updating the board array, bitboards, and piece counts.
1775
1776 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1777
1778   Color c = color_of_piece(p);
1779   PieceType pt = type_of_piece(p);
1780
1781   board[s] = p;
1782   index[s] = pieceCount[c][pt];
1783   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1784
1785   set_bit(&(byTypeBB[pt]), s);
1786   set_bit(&(byColorBB[c]), s);
1787   set_bit(&byTypeBB[0], s); // HACK: byTypeBB[0] contains all occupied squares.
1788
1789   pieceCount[c][pt]++;
1790
1791   if (pt == KING)
1792       kingSquare[c] = s;
1793 }
1794
1795
1796 /// Position::allow_oo() gives the given side the right to castle kingside.
1797 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1798
1799 void Position::allow_oo(Color c) {
1800
1801   st->castleRights |= (1 + int(c));
1802 }
1803
1804
1805 /// Position::allow_ooo() gives the given side the right to castle queenside.
1806 /// Used when setting castling rights during parsing of FEN strings.
1807
1808 void Position::allow_ooo(Color c) {
1809
1810   st->castleRights |= (4 + 4*int(c));
1811 }
1812
1813
1814 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1815 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1816 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1817 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1818
1819 Key Position::compute_key() const {
1820
1821   Key result = Key(0ULL);
1822
1823   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1824       if (square_is_occupied(s))
1825           result ^= zobrist[color_of_piece_on(s)][type_of_piece_on(s)][s];
1826
1827   if (ep_square() != SQ_NONE)
1828       result ^= zobEp[ep_square()];
1829
1830   result ^= zobCastle[st->castleRights];
1831   if (side_to_move() == BLACK)
1832       result ^= zobSideToMove;
1833
1834   return result;
1835 }
1836
1837
1838 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1839 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1840 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1841 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1842 /// debug mode.
1843
1844 Key Position::compute_pawn_key() const {
1845
1846   Key result = Key(0ULL);
1847   Bitboard b;
1848   Square s;
1849
1850   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1851   {
1852       b = pawns(c);
1853       while(b)
1854       {
1855           s = pop_1st_bit(&b);
1856           result ^= zobrist[c][PAWN][s];
1857       }
1858   }
1859   return result;
1860 }
1861
1862
1863 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1864 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1865 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1866 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1867 /// debug mode.
1868
1869 Key Position::compute_material_key() const {
1870
1871   Key result = Key(0ULL);
1872   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1873       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1874       {
1875           int count = piece_count(c, pt);
1876           for (int i = 0; i <= count; i++)
1877               result ^= zobMaterial[c][pt][i];
1878       }
1879   return result;
1880 }
1881
1882
1883 /// Position::compute_value() compute the incremental scores for the middle
1884 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1885 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1886 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1887 template<Position::GamePhase Phase>
1888 Value Position::compute_value() const {
1889
1890   Value result = Value(0);
1891   Bitboard b;
1892   Square s;
1893
1894   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1895       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1896       {
1897           b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1898           while(b)
1899           {
1900               s = pop_1st_bit(&b);
1901               assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1902               result += pst<Phase>(c, pt, s);
1903           }
1904       }
1905
1906   const Value TempoValue = (Phase == MidGame ? TempoValueMidgame : TempoValueEndgame);
1907   result += (side_to_move() == WHITE)? TempoValue / 2 : -TempoValue / 2;
1908   return result;
1909 }
1910
1911
1912 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1913 /// game material score for the given side. Material scores are updated
1914 /// incrementally during the search, this function is only used while
1915 /// initializing a new Position object.
1916
1917 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1918
1919   Value result = Value(0);
1920   Square s;
1921
1922   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1923   {
1924       Bitboard b = pieces_of_color_and_type(c, pt);
1925       while(b)
1926       {
1927           s = pop_1st_bit(&b);
1928           assert(piece_on(s) == piece_of_color_and_type(c, pt));
1929           result += piece_value_midgame(pt);
1930       }
1931   }
1932   return result;
1933 }
1934
1935
1936 /// Position::is_mate() returns true or false depending on whether the
1937 /// side to move is checkmated. Note that this function is currently very
1938 /// slow, and shouldn't be used frequently inside the search.
1939
1940 bool Position::is_mate() const {
1941
1942   if (is_check())
1943   {
1944       MovePicker mp = MovePicker(*this, false, MOVE_NONE, EmptySearchStack, Depth(0));
1945       return mp.get_next_move() == MOVE_NONE;
1946   }
1947   return false;
1948 }
1949
1950
1951 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1952 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1953 /// must be done by the search.
1954
1955 bool Position::is_draw() const {
1956
1957   // Draw by material?
1958   if (   !pawns()
1959       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMidgame))
1960       return true;
1961
1962   // Draw by the 50 moves rule?
1963   if (st->rule50 > 100 || (st->rule50 == 100 && !is_check()))
1964       return true;
1965
1966   // Draw by repetition?
1967   for (int i = 2; i < Min(gamePly, st->rule50); i += 2)
1968       if (history[gamePly - i] == st->key)
1969           return true;
1970
1971   return false;
1972 }
1973
1974
1975 /// Position::has_mate_threat() tests whether a given color has a mate in one
1976 /// from the current position. This function is quite slow, but it doesn't
1977 /// matter, because it is currently only called from PV nodes, which are rare.
1978
1979 bool Position::has_mate_threat(Color c) {
1980
1981   StateInfo st1, st2;
1982   Color stm = side_to_move();
1983
1984   // The following lines are useless and silly, but prevents gcc from
1985   // emitting a stupid warning stating that u1.lastMove and u1.epSquare might
1986   // be used uninitialized.
1987   st1.lastMove = st->lastMove;
1988   st1.epSquare = st->epSquare;
1989
1990   if (is_check())
1991       return false;
1992
1993   // If the input color is not equal to the side to move, do a null move
1994   if (c != stm)
1995       do_null_move(st1);
1996
1997   MoveStack mlist[120];
1998   int count;
1999   bool result = false;
2000
2001   // Generate legal moves
2002   count = generate_legal_moves(*this, mlist);
2003
2004   // Loop through the moves, and see if one of them is mate
2005   for (int i = 0; i < count; i++)
2006   {
2007       do_move(mlist[i].move, st2);
2008       if (is_mate())
2009           result = true;
2010
2011       undo_move(mlist[i].move);
2012   }
2013
2014   // Undo null move, if necessary
2015   if (c != stm)
2016       undo_null_move();
2017
2018   return result;
2019 }
2020
2021
2022 /// Position::init_zobrist() is a static member function which initializes the
2023 /// various arrays used to compute hash keys.
2024
2025 void Position::init_zobrist() {
2026
2027   for (int i = 0; i < 2; i++)
2028       for (int j = 0; j < 8; j++)
2029           for (int k = 0; k < 64; k++)
2030               zobrist[i][j][k] = Key(genrand_int64());
2031
2032   for (int i = 0; i < 64; i++)
2033       zobEp[i] = Key(genrand_int64());
2034
2035   for (int i = 0; i < 16; i++)
2036       zobCastle[i] = genrand_int64();
2037
2038   zobSideToMove = genrand_int64();
2039
2040   for (int i = 0; i < 2; i++)
2041       for (int j = 0; j < 8; j++)
2042           for (int k = 0; k < 16; k++)
2043               zobMaterial[i][j][k] = (k > 0)? Key(genrand_int64()) : Key(0LL);
2044
2045   for (int i = 0; i < 16; i++)
2046       zobMaterial[0][KING][i] = zobMaterial[1][KING][i] = Key(0ULL);
2047 }
2048
2049
2050 /// Position::init_piece_square_tables() initializes the piece square tables.
2051 /// This is a two-step operation:  First, the white halves of the tables are
2052 /// copied from the MgPST[][] and EgPST[][] arrays, with a small random number
2053 /// added to each entry if the "Randomness" UCI parameter is non-zero.
2054 /// Second, the black halves of the tables are initialized by mirroring
2055 /// and changing the sign of the corresponding white scores.
2056
2057 void Position::init_piece_square_tables() {
2058
2059   int r = get_option_value_int("Randomness"), i;
2060   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2061       for (Piece p = WP; p <= WK; p++)
2062       {
2063           i = (r == 0)? 0 : (genrand_int32() % (r*2) - r);
2064           MgPieceSquareTable[p][s] = Value(MgPST[p][s] + i);
2065           EgPieceSquareTable[p][s] = Value(EgPST[p][s] + i);
2066       }
2067
2068   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2069       for (Piece p = BP; p <= BK; p++)
2070       {
2071           MgPieceSquareTable[p][s] = -MgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2072           EgPieceSquareTable[p][s] = -EgPieceSquareTable[p-8][flip_square(s)];
2073       }
2074 }
2075
2076
2077 /// Position::flipped_copy() makes a copy of the input position, but with
2078 /// the white and black sides reversed. This is only useful for debugging,
2079 /// especially for finding evaluation symmetry bugs.
2080
2081 void Position::flipped_copy(const Position &pos) {
2082
2083   assert(pos.is_ok());
2084
2085   clear();
2086
2087   // Board
2088   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2089       if (!pos.square_is_empty(s))
2090           put_piece(Piece(int(pos.piece_on(s)) ^ 8), flip_square(s));
2091
2092   // Side to move
2093   sideToMove = opposite_color(pos.side_to_move());
2094
2095   // Castling rights
2096   if (pos.can_castle_kingside(WHITE))  allow_oo(BLACK);
2097   if (pos.can_castle_queenside(WHITE)) allow_ooo(BLACK);
2098   if (pos.can_castle_kingside(BLACK))  allow_oo(WHITE);
2099   if (pos.can_castle_queenside(BLACK)) allow_ooo(WHITE);
2100
2101   initialKFile  = pos.initialKFile;
2102   initialKRFile = pos.initialKRFile;
2103   initialQRFile = pos.initialQRFile;
2104
2105   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
2106       castleRightsMask[sq] = ALL_CASTLES;
2107
2108   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_1)] ^= (WHITE_OO | WHITE_OOO);
2109   castleRightsMask[make_square(initialKFile,  RANK_8)] ^= (BLACK_OO | BLACK_OOO);
2110   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OO;
2111   castleRightsMask[make_square(initialKRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OO;
2112   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_1)] ^=  WHITE_OOO;
2113   castleRightsMask[make_square(initialQRFile, RANK_8)] ^=  BLACK_OOO;
2114
2115   // En passant square
2116   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
2117       st->epSquare = flip_square(pos.st->epSquare);
2118
2119   // Checkers
2120   find_checkers();
2121
2122   // Hash keys
2123   st->key = compute_key();
2124   st->pawnKey = compute_pawn_key();
2125   st->materialKey = compute_material_key();
2126
2127   // Incremental scores
2128   st->mgValue = compute_value<MidGame>();
2129   st->egValue = compute_value<EndGame>();
2130
2131   // Material
2132   npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
2133   npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
2134
2135   assert(is_ok());
2136 }
2137
2138
2139 /// Position::is_ok() performs some consitency checks for the position object.
2140 /// This is meant to be helpful when debugging.
2141
2142 bool Position::is_ok(int* failedStep) const {
2143
2144   // What features of the position should be verified?
2145   static const bool debugBitboards = false;
2146   static const bool debugKingCount = false;
2147   static const bool debugKingCapture = false;
2148   static const bool debugCheckerCount = false;
2149   static const bool debugKey = false;
2150   static const bool debugMaterialKey = false;
2151   static const bool debugPawnKey = false;
2152   static const bool debugIncrementalEval = false;
2153   static const bool debugNonPawnMaterial = false;
2154   static const bool debugPieceCounts = false;
2155   static const bool debugPieceList = false;
2156
2157   if (failedStep) *failedStep = 1;
2158
2159   // Side to move OK?
2160   if (!color_is_ok(side_to_move()))
2161       return false;
2162
2163   // Are the king squares in the position correct?
2164   if (failedStep) (*failedStep)++;
2165   if (piece_on(king_square(WHITE)) != WK)
2166       return false;
2167
2168   if (failedStep) (*failedStep)++;
2169   if (piece_on(king_square(BLACK)) != BK)
2170       return false;
2171
2172   // Castle files OK?
2173   if (failedStep) (*failedStep)++;
2174   if (!file_is_ok(initialKRFile))
2175       return false;
2176
2177   if (!file_is_ok(initialQRFile))
2178       return false;
2179
2180   // Do both sides have exactly one king?
2181   if (failedStep) (*failedStep)++;
2182   if (debugKingCount)
2183   {
2184       int kingCount[2] = {0, 0};
2185       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
2186           if (type_of_piece_on(s) == KING)
2187               kingCount[color_of_piece_on(s)]++;
2188
2189       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
2190           return false;
2191   }
2192
2193   // Can the side to move capture the opponent's king?
2194   if (failedStep) (*failedStep)++;
2195   if (debugKingCapture)
2196   {
2197       Color us = side_to_move();
2198       Color them = opposite_color(us);
2199       Square ksq = king_square(them);
2200       if (square_is_attacked(ksq, us))
2201           return false;
2202   }
2203
2204   // Is there more than 2 checkers?
2205   if (failedStep) (*failedStep)++;
2206   if (debugCheckerCount && count_1s(st->checkersBB) > 2)
2207       return false;
2208
2209   // Bitboards OK?
2210   if (failedStep) (*failedStep)++;
2211   if (debugBitboards)
2212   {
2213       // The intersection of the white and black pieces must be empty
2214       if ((pieces_of_color(WHITE) & pieces_of_color(BLACK)) != EmptyBoardBB)
2215           return false;
2216
2217       // The union of the white and black pieces must be equal to all
2218       // occupied squares
2219       if ((pieces_of_color(WHITE) | pieces_of_color(BLACK)) != occupied_squares())
2220           return false;
2221
2222       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
2223       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
2224           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
2225               if (p1 != p2 && (pieces_of_type(p1) & pieces_of_type(p2)))
2226                   return false;
2227   }
2228
2229   // En passant square OK?
2230   if (failedStep) (*failedStep)++;
2231   if (ep_square() != SQ_NONE)
2232   {
2233       // The en passant square must be on rank 6, from the point of view of the
2234       // side to move.
2235       if (relative_rank(side_to_move(), ep_square()) != RANK_6)
2236           return false;
2237   }
2238
2239   // Hash key OK?
2240   if (failedStep) (*failedStep)++;
2241   if (debugKey && st->key != compute_key())
2242       return false;
2243
2244   // Pawn hash key OK?
2245   if (failedStep) (*failedStep)++;
2246   if (debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
2247       return false;
2248
2249   // Material hash key OK?
2250   if (failedStep) (*failedStep)++;
2251   if (debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
2252       return false;
2253
2254   // Incremental eval OK?
2255   if (failedStep) (*failedStep)++;
2256   if (debugIncrementalEval)
2257   {
2258       if (st->mgValue != compute_value<MidGame>())
2259           return false;
2260
2261       if (st->egValue != compute_value<EndGame>())
2262           return false;
2263   }
2264
2265   // Non-pawn material OK?
2266   if (failedStep) (*failedStep)++;
2267   if (debugNonPawnMaterial)
2268   {
2269       if (npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE))
2270           return false;
2271
2272       if (npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
2273           return false;
2274   }
2275
2276   // Piece counts OK?
2277   if (failedStep) (*failedStep)++;
2278   if (debugPieceCounts)
2279       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2280           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2281               if (pieceCount[c][pt] != count_1s(pieces_of_color_and_type(c, pt)))
2282                   return false;
2283
2284   if (failedStep) (*failedStep)++;
2285   if (debugPieceList)
2286   {
2287       for(Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
2288           for(PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
2289               for(int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
2290               {
2291                   if (piece_on(piece_list(c, pt, i)) != piece_of_color_and_type(c, pt))
2292                       return false;
2293
2294                   if (index[piece_list(c, pt, i)] != i)
2295                       return false;
2296               }
2297   }
2298   if (failedStep) *failedStep = 0;
2299   return true;
2300 }