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