More consistent 'piece' variable naming
[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) 2008-2013 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 <iomanip>
23 #include <iostream>
24 #include <sstream>
25 #include <algorithm>
26
27 #include "bitcount.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "notation.h"
30 #include "position.h"
31 #include "psqtab.h"
32 #include "rkiss.h"
33 #include "thread.h"
34 #include "tt.h"
35
36 using std::string;
37 using std::cout;
38 using std::endl;
39
40 static const string PieceToChar(" PNBRQK  pnbrqk");
41
42 CACHE_LINE_ALIGNMENT
43
44 Score pieceSquareTable[PIECE_NB][SQUARE_NB];
45 Value PieceValue[PHASE_NB][PIECE_NB] = {
46 { VALUE_ZERO, PawnValueMg, KnightValueMg, BishopValueMg, RookValueMg, QueenValueMg },
47 { VALUE_ZERO, PawnValueEg, KnightValueEg, BishopValueEg, RookValueEg, QueenValueEg } };
48
49 namespace Zobrist {
50
51 Key psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
52 Key enpassant[FILE_NB];
53 Key castle[CASTLE_RIGHT_NB];
54 Key side;
55 Key exclusion;
56
57 /// init() initializes at startup the various arrays used to compute hash keys
58 /// and the piece square tables. The latter is a two-step operation: First, the
59 /// white halves of the tables are copied from PSQT[] tables. Second, the black
60 /// halves of the tables are initialized by flipping and changing the sign of
61 /// the white scores.
62
63 void init() {
64
65   RKISS rk;
66
67   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
68       for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
69           for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
70               psq[c][pt][s] = rk.rand<Key>();
71
72   for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; f++)
73       enpassant[f] = rk.rand<Key>();
74
75   for (int cr = CASTLES_NONE; cr <= ALL_CASTLES; cr++)
76   {
77       Bitboard b = cr;
78       while (b)
79       {
80           Key k = castle[1ULL << pop_lsb(&b)];
81           castle[cr] ^= k ? k : rk.rand<Key>();
82       }
83   }
84
85   side = rk.rand<Key>();
86   exclusion  = rk.rand<Key>();
87
88   for (Piece pc = W_PAWN; pc <= W_KING; pc++)
89   {
90       PieceValue[MG][~pc] = PieceValue[MG][pc];
91       PieceValue[EG][~pc] = PieceValue[EG][pc];
92
93       Score v = make_score(PieceValue[MG][pc], PieceValue[EG][pc]);
94
95       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
96       {
97           pieceSquareTable[ pc][ s] =  (v + PSQT[pc][s]);
98           pieceSquareTable[~pc][~s] = -(v + PSQT[pc][s]);
99       }
100   }
101 }
102
103 } // namespace Zobrist
104
105
106 namespace {
107
108 // next_attacker() is an helper function used by see() to locate the least
109 // valuable attacker for the side to move, remove the attacker we just found
110 // from the 'occupied' bitboard and scan for new X-ray attacks behind it.
111
112 template<int Pt> FORCE_INLINE
113 PieceType next_attacker(const Bitboard* bb, const Square& to, const Bitboard& stmAttackers,
114                         Bitboard& occupied, Bitboard& attackers) {
115
116   if (stmAttackers & bb[Pt])
117   {
118       Bitboard b = stmAttackers & bb[Pt];
119       occupied ^= b & ~(b - 1);
120
121       if (Pt == PAWN || Pt == BISHOP || Pt == QUEEN)
122           attackers |= attacks_bb<BISHOP>(to, occupied) & (bb[BISHOP] | bb[QUEEN]);
123
124       if (Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
125           attackers |= attacks_bb<ROOK>(to, occupied) & (bb[ROOK] | bb[QUEEN]);
126
127       return (PieceType)Pt;
128   }
129   return next_attacker<Pt+1>(bb, to, stmAttackers, occupied, attackers);
130 }
131
132 template<> FORCE_INLINE
133 PieceType next_attacker<KING>(const Bitboard*, const Square&, const Bitboard&, Bitboard&, Bitboard&) {
134   return KING; // No need to update bitboards, it is the last cycle
135 }
136
137 } // namespace
138
139
140 /// CheckInfo c'tor
141
142 CheckInfo::CheckInfo(const Position& pos) {
143
144   Color them = ~pos.side_to_move();
145   ksq = pos.king_square(them);
146
147   pinned = pos.pinned_pieces();
148   dcCandidates = pos.discovered_check_candidates();
149
150   checkSq[PAWN]   = pos.attacks_from<PAWN>(ksq, them);
151   checkSq[KNIGHT] = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq);
152   checkSq[BISHOP] = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
153   checkSq[ROOK]   = pos.attacks_from<ROOK>(ksq);
154   checkSq[QUEEN]  = checkSq[BISHOP] | checkSq[ROOK];
155   checkSq[KING]   = 0;
156 }
157
158
159 /// Position::operator=() creates a copy of 'pos'. We want the new born Position
160 /// object do not depend on any external data so we detach state pointer from
161 /// the source one.
162
163 Position& Position::operator=(const Position& pos) {
164
165   memcpy(this, &pos, sizeof(Position));
166   startState = *st;
167   st = &startState;
168   nodes = 0;
169
170   assert(pos_is_ok());
171
172   return *this;
173 }
174
175
176 /// Position::set() initializes the position object with the given FEN string.
177 /// This function is not very robust - make sure that input FENs are correct,
178 /// this is assumed to be the responsibility of the GUI.
179
180 void Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, Thread* th) {
181 /*
182    A FEN string defines a particular position using only the ASCII character set.
183
184    A FEN string contains six fields separated by a space. The fields are:
185
186    1) Piece placement (from white's perspective). Each rank is described, starting
187       with rank 8 and ending with rank 1; within each rank, the contents of each
188       square are described from file A through file H. Following the Standard
189       Algebraic Notation (SAN), each piece is identified by a single letter taken
190       from the standard English names. White pieces are designated using upper-case
191       letters ("PNBRQK") while Black take lowercase ("pnbrqk"). Blank squares are
192       noted using digits 1 through 8 (the number of blank squares), and "/"
193       separates ranks.
194
195    2) Active color. "w" means white moves next, "b" means black.
196
197    3) Castling availability. If neither side can castle, this is "-". Otherwise,
198       this has one or more letters: "K" (White can castle kingside), "Q" (White
199       can castle queenside), "k" (Black can castle kingside), and/or "q" (Black
200       can castle queenside).
201
202    4) En passant target square (in algebraic notation). If there's no en passant
203       target square, this is "-". If a pawn has just made a 2-square move, this
204       is the position "behind" the pawn. This is recorded regardless of whether
205       there is a pawn in position to make an en passant capture.
206
207    5) Halfmove clock. This is the number of halfmoves since the last pawn advance
208       or capture. This is used to determine if a draw can be claimed under the
209       fifty-move rule.
210
211    6) Fullmove number. The number of the full move. It starts at 1, and is
212       incremented after Black's move.
213 */
214
215   char col, row, token;
216   size_t p;
217   Square sq = SQ_A8;
218   std::istringstream ss(fenStr);
219
220   clear();
221   ss >> std::noskipws;
222
223   // 1. Piece placement
224   while ((ss >> token) && !isspace(token))
225   {
226       if (isdigit(token))
227           sq += Square(token - '0'); // Advance the given number of files
228
229       else if (token == '/')
230           sq -= Square(16);
231
232       else if ((p = PieceToChar.find(token)) != string::npos)
233       {
234           put_piece(Piece(p), sq);
235           sq++;
236       }
237   }
238
239   // 2. Active color
240   ss >> token;
241   sideToMove = (token == 'w' ? WHITE : BLACK);
242   ss >> token;
243
244   // 3. Castling availability. Compatible with 3 standards: Normal FEN standard,
245   // Shredder-FEN that uses the letters of the columns on which the rooks began
246   // the game instead of KQkq and also X-FEN standard that, in case of Chess960,
247   // if an inner rook is associated with the castling right, the castling tag is
248   // replaced by the file letter of the involved rook, as for the Shredder-FEN.
249   while ((ss >> token) && !isspace(token))
250   {
251       Square rsq;
252       Color c = islower(token) ? BLACK : WHITE;
253
254       token = char(toupper(token));
255
256       if (token == 'K')
257           for (rsq = relative_square(c, SQ_H1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; rsq--) {}
258
259       else if (token == 'Q')
260           for (rsq = relative_square(c, SQ_A1); type_of(piece_on(rsq)) != ROOK; rsq++) {}
261
262       else if (token >= 'A' && token <= 'H')
263           rsq = File(token - 'A') | relative_rank(c, RANK_1);
264
265       else
266           continue;
267
268       set_castle_right(c, rsq);
269   }
270
271   // 4. En passant square. Ignore if no pawn capture is possible
272   if (   ((ss >> col) && (col >= 'a' && col <= 'h'))
273       && ((ss >> row) && (row == '3' || row == '6')))
274   {
275       st->epSquare = File(col - 'a') | Rank(row - '1');
276
277       if (!(attackers_to(st->epSquare) & pieces(sideToMove, PAWN)))
278           st->epSquare = SQ_NONE;
279   }
280
281   // 5-6. Halfmove clock and fullmove number
282   ss >> std::skipws >> st->rule50 >> gamePly;
283
284   // Convert from fullmove starting from 1 to ply starting from 0,
285   // handle also common incorrect FEN with fullmove = 0.
286   gamePly = std::max(2 * (gamePly - 1), 0) + int(sideToMove == BLACK);
287
288   st->key = compute_key();
289   st->pawnKey = compute_pawn_key();
290   st->materialKey = compute_material_key();
291   st->psqScore = compute_psq_score();
292   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
293   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
294   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
295   chess960 = isChess960;
296   thisThread = th;
297
298   assert(pos_is_ok());
299 }
300
301
302 /// Position::set_castle_right() is an helper function used to set castling
303 /// rights given the corresponding color and the rook starting square.
304
305 void Position::set_castle_right(Color c, Square rfrom) {
306
307   Square kfrom = king_square(c);
308   CastlingSide cs = kfrom < rfrom ? KING_SIDE : QUEEN_SIDE;
309   CastleRight cr = make_castle_right(c, cs);
310
311   st->castleRights |= cr;
312   castleRightsMask[kfrom] |= cr;
313   castleRightsMask[rfrom] |= cr;
314   castleRookSquare[c][cs] = rfrom;
315
316   Square kto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
317   Square rto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
318
319   for (Square s = std::min(rfrom, rto); s <= std::max(rfrom, rto); s++)
320       if (s != kfrom && s != rfrom)
321           castlePath[c][cs] |= s;
322
323   for (Square s = std::min(kfrom, kto); s <= std::max(kfrom, kto); s++)
324       if (s != kfrom && s != rfrom)
325           castlePath[c][cs] |= s;
326 }
327
328
329 /// Position::fen() returns a FEN representation of the position. In case
330 /// of Chess960 the Shredder-FEN notation is used. Mainly a debugging function.
331
332 const string Position::fen() const {
333
334   std::ostringstream ss;
335
336   for (Rank rank = RANK_8; rank >= RANK_1; rank--)
337   {
338       for (File file = FILE_A; file <= FILE_H; file++)
339       {
340           Square sq = file | rank;
341
342           if (is_empty(sq))
343           {
344               int emptyCnt = 1;
345
346               for ( ; file < FILE_H && is_empty(sq++); file++)
347                   emptyCnt++;
348
349               ss << emptyCnt;
350           }
351           else
352               ss << PieceToChar[piece_on(sq)];
353       }
354
355       if (rank > RANK_1)
356           ss << '/';
357   }
358
359   ss << (sideToMove == WHITE ? " w " : " b ");
360
361   if (can_castle(WHITE_OO))
362       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(WHITE,  KING_SIDE)), false) : 'K');
363
364   if (can_castle(WHITE_OOO))
365       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(WHITE, QUEEN_SIDE)), false) : 'Q');
366
367   if (can_castle(BLACK_OO))
368       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(BLACK,  KING_SIDE)),  true) : 'k');
369
370   if (can_castle(BLACK_OOO))
371       ss << (chess960 ? file_to_char(file_of(castle_rook_square(BLACK, QUEEN_SIDE)),  true) : 'q');
372
373   if (st->castleRights == CASTLES_NONE)
374       ss << '-';
375
376   ss << (ep_square() == SQ_NONE ? " - " : " " + square_to_string(ep_square()) + " ")
377       << st->rule50 << " " << 1 + (gamePly - int(sideToMove == BLACK)) / 2;
378
379   return ss.str();
380 }
381
382
383 /// Position::pretty() returns an ASCII representation of the position to be
384 /// printed to the standard output together with the move's san notation.
385
386 const string Position::pretty(Move move) const {
387
388   const string dottedLine =            "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+";
389   const string twoRows =  dottedLine + "\n|   | . |   | . |   | . |   | . |"
390                         + dottedLine + "\n| . |   | . |   | . |   | . |   |";
391
392   string brd = twoRows + twoRows + twoRows + twoRows + dottedLine;
393
394   std::ostringstream ss;
395
396   if (move)
397       ss << "\nMove: " << (sideToMove == BLACK ? ".." : "")
398          << move_to_san(*const_cast<Position*>(this), move);
399
400   for (Square sq = SQ_A1; sq <= SQ_H8; sq++)
401       if (piece_on(sq) != NO_PIECE)
402           brd[513 - 68*rank_of(sq) + 4*file_of(sq)] = PieceToChar[piece_on(sq)];
403
404   ss << brd << "\nFen: " << fen() << "\nKey: " << std::hex << std::uppercase
405      << std::setfill('0') << std::setw(16) << st->key << "\nCheckers: ";
406
407   for (Bitboard b = checkers(); b; )
408       ss << square_to_string(pop_lsb(&b)) << " ";
409
410   ss << "\nLegal moves: ";
411   for (MoveList<LEGAL> it(*this); *it; ++it)
412       ss << move_to_san(*const_cast<Position*>(this), *it) << " ";
413
414   return ss.str();
415 }
416
417
418 /// Position:hidden_checkers<>() returns a bitboard of all pinned (against the
419 /// king) pieces for the given color. Or, when template parameter FindPinned is
420 /// false, the function return the pieces of the given color candidate for a
421 /// discovery check against the enemy king.
422 template<bool FindPinned>
423 Bitboard Position::hidden_checkers() const {
424
425   // Pinned pieces protect our king, dicovery checks attack the enemy king
426   Bitboard b, result = 0;
427   Bitboard pinners = pieces(FindPinned ? ~sideToMove : sideToMove);
428   Square ksq = king_square(FindPinned ? sideToMove : ~sideToMove);
429
430   // Pinners are sliders, that give check when candidate pinned is removed
431   pinners &=  (pieces(ROOK, QUEEN) & PseudoAttacks[ROOK][ksq])
432             | (pieces(BISHOP, QUEEN) & PseudoAttacks[BISHOP][ksq]);
433
434   while (pinners)
435   {
436       b = between_bb(ksq, pop_lsb(&pinners)) & pieces();
437
438       if (b && !more_than_one(b) && (b & pieces(sideToMove)))
439           result |= b;
440   }
441   return result;
442 }
443
444 // Explicit template instantiations
445 template Bitboard Position::hidden_checkers<true>() const;
446 template Bitboard Position::hidden_checkers<false>() const;
447
448
449 /// Position::attackers_to() computes a bitboard of all pieces which attack a
450 /// given square. Slider attacks use occ bitboard as occupancy.
451
452 Bitboard Position::attackers_to(Square s, Bitboard occ) const {
453
454   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK) & pieces(WHITE, PAWN))
455         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE) & pieces(BLACK, PAWN))
456         | (attacks_from<KNIGHT>(s)      & pieces(KNIGHT))
457         | (attacks_bb<ROOK>(s, occ)     & pieces(ROOK, QUEEN))
458         | (attacks_bb<BISHOP>(s, occ)   & pieces(BISHOP, QUEEN))
459         | (attacks_from<KING>(s)        & pieces(KING));
460 }
461
462
463 /// Position::attacks_from() computes a bitboard of all attacks of a given piece
464 /// put in a given square. Slider attacks use occ bitboard as occupancy.
465
466 Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ) {
467
468   assert(is_ok(s));
469
470   switch (type_of(p))
471   {
472   case BISHOP: return attacks_bb<BISHOP>(s, occ);
473   case ROOK  : return attacks_bb<ROOK>(s, occ);
474   case QUEEN : return attacks_bb<BISHOP>(s, occ) | attacks_bb<ROOK>(s, occ);
475   default    : return StepAttacksBB[p][s];
476   }
477 }
478
479
480 /// Position::pl_move_is_legal() tests whether a pseudo-legal move is legal
481
482 bool Position::pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const {
483
484   assert(is_ok(m));
485   assert(pinned == pinned_pieces());
486
487   Color us = sideToMove;
488   Square from = from_sq(m);
489
490   assert(color_of(piece_moved(m)) == us);
491   assert(piece_on(king_square(us)) == make_piece(us, KING));
492
493   // En passant captures are a tricky special case. Because they are rather
494   // uncommon, we do it simply by testing whether the king is attacked after
495   // the move is made.
496   if (type_of(m) == ENPASSANT)
497   {
498       Color them = ~us;
499       Square to = to_sq(m);
500       Square capsq = to + pawn_push(them);
501       Square ksq = king_square(us);
502       Bitboard b = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
503
504       assert(to == ep_square());
505       assert(piece_moved(m) == make_piece(us, PAWN));
506       assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
507       assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
508
509       return   !(attacks_bb<  ROOK>(ksq, b) & pieces(them, QUEEN, ROOK))
510             && !(attacks_bb<BISHOP>(ksq, b) & pieces(them, QUEEN, BISHOP));
511   }
512
513   // If the moving piece is a king, check whether the destination
514   // square is attacked by the opponent. Castling moves are checked
515   // for legality during move generation.
516   if (type_of(piece_on(from)) == KING)
517       return type_of(m) == CASTLE || !(attackers_to(to_sq(m)) & pieces(~us));
518
519   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
520   // is moving along the ray towards or away from the king.
521   return   !pinned
522         || !(pinned & from)
523         ||  squares_aligned(from, to_sq(m), king_square(us));
524 }
525
526
527 /// Position::is_pseudo_legal() takes a random move and tests whether the move
528 /// is pseudo legal. It is used to validate moves from TT that can be corrupted
529 /// due to SMP concurrent access or hash position key aliasing.
530
531 bool Position::is_pseudo_legal(const Move m) const {
532
533   Color us = sideToMove;
534   Square from = from_sq(m);
535   Square to = to_sq(m);
536   Piece pc = piece_moved(m);
537
538   // Use a slower but simpler function for uncommon cases
539   if (type_of(m) != NORMAL)
540       return MoveList<LEGAL>(*this).contains(m);
541
542   // Is not a promotion, so promotion piece must be empty
543   if (promotion_type(m) - 2 != NO_PIECE_TYPE)
544       return false;
545
546   // If the from square is not occupied by a piece belonging to the side to
547   // move, the move is obviously not legal.
548   if (pc == NO_PIECE || color_of(pc) != us)
549       return false;
550
551   // The destination square cannot be occupied by a friendly piece
552   if (piece_on(to) != NO_PIECE && color_of(piece_on(to)) == us)
553       return false;
554
555   // Handle the special case of a pawn move
556   if (type_of(pc) == PAWN)
557   {
558       // Move direction must be compatible with pawn color
559       int direction = to - from;
560       if ((us == WHITE) != (direction > 0))
561           return false;
562
563       // We have already handled promotion moves, so destination
564       // cannot be on the 8/1th rank.
565       if (rank_of(to) == RANK_8 || rank_of(to) == RANK_1)
566           return false;
567
568       // Proceed according to the square delta between the origin and
569       // destination squares.
570       switch (direction)
571       {
572       case DELTA_NW:
573       case DELTA_NE:
574       case DELTA_SW:
575       case DELTA_SE:
576       // Capture. The destination square must be occupied by an enemy
577       // piece (en passant captures was handled earlier).
578       if (piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) != ~us)
579           return false;
580
581       // From and to files must be one file apart, avoids a7h5
582       if (abs(file_of(from) - file_of(to)) != 1)
583           return false;
584       break;
585
586       case DELTA_N:
587       case DELTA_S:
588       // Pawn push. The destination square must be empty.
589       if (!is_empty(to))
590           return false;
591       break;
592
593       case DELTA_NN:
594       // Double white pawn push. The destination square must be on the fourth
595       // rank, and both the destination square and the square between the
596       // source and destination squares must be empty.
597       if (    rank_of(to) != RANK_4
598           || !is_empty(to)
599           || !is_empty(from + DELTA_N))
600           return false;
601       break;
602
603       case DELTA_SS:
604       // Double black pawn push. The destination square must be on the fifth
605       // rank, and both the destination square and the square between the
606       // source and destination squares must be empty.
607       if (    rank_of(to) != RANK_5
608           || !is_empty(to)
609           || !is_empty(from + DELTA_S))
610           return false;
611       break;
612
613       default:
614           return false;
615       }
616   }
617   else if (!(attacks_from(pc, from) & to))
618       return false;
619
620   // Evasions generator already takes care to avoid some kind of illegal moves
621   // and pl_move_is_legal() relies on this. So we have to take care that the
622   // same kind of moves are filtered out here.
623   if (checkers())
624   {
625       if (type_of(pc) != KING)
626       {
627           // Double check? In this case a king move is required
628           if (more_than_one(checkers()))
629               return false;
630
631           // Our move must be a blocking evasion or a capture of the checking piece
632           if (!((between_bb(lsb(checkers()), king_square(us)) | checkers()) & to))
633               return false;
634       }
635       // In case of king moves under check we have to remove king so to catch
636       // as invalid moves like b1a1 when opposite queen is on c1.
637       else if (attackers_to(to, pieces() ^ from) & pieces(~us))
638           return false;
639   }
640
641   return true;
642 }
643
644
645 /// Position::move_gives_check() tests whether a pseudo-legal move gives a check
646
647 bool Position::move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
648
649   assert(is_ok(m));
650   assert(ci.dcCandidates == discovered_check_candidates());
651   assert(color_of(piece_moved(m)) == sideToMove);
652
653   Square from = from_sq(m);
654   Square to = to_sq(m);
655   PieceType pt = type_of(piece_on(from));
656
657   // Direct check ?
658   if (ci.checkSq[pt] & to)
659       return true;
660
661   // Discovery check ?
662   if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
663   {
664       // For pawn and king moves we need to verify also direction
665       if (   (pt != PAWN && pt != KING)
666           || !squares_aligned(from, to, king_square(~sideToMove)))
667           return true;
668   }
669
670   // Can we skip the ugly special cases ?
671   if (type_of(m) == NORMAL)
672       return false;
673
674   Color us = sideToMove;
675   Square ksq = king_square(~us);
676
677   switch (type_of(m))
678   {
679   case PROMOTION:
680       return attacks_from(Piece(promotion_type(m)), to, pieces() ^ from) & ksq;
681
682   // En passant capture with check ? We have already handled the case
683   // of direct checks and ordinary discovered check, the only case we
684   // need to handle is the unusual case of a discovered check through
685   // the captured pawn.
686   case ENPASSANT:
687   {
688       Square capsq = file_of(to) | rank_of(from);
689       Bitboard b = (pieces() ^ from ^ capsq) | to;
690
691       return  (attacks_bb<  ROOK>(ksq, b) & pieces(us, QUEEN, ROOK))
692             | (attacks_bb<BISHOP>(ksq, b) & pieces(us, QUEEN, BISHOP));
693   }
694   case CASTLE:
695   {
696       Square kfrom = from;
697       Square rfrom = to; // 'King captures the rook' notation
698       Square kto = relative_square(us, rfrom > kfrom ? SQ_G1 : SQ_C1);
699       Square rto = relative_square(us, rfrom > kfrom ? SQ_F1 : SQ_D1);
700       Bitboard b = (pieces() ^ kfrom ^ rfrom) | rto | kto;
701
702       return attacks_bb<ROOK>(rto, b) & ksq;
703   }
704   default:
705       assert(false);
706       return false;
707   }
708 }
709
710
711 /// Position::do_move() makes a move, and saves all information necessary
712 /// to a StateInfo object. The move is assumed to be legal. Pseudo-legal
713 /// moves should be filtered out before this function is called.
714
715 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
716
717   CheckInfo ci(*this);
718   do_move(m, newSt, ci, move_gives_check(m, ci));
719 }
720
721 void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck) {
722
723   assert(is_ok(m));
724   assert(&newSt != st);
725
726   nodes++;
727   Key k = st->key;
728
729   // Copy some fields of old state to our new StateInfo object except the ones
730   // which are going to be recalculated from scratch anyway, then switch our state
731   // pointer to point to the new, ready to be updated, state.
732   memcpy(&newSt, st, StateCopySize64 * sizeof(uint64_t));
733
734   newSt.previous = st;
735   st = &newSt;
736
737   // Update side to move
738   k ^= Zobrist::side;
739
740   // Increment ply counters.In particular rule50 will be later reset it to zero
741   // in case of a capture or a pawn move.
742   gamePly++;
743   st->rule50++;
744   st->pliesFromNull++;
745
746   Color us = sideToMove;
747   Color them = ~us;
748   Square from = from_sq(m);
749   Square to = to_sq(m);
750   Piece pc = piece_on(from);
751   PieceType pt = type_of(pc);
752   PieceType capture = type_of(m) == ENPASSANT ? PAWN : type_of(piece_on(to));
753
754   assert(color_of(pc) == us);
755   assert(piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) == them || type_of(m) == CASTLE);
756   assert(capture != KING);
757
758   if (type_of(m) == CASTLE)
759   {
760       assert(pc == make_piece(us, KING));
761
762       bool kingSide = to > from;
763       Square rfrom = to; // Castle is encoded as "king captures friendly rook"
764       Square rto = relative_square(us, kingSide ? SQ_F1 : SQ_D1);
765       to = relative_square(us, kingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
766       capture = NO_PIECE_TYPE;
767
768       do_castle(from, to, rfrom, rto);
769
770       k ^= Zobrist::psq[us][ROOK][rfrom] ^ Zobrist::psq[us][ROOK][rto];
771       st->psqScore += pieceSquareTable[make_piece(us, ROOK)][rto]
772                     - pieceSquareTable[make_piece(us, ROOK)][rfrom];
773   }
774
775   if (capture)
776   {
777       Square capsq = to;
778
779       // If the captured piece is a pawn, update pawn hash key, otherwise
780       // update non-pawn material.
781       if (capture == PAWN)
782       {
783           if (type_of(m) == ENPASSANT)
784           {
785               capsq += pawn_push(them);
786
787               assert(pt == PAWN);
788               assert(to == st->epSquare);
789               assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
790               assert(piece_on(to) == NO_PIECE);
791               assert(piece_on(capsq) == make_piece(them, PAWN));
792
793               board[capsq] = NO_PIECE;
794           }
795
796           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[them][PAWN][capsq];
797       }
798       else
799           st->npMaterial[them] -= PieceValue[MG][capture];
800
801       // Remove the captured piece
802       byTypeBB[ALL_PIECES] ^= capsq;
803       byTypeBB[capture] ^= capsq;
804       byColorBB[them] ^= capsq;
805
806       // Update piece list, move the last piece at index[capsq] position and
807       // shrink the list.
808       //
809       // WARNING: This is a not reversible operation. When we will reinsert the
810       // captured piece in undo_move() we will put it at the end of the list and
811       // not in its original place, it means index[] and pieceList[] are not
812       // guaranteed to be invariant to a do_move() + undo_move() sequence.
813       Square lastSquare = pieceList[them][capture][--pieceCount[them][capture]];
814       index[lastSquare] = index[capsq];
815       pieceList[them][capture][index[lastSquare]] = lastSquare;
816       pieceList[them][capture][pieceCount[them][capture]] = SQ_NONE;
817
818       // Update material hash key and prefetch access to materialTable
819       k ^= Zobrist::psq[them][capture][capsq];
820       st->materialKey ^= Zobrist::psq[them][capture][pieceCount[them][capture]];
821       prefetch((char*)thisThread->materialTable[st->materialKey]);
822
823       // Update incremental scores
824       st->psqScore -= pieceSquareTable[make_piece(them, capture)][capsq];
825
826       // Reset rule 50 counter
827       st->rule50 = 0;
828   }
829
830   // Update hash key
831   k ^= Zobrist::psq[us][pt][from] ^ Zobrist::psq[us][pt][to];
832
833   // Reset en passant square
834   if (st->epSquare != SQ_NONE)
835   {
836       k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
837       st->epSquare = SQ_NONE;
838   }
839
840   // Update castle rights if needed
841   if (st->castleRights && (castleRightsMask[from] | castleRightsMask[to]))
842   {
843       int cr = castleRightsMask[from] | castleRightsMask[to];
844       k ^= Zobrist::castle[st->castleRights & cr];
845       st->castleRights &= ~cr;
846   }
847
848   // Prefetch TT access as soon as we know the new hash key
849   prefetch((char*)TT.first_entry(k));
850
851   // Move the piece. The tricky Chess960 castle is handled earlier
852   if (type_of(m) != CASTLE)
853   {
854       Bitboard from_to_bb = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
855       byTypeBB[ALL_PIECES] ^= from_to_bb;
856       byTypeBB[pt] ^= from_to_bb;
857       byColorBB[us] ^= from_to_bb;
858
859       board[from] = NO_PIECE;
860       board[to] = pc;
861
862       // Update piece lists, index[from] is not updated and becomes stale. This
863       // works as long as index[] is accessed just by known occupied squares.
864       index[to] = index[from];
865       pieceList[us][pt][index[to]] = to;
866   }
867
868   // If the moving piece is a pawn do some special extra work
869   if (pt == PAWN)
870   {
871       // Set en-passant square, only if moved pawn can be captured
872       if (   (int(to) ^ int(from)) == 16
873           && (attacks_from<PAWN>(from + pawn_push(us), us) & pieces(them, PAWN)))
874       {
875           st->epSquare = Square((from + to) / 2);
876           k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
877       }
878
879       if (type_of(m) == PROMOTION)
880       {
881           PieceType promotion = promotion_type(m);
882
883           assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
884           assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
885
886           // Replace the pawn with the promoted piece
887           byTypeBB[PAWN] ^= to;
888           byTypeBB[promotion] |= to;
889           board[to] = make_piece(us, promotion);
890
891           // Update piece lists, move the last pawn at index[to] position
892           // and shrink the list. Add a new promotion piece to the list.
893           Square lastSquare = pieceList[us][PAWN][--pieceCount[us][PAWN]];
894           index[lastSquare] = index[to];
895           pieceList[us][PAWN][index[lastSquare]] = lastSquare;
896           pieceList[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]] = SQ_NONE;
897           index[to] = pieceCount[us][promotion];
898           pieceList[us][promotion][index[to]] = to;
899
900           // Update hash keys
901           k ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to] ^ Zobrist::psq[us][promotion][to];
902           st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][to];
903           st->materialKey ^=  Zobrist::psq[us][promotion][pieceCount[us][promotion]++]
904                             ^ Zobrist::psq[us][PAWN][pieceCount[us][PAWN]];
905
906           // Update incremental score
907           st->psqScore +=  pieceSquareTable[make_piece(us, promotion)][to]
908                          - pieceSquareTable[make_piece(us, PAWN)][to];
909
910           // Update material
911           st->npMaterial[us] += PieceValue[MG][promotion];
912       }
913
914       // Update pawn hash key and prefetch access to pawnsTable
915       st->pawnKey ^= Zobrist::psq[us][PAWN][from] ^ Zobrist::psq[us][PAWN][to];
916       prefetch((char*)thisThread->pawnsTable[st->pawnKey]);
917
918       // Reset rule 50 draw counter
919       st->rule50 = 0;
920   }
921
922   // Update incremental scores
923   st->psqScore += pieceSquareTable[pc][to] - pieceSquareTable[pc][from];
924
925   // Set capture piece
926   st->capturedType = capture;
927
928   // Update the key with the final value
929   st->key = k;
930
931   // Update checkers bitboard, piece must be already moved
932   st->checkersBB = 0;
933
934   if (moveIsCheck)
935   {
936       if (type_of(m) != NORMAL)
937           st->checkersBB = attackers_to(king_square(them)) & pieces(us);
938       else
939       {
940           // Direct checks
941           if (ci.checkSq[pt] & to)
942               st->checkersBB |= to;
943
944           // Discovery checks
945           if (ci.dcCandidates && (ci.dcCandidates & from))
946           {
947               if (pt != ROOK)
948                   st->checkersBB |= attacks_from<ROOK>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, ROOK);
949
950               if (pt != BISHOP)
951                   st->checkersBB |= attacks_from<BISHOP>(king_square(them)) & pieces(us, QUEEN, BISHOP);
952           }
953       }
954   }
955
956   sideToMove = ~sideToMove;
957
958   assert(pos_is_ok());
959 }
960
961
962 /// Position::undo_move() unmakes a move. When it returns, the position should
963 /// be restored to exactly the same state as before the move was made.
964
965 void Position::undo_move(Move m) {
966
967   assert(is_ok(m));
968
969   sideToMove = ~sideToMove;
970
971   Color us = sideToMove;
972   Color them = ~us;
973   Square from = from_sq(m);
974   Square to = to_sq(m);
975   PieceType pt = type_of(piece_on(to));
976   PieceType capture = st->capturedType;
977
978   assert(is_empty(from) || type_of(m) == CASTLE);
979   assert(capture != KING);
980
981   if (type_of(m) == PROMOTION)
982   {
983       PieceType promotion = promotion_type(m);
984
985       assert(promotion == pt);
986       assert(relative_rank(us, to) == RANK_8);
987       assert(promotion >= KNIGHT && promotion <= QUEEN);
988
989       // Replace the promoted piece with the pawn
990       byTypeBB[promotion] ^= to;
991       byTypeBB[PAWN] |= to;
992       board[to] = make_piece(us, PAWN);
993
994       // Update piece lists, move the last promoted piece at index[to] position
995       // and shrink the list. Add a new pawn to the list.
996       Square lastSquare = pieceList[us][promotion][--pieceCount[us][promotion]];
997       index[lastSquare] = index[to];
998       pieceList[us][promotion][index[lastSquare]] = lastSquare;
999       pieceList[us][promotion][pieceCount[us][promotion]] = SQ_NONE;
1000       index[to] = pieceCount[us][PAWN]++;
1001       pieceList[us][PAWN][index[to]] = to;
1002
1003       pt = PAWN;
1004   }
1005
1006   if (type_of(m) == CASTLE)
1007   {
1008       bool kingSide = to > from;
1009       Square rfrom = to; // Castle is encoded as "king captures friendly rook"
1010       Square rto = relative_square(us, kingSide ? SQ_F1 : SQ_D1);
1011       to = relative_square(us, kingSide ? SQ_G1 : SQ_C1);
1012       capture = NO_PIECE_TYPE;
1013       pt = KING;
1014       do_castle(to, from, rto, rfrom);
1015   }
1016   else
1017   {
1018       // Put the piece back at the source square
1019       Bitboard from_to_bb = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
1020       byTypeBB[ALL_PIECES] ^= from_to_bb;
1021       byTypeBB[pt] ^= from_to_bb;
1022       byColorBB[us] ^= from_to_bb;
1023
1024       board[to] = NO_PIECE;
1025       board[from] = make_piece(us, pt);
1026
1027       // Update piece lists, index[to] is not updated and becomes stale. This
1028       // works as long as index[] is accessed just by known occupied squares.
1029       index[from] = index[to];
1030       pieceList[us][pt][index[from]] = from;
1031   }
1032
1033   if (capture)
1034   {
1035       Square capsq = to;
1036
1037       if (type_of(m) == ENPASSANT)
1038       {
1039           capsq -= pawn_push(us);
1040
1041           assert(pt == PAWN);
1042           assert(to == st->previous->epSquare);
1043           assert(relative_rank(us, to) == RANK_6);
1044           assert(piece_on(capsq) == NO_PIECE);
1045       }
1046
1047       // Restore the captured piece
1048       byTypeBB[ALL_PIECES] |= capsq;
1049       byTypeBB[capture] |= capsq;
1050       byColorBB[them] |= capsq;
1051
1052       board[capsq] = make_piece(them, capture);
1053
1054       // Update piece list, add a new captured piece in capsq square
1055       index[capsq] = pieceCount[them][capture]++;
1056       pieceList[them][capture][index[capsq]] = capsq;
1057   }
1058
1059   // Finally point our state pointer back to the previous state
1060   st = st->previous;
1061   gamePly--;
1062
1063   assert(pos_is_ok());
1064 }
1065
1066
1067 /// Position::do_castle() is a helper used to do/undo a castling move. This
1068 /// is a bit tricky, especially in Chess960.
1069
1070 void Position::do_castle(Square kfrom, Square kto, Square rfrom, Square rto) {
1071
1072   Color us = sideToMove;
1073   Bitboard k_from_to_bb = SquareBB[kfrom] ^ SquareBB[kto];
1074   Bitboard r_from_to_bb = SquareBB[rfrom] ^ SquareBB[rto];
1075   byTypeBB[KING] ^= k_from_to_bb;
1076   byTypeBB[ROOK] ^= r_from_to_bb;
1077   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= k_from_to_bb ^ r_from_to_bb;
1078   byColorBB[us] ^= k_from_to_bb ^ r_from_to_bb;
1079
1080   // Could be from == to, so first set NO_PIECE then KING and ROOK
1081   board[kfrom] = board[rfrom] = NO_PIECE;
1082   board[kto] = make_piece(us, KING);
1083   board[rto] = make_piece(us, ROOK);
1084
1085   // Could be kfrom == rto, so use a 'tmp' variable
1086   int tmp = index[kfrom];
1087   index[rto] = index[rfrom];
1088   index[kto] = tmp;
1089   pieceList[us][KING][index[kto]] = kto;
1090   pieceList[us][ROOK][index[rto]] = rto;
1091 }
1092
1093
1094 /// Position::do(undo)_null_move() is used to do(undo) a "null move": It flips
1095 /// the side to move without executing any move on the board.
1096
1097 void Position::do_null_move(StateInfo& newSt) {
1098
1099   assert(!checkers());
1100
1101   memcpy(&newSt, st, sizeof(StateInfo)); // Fully copy here
1102
1103   newSt.previous = st;
1104   st = &newSt;
1105
1106   if (st->epSquare != SQ_NONE)
1107   {
1108       st->key ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
1109       st->epSquare = SQ_NONE;
1110   }
1111
1112   st->key ^= Zobrist::side;
1113   prefetch((char*)TT.first_entry(st->key));
1114
1115   st->rule50++;
1116   st->pliesFromNull = 0;
1117
1118   sideToMove = ~sideToMove;
1119
1120   assert(pos_is_ok());
1121 }
1122
1123 void Position::undo_null_move() {
1124
1125   assert(!checkers());
1126
1127   st = st->previous;
1128   sideToMove = ~sideToMove;
1129 }
1130
1131
1132 /// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
1133 /// material gain or loss resulting from a move. Parameter 'asymmThreshold' takes
1134 /// tempi into account. If the side who initiated the capturing sequence does the
1135 /// last capture, he loses a tempo and if the result is below 'asymmThreshold'
1136 /// the capturing sequence is considered bad.
1137
1138 int Position::see_sign(Move m) const {
1139
1140   assert(is_ok(m));
1141
1142   // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
1143   // is not less then capturing one. Note that king moves always return
1144   // here because king midgame value is set to 0.
1145   if (PieceValue[MG][piece_on(to_sq(m))] >= PieceValue[MG][piece_moved(m)])
1146       return 1;
1147
1148   return see(m);
1149 }
1150
1151 int Position::see(Move m, int asymmThreshold) const {
1152
1153   Square from, to;
1154   Bitboard occupied, attackers, stmAttackers;
1155   int swapList[32], slIndex = 1;
1156   PieceType captured;
1157   Color stm;
1158
1159   assert(is_ok(m));
1160
1161   from = from_sq(m);
1162   to = to_sq(m);
1163   captured = type_of(piece_on(to));
1164   occupied = pieces() ^ from;
1165
1166   // Handle en passant moves
1167   if (type_of(m) == ENPASSANT)
1168   {
1169       Square capQq = to - pawn_push(sideToMove);
1170
1171       assert(!captured);
1172       assert(type_of(piece_on(capQq)) == PAWN);
1173
1174       // Remove the captured pawn
1175       occupied ^= capQq;
1176       captured = PAWN;
1177   }
1178   else if (type_of(m) == CASTLE)
1179       // Castle moves are implemented as king capturing the rook so cannot be
1180       // handled correctly. Simply return 0 that is always the correct value
1181       // unless the rook is ends up under attack.
1182       return 0;
1183
1184   // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
1185   // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
1186   attackers = attackers_to(to, occupied);
1187
1188   // If the opponent has no attackers we are finished
1189   stm = ~color_of(piece_on(from));
1190   stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1191   if (!stmAttackers)
1192       return PieceValue[MG][captured];
1193
1194   // The destination square is defended, which makes things rather more
1195   // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
1196   // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
1197   // destination square, where the sides alternately capture, and always
1198   // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
1199   // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
1200   swapList[0] = PieceValue[MG][captured];
1201   captured = type_of(piece_on(from));
1202
1203   do {
1204       assert(slIndex < 32);
1205
1206       // Add the new entry to the swap list
1207       swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + PieceValue[MG][captured];
1208       slIndex++;
1209
1210       // Locate and remove from 'occupied' the next least valuable attacker
1211       captured = next_attacker<PAWN>(byTypeBB, to, stmAttackers, occupied, attackers);
1212
1213       attackers &= occupied; // Remove the just found attacker
1214       stm = ~stm;
1215       stmAttackers = attackers & pieces(stm);
1216
1217       if (captured == KING)
1218       {
1219           // Stop before processing a king capture
1220           if (stmAttackers)
1221               swapList[slIndex++] = QueenValueMg * 16;
1222
1223           break;
1224       }
1225
1226   } while (stmAttackers);
1227
1228   // If we are doing asymmetric SEE evaluation and the same side does the first
1229   // and the last capture, he loses a tempo and gain must be at least worth
1230   // 'asymmThreshold', otherwise we replace the score with a very low value,
1231   // before negamaxing.
1232   if (asymmThreshold)
1233       for (int i = 0; i < slIndex; i += 2)
1234           if (swapList[i] < asymmThreshold)
1235               swapList[i] = - QueenValueMg * 16;
1236
1237   // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
1238   // achievable score from the point of view of the side to move.
1239   while (--slIndex)
1240       swapList[slIndex-1] = std::min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex-1]);
1241
1242   return swapList[0];
1243 }
1244
1245
1246 /// Position::clear() erases the position object to a pristine state, with an
1247 /// empty board, white to move, and no castling rights.
1248
1249 void Position::clear() {
1250
1251   memset(this, 0, sizeof(Position));
1252   startState.epSquare = SQ_NONE;
1253   st = &startState;
1254
1255   for (int i = 0; i < 8; i++)
1256       for (int j = 0; j < 16; j++)
1257           pieceList[0][i][j] = pieceList[1][i][j] = SQ_NONE;
1258 }
1259
1260
1261 /// Position::put_piece() puts a piece on the given square of the board,
1262 /// updating the board array, pieces list, bitboards, and piece counts.
1263
1264 void Position::put_piece(Piece p, Square s) {
1265
1266   Color c = color_of(p);
1267   PieceType pt = type_of(p);
1268
1269   board[s] = p;
1270   index[s] = pieceCount[c][pt]++;
1271   pieceList[c][pt][index[s]] = s;
1272
1273   byTypeBB[ALL_PIECES] |= s;
1274   byTypeBB[pt] |= s;
1275   byColorBB[c] |= s;
1276 }
1277
1278
1279 /// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
1280 /// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade, the
1281 /// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
1282 /// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
1283
1284 Key Position::compute_key() const {
1285
1286   Key k = Zobrist::castle[st->castleRights];
1287
1288   for (Bitboard b = pieces(); b; )
1289   {
1290       Square s = pop_lsb(&b);
1291       k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][type_of(piece_on(s))][s];
1292   }
1293
1294   if (ep_square() != SQ_NONE)
1295       k ^= Zobrist::enpassant[file_of(ep_square())];
1296
1297   if (sideToMove == BLACK)
1298       k ^= Zobrist::side;
1299
1300   return k;
1301 }
1302
1303
1304 /// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
1305 /// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1306 /// the compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
1307 /// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
1308 /// debug mode.
1309
1310 Key Position::compute_pawn_key() const {
1311
1312   Key k = 0;
1313
1314   for (Bitboard b = pieces(PAWN); b; )
1315   {
1316       Square s = pop_lsb(&b);
1317       k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][PAWN][s];
1318   }
1319
1320   return k;
1321 }
1322
1323
1324 /// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
1325 /// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade,
1326 /// the compute_material_key() function is only used when a new position is set
1327 /// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
1328 /// debug mode.
1329
1330 Key Position::compute_material_key() const {
1331
1332   Key k = 0;
1333
1334   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1335       for (PieceType pt = PAWN; pt <= QUEEN; pt++)
1336           for (int cnt = 0; cnt < piece_count(c, pt); cnt++)
1337               k ^= Zobrist::psq[c][pt][cnt];
1338
1339   return k;
1340 }
1341
1342
1343 /// Position::compute_psq_score() computes the incremental scores for the middle
1344 /// game and the endgame. These functions are used to initialize the incremental
1345 /// scores when a new position is set up, and to verify that the scores are correctly
1346 /// updated by do_move and undo_move when the program is running in debug mode.
1347 Score Position::compute_psq_score() const {
1348
1349   Score score = SCORE_ZERO;
1350
1351   for (Bitboard b = pieces(); b; )
1352   {
1353       Square s = pop_lsb(&b);
1354       score += pieceSquareTable[piece_on(s)][s];
1355   }
1356
1357   return score;
1358 }
1359
1360
1361 /// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middle
1362 /// game material value for the given side. Material values are updated
1363 /// incrementally during the search, this function is only used while
1364 /// initializing a new Position object.
1365
1366 Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
1367
1368   Value value = VALUE_ZERO;
1369
1370   for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; pt++)
1371       value += piece_count(c, pt) * PieceValue[MG][pt];
1372
1373   return value;
1374 }
1375
1376
1377 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material,
1378 /// repetition, or the 50 moves rule. It does not detect stalemates, this
1379 /// must be done by the search.
1380 bool Position::is_draw() const {
1381
1382   // Draw by material?
1383   if (   !pieces(PAWN)
1384       && (non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK) <= BishopValueMg))
1385       return true;
1386
1387   // Draw by the 50 moves rule?
1388   if (st->rule50 > 99 && (!checkers() || MoveList<LEGAL>(*this).size()))
1389       return true;
1390
1391   // Draw by repetition?
1392   int i = 4, e = std::min(st->rule50, st->pliesFromNull);
1393
1394   if (i <= e)
1395   {
1396       StateInfo* stp = st->previous->previous;
1397
1398       do {
1399           stp = stp->previous->previous;
1400
1401           if (stp->key == st->key)
1402               return true;
1403
1404           i += 2;
1405
1406       } while (i <= e);
1407   }
1408
1409   return false;
1410 }
1411
1412
1413 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
1414 /// is only useful for debugging especially for finding evaluation symmetry bugs.
1415
1416 void Position::flip() {
1417
1418   const Position pos(*this);
1419
1420   clear();
1421
1422   sideToMove = ~pos.side_to_move();
1423   thisThread = pos.this_thread();
1424   nodes = pos.nodes_searched();
1425   chess960 = pos.is_chess960();
1426   gamePly = pos.game_ply();
1427
1428   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1429       if (!pos.is_empty(s))
1430           put_piece(Piece(pos.piece_on(s) ^ 8), ~s);
1431
1432   if (pos.can_castle(WHITE_OO))
1433       set_castle_right(BLACK, ~pos.castle_rook_square(WHITE, KING_SIDE));
1434   if (pos.can_castle(WHITE_OOO))
1435       set_castle_right(BLACK, ~pos.castle_rook_square(WHITE, QUEEN_SIDE));
1436   if (pos.can_castle(BLACK_OO))
1437       set_castle_right(WHITE, ~pos.castle_rook_square(BLACK, KING_SIDE));
1438   if (pos.can_castle(BLACK_OOO))
1439       set_castle_right(WHITE, ~pos.castle_rook_square(BLACK, QUEEN_SIDE));
1440
1441   if (pos.st->epSquare != SQ_NONE)
1442       st->epSquare = ~pos.st->epSquare;
1443
1444   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
1445
1446   st->key = compute_key();
1447   st->pawnKey = compute_pawn_key();
1448   st->materialKey = compute_material_key();
1449   st->psqScore = compute_psq_score();
1450   st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
1451   st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
1452
1453   assert(pos_is_ok());
1454 }
1455
1456
1457 /// Position::pos_is_ok() performs some consitency checks for the position object.
1458 /// This is meant to be helpful when debugging.
1459
1460 bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
1461
1462   int dummy, *step = failedStep ? failedStep : &dummy;
1463
1464   // What features of the position should be verified?
1465   const bool all = false;
1466
1467   const bool debugBitboards       = all || false;
1468   const bool debugKingCount       = all || false;
1469   const bool debugKingCapture     = all || false;
1470   const bool debugCheckerCount    = all || false;
1471   const bool debugKey             = all || false;
1472   const bool debugMaterialKey     = all || false;
1473   const bool debugPawnKey         = all || false;
1474   const bool debugIncrementalEval = all || false;
1475   const bool debugNonPawnMaterial = all || false;
1476   const bool debugPieceCounts     = all || false;
1477   const bool debugPieceList       = all || false;
1478   const bool debugCastleSquares   = all || false;
1479
1480   *step = 1;
1481
1482   if (sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
1483       return false;
1484
1485   if ((*step)++, piece_on(king_square(WHITE)) != W_KING)
1486       return false;
1487
1488   if ((*step)++, piece_on(king_square(BLACK)) != B_KING)
1489       return false;
1490
1491   if ((*step)++, debugKingCount)
1492   {
1493       int kingCount[COLOR_NB] = {};
1494
1495       for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; s++)
1496           if (type_of(piece_on(s)) == KING)
1497               kingCount[color_of(piece_on(s))]++;
1498
1499       if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
1500           return false;
1501   }
1502
1503   if ((*step)++, debugKingCapture)
1504       if (attackers_to(king_square(~sideToMove)) & pieces(sideToMove))
1505           return false;
1506
1507   if ((*step)++, debugCheckerCount && popcount<Full>(st->checkersBB) > 2)
1508       return false;
1509
1510   if ((*step)++, debugBitboards)
1511   {
1512       // The intersection of the white and black pieces must be empty
1513       if (pieces(WHITE) & pieces(BLACK))
1514           return false;
1515
1516       // The union of the white and black pieces must be equal to all
1517       // occupied squares
1518       if ((pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != pieces())
1519           return false;
1520
1521       // Separate piece type bitboards must have empty intersections
1522       for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; p1++)
1523           for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; p2++)
1524               if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
1525                   return false;
1526   }
1527
1528   if ((*step)++, ep_square() != SQ_NONE && relative_rank(sideToMove, ep_square()) != RANK_6)
1529       return false;
1530
1531   if ((*step)++, debugKey && st->key != compute_key())
1532       return false;
1533
1534   if ((*step)++, debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
1535       return false;
1536
1537   if ((*step)++, debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
1538       return false;
1539
1540   if ((*step)++, debugIncrementalEval && st->psqScore != compute_psq_score())
1541       return false;
1542
1543   if ((*step)++, debugNonPawnMaterial)
1544   {
1545       if (   st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE)
1546           || st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
1547           return false;
1548   }
1549
1550   if ((*step)++, debugPieceCounts)
1551       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1552           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1553               if (pieceCount[c][pt] != popcount<Full>(pieces(c, pt)))
1554                   return false;
1555
1556   if ((*step)++, debugPieceList)
1557       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1558           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; pt++)
1559               for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt]; i++)
1560               {
1561                   if (piece_on(piece_list(c, pt)[i]) != make_piece(c, pt))
1562                       return false;
1563
1564                   if (index[piece_list(c, pt)[i]] != i)
1565                       return false;
1566               }
1567
1568   if ((*step)++, debugCastleSquares)
1569       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; c++)
1570           for (CastlingSide s = KING_SIDE; s <= QUEEN_SIDE; s = CastlingSide(s + 1))
1571           {
1572               CastleRight cr = make_castle_right(c, s);
1573
1574               if (!can_castle(cr))
1575                   continue;
1576
1577               if ((castleRightsMask[king_square(c)] & cr) != cr)
1578                   return false;
1579
1580               if (   piece_on(castleRookSquare[c][s]) != make_piece(c, ROOK)
1581                   || castleRightsMask[castleRookSquare[c][s]] != cr)
1582                   return false;
1583           }
1584
1585   *step = 0;
1586   return true;
1587 }