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

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #if !defined(POSITION_H_INCLUDED)
  21 #define POSITION_H_INCLUDED
  22
  23 #include <cassert>
  24
  25 #include "bitboard.h"
  26 #include "types.h"
  27
  28
  29 /// The checkInfo struct is initialized at c'tor time and keeps info used
  30 /// to detect if a move gives check.
  31 class Position;
  32
  33 struct CheckInfo {
  34
  35   explicit CheckInfo(const Position&);
  36
  37   Bitboard dcCandidates;
  38   Bitboard pinned;
  39   Bitboard checkSq[8];
  40   Square ksq;
  41 };
  42
  43
  44 /// The StateInfo struct stores information we need to restore a Position
  45 /// object to its previous state when we retract a move. Whenever a move
  46 /// is made on the board (by calling Position::do_move), an StateInfo object
  47 /// must be passed as a parameter.
  48
  49 struct StateInfo {
  50   Key pawnKey, materialKey;
  51   Value npMaterial[2];
  52   int castleRights, rule50, pliesFromNull;
  53   Score value;
  54   Square epSquare;
  55
  56   Key key;
  57   Bitboard checkersBB;
  58   PieceType capturedType;
  59   StateInfo* previous;
  60 };
  61
  62
  63 /// The position data structure. A position consists of the following data:
  64 ///
  65 ///    * For each piece type, a bitboard representing the squares occupied
  66 ///      by pieces of that type.
  67 ///    * For each color, a bitboard representing the squares occupied by
  68 ///      pieces of that color.
  69 ///    * A bitboard of all occupied squares.
  70 ///    * A bitboard of all checking pieces.
  71 ///    * A 64-entry array of pieces, indexed by the squares of the board.
  72 ///    * The current side to move.
  73 ///    * Information about the castling rights for both sides.
  74 ///    * The initial files of the kings and both pairs of rooks. This is
  75 ///      used to implement the Chess960 castling rules.
  76 ///    * The en passant square (which is SQ_NONE if no en passant capture is
  77 ///      possible).
  78 ///    * The squares of the kings for both sides.
  79 ///    * Hash keys for the position itself, the current pawn structure, and
  80 ///      the current material situation.
  81 ///    * Hash keys for all previous positions in the game for detecting
  82 ///      repetition draws.
  83 ///    * A counter for detecting 50 move rule draws.
  84
  85 class Position {
  86
  87   // No copy c'tor or assignment operator allowed
  88   Position(const Position&);
  89   Position& operator=(const Position&);
  90
  91 public:
  92   Position() {}
  93   Position(const Position& pos, int th) { copy(pos, th); }
  94   Position(const std::string& fen, bool isChess960, int th);
  95
  96   // Text input/output
  97   void copy(const Position& pos, int th);
  98   void from_fen(const std::string& fen, bool isChess960);
  99   const std::string to_fen() const;
 100   void print(Move m = MOVE_NONE) const;
 101
 102   // The piece on a given square
 103   Piece piece_on(Square s) const;
 104   Piece piece_moved(Move m) const;
 105   bool square_is_empty(Square s) const;
 106
 107   // Side to move
 108   Color side_to_move() const;
 109
 110   // Bitboard representation of the position
 111   Bitboard pieces() const;
 112   Bitboard pieces(Color c) const;
 113   Bitboard pieces(PieceType pt) const;
 114   Bitboard pieces(PieceType pt, Color c) const;
 115   Bitboard pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const;
 116   Bitboard pieces(PieceType pt1, PieceType pt2, Color c) const;
 117
 118   // Number of pieces of each color and type
 119   int piece_count(Color c, PieceType pt) const;
 120
 121   // The en passant square
 122   Square ep_square() const;
 123
 124   // Current king position for each color
 125   Square king_square(Color c) const;
 126
 127   // Castling rights
 128   bool can_castle(CastleRight f) const;
 129   bool can_castle(Color c) const;
 130   bool castle_impeded(CastleRight f) const;
 131   Square castle_rook_square(CastleRight f) const;
 132
 133   // Bitboards for pinned pieces and discovered check candidates
 134   Bitboard discovered_check_candidates() const;
 135   Bitboard pinned_pieces() const;
 136
 137   // Checking pieces and under check information
 138   Bitboard checkers() const;
 139   bool in_check() const;
 140
 141   // Piece lists
 142   const Square* piece_list(Color c, PieceType pt) const;
 143
 144   // Information about attacks to or from a given square
 145   Bitboard attackers_to(Square s) const;
 146   Bitboard attackers_to(Square s, Bitboard occ) const;
 147   Bitboard attacks_from(Piece p, Square s) const;
 148   static Bitboard attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ);
 149   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s) const;
 150   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s, Color c) const;
 151
 152   // Properties of moves
 153   bool move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const;
 154   bool move_attacks_square(Move m, Square s) const;
 155   bool pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const;
 156   bool is_pseudo_legal(const Move m) const;
 157   bool is_capture(Move m) const;
 158   bool is_capture_or_promotion(Move m) const;
 159   bool is_passed_pawn_push(Move m) const;
 160
 161   // Piece captured with previous moves
 162   PieceType captured_piece_type() const;
 163
 164   // Information about pawns
 165   bool pawn_is_passed(Color c, Square s) const;
 166
 167   // Doing and undoing moves
 168   void do_move(Move m, StateInfo& st);
 169   void do_move(Move m, StateInfo& st, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck);
 170   void undo_move(Move m);
 171   template<bool Do> void do_null_move(StateInfo& st);
 172
 173   // Static exchange evaluation
 174   int see(Move m) const;
 175   int see_sign(Move m) const;
 176
 177   // Accessing hash keys
 178   Key key() const;
 179   Key exclusion_key() const;
 180   Key pawn_key() const;
 181   Key material_key() const;
 182
 183   // Incremental evaluation
 184   Score value() const;
 185   Value non_pawn_material(Color c) const;
 186   Score pst_delta(Piece piece, Square from, Square to) const;
 187
 188   // Other properties of the position
 189   template<bool SkipRepetition> bool is_draw() const;
 190   int startpos_ply_counter() const;
 191   bool opposite_colored_bishops() const;
 192   bool both_color_bishops(Color c) const;
 193   bool has_pawn_on_7th(Color c) const;
 194   bool is_chess960() const;
 195   int thread() const;
 196   int64_t nodes_searched() const;
 197   void set_nodes_searched(int64_t n);
 198
 199   // Position consistency check, for debugging
 200   bool pos_is_ok(int* failedStep = NULL) const;
 201   void flip_me();
 202
 203   // Global initialization
 204   static void init();
 205
 206 private:
 207
 208   // Initialization helper functions (used while setting up a position)
 209   void clear();
 210   void put_piece(Piece p, Square s);
 211   void set_castle_right(Color c, Square rfrom);
 212   bool move_is_legal(const Move m) const;
 213
 214   // Helper template functions
 215   template<bool Do> void do_castle_move(Move m);
 216   template<bool FindPinned> Bitboard hidden_checkers() const;
 217
 218   // Computing hash keys from scratch (for initialization and debugging)
 219   Key compute_key() const;
 220   Key compute_pawn_key() const;
 221   Key compute_material_key() const;
 222
 223   // Computing incremental evaluation scores and material counts
 224   Score pst(Piece p, Square s) const;
 225   Score compute_value() const;
 226   Value compute_non_pawn_material(Color c) const;
 227
 228   // Board
 229   Piece board[64];             // [square]
 230
 231   // Bitboards
 232   Bitboard byTypeBB[8];        // [pieceType]
 233   Bitboard byColorBB[2];       // [color]
 234
 235   // Piece counts
 236   int pieceCount[2][8];        // [color][pieceType]
 237
 238   // Piece lists
 239   Square pieceList[2][8][16];  // [color][pieceType][index]
 240   int index[64];               // [square]
 241
 242   // Other info
 243   int castleRightsMask[64];    // [square]
 244   Square castleRookSquare[16]; // [castleRight]
 245   Bitboard castlePath[16];     // [castleRight]
 246   StateInfo startState;
 247   int64_t nodes;
 248   int startPosPly;
 249   Color sideToMove;
 250   int threadID;
 251   StateInfo* st;
 252   int chess960;
 253
 254   // Static variables
 255   static Score pieceSquareTable[16][64]; // [piece][square]
 256   static Key zobrist[2][8][64];          // [color][pieceType][square]/[piece count]
 257   static Key zobEp[8];                   // [file]
 258   static Key zobCastle[16];              // [castleRight]
 259   static Key zobSideToMove;
 260   static Key zobExclusion;
 261 };
 262
 263 inline int64_t Position::nodes_searched() const {
 264   return nodes;
 265 }
 266
 267 inline void Position::set_nodes_searched(int64_t n) {
 268   nodes = n;
 269 }
 270
 271 inline Piece Position::piece_on(Square s) const {
 272   return board[s];
 273 }
 274
 275 inline Piece Position::piece_moved(Move m) const {
 276   return board[from_sq(m)];
 277 }
 278
 279 inline bool Position::square_is_empty(Square s) const {
 280   return board[s] == NO_PIECE;
 281 }
 282
 283 inline Color Position::side_to_move() const {
 284   return sideToMove;
 285 }
 286
 287 inline Bitboard Position::pieces() const {
 288   return byTypeBB[ALL_PIECES];
 289 }
 290
 291 inline Bitboard Position::pieces(Color c) const {
 292   return byColorBB[c];
 293 }
 294
 295 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt) const {
 296   return byTypeBB[pt];
 297 }
 298
 299 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt, Color c) const {
 300   return byTypeBB[pt] & byColorBB[c];
 301 }
 302
 303 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const {
 304   return byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2];
 305 }
 306
 307 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt1, PieceType pt2, Color c) const {
 308   return (byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2]) & byColorBB[c];
 309 }
 310
 311 inline int Position::piece_count(Color c, PieceType pt) const {
 312   return pieceCount[c][pt];
 313 }
 314
 315 inline const Square* Position::piece_list(Color c, PieceType pt) const {
 316   return pieceList[c][pt];
 317 }
 318
 319 inline Square Position::ep_square() const {
 320   return st->epSquare;
 321 }
 322
 323 inline Square Position::king_square(Color c) const {
 324   return pieceList[c][KING][0];
 325 }
 326
 327 inline bool Position::can_castle(CastleRight f) const {
 328   return st->castleRights & f;
 329 }
 330
 331 inline bool Position::can_castle(Color c) const {
 332   return st->castleRights & ((WHITE_OO | WHITE_OOO) << c);
 333 }
 334
 335 inline bool Position::castle_impeded(CastleRight f) const {
 336   return byTypeBB[ALL_PIECES] & castlePath[f];
 337 }
 338
 339 inline Square Position::castle_rook_square(CastleRight f) const {
 340   return castleRookSquare[f];
 341 }
 342
 343 template<PieceType Pt>
 344 inline Bitboard Position::attacks_from(Square s) const {
 345   return  Pt == BISHOP || Pt == ROOK ? attacks_bb<Pt>(s, pieces())
 346         : Pt == QUEEN  ? attacks_from<ROOK>(s) | attacks_from<BISHOP>(s)
 347         : StepAttacksBB[Pt][s];
 348 }
 349
 350 template<>
 351 inline Bitboard Position::attacks_from<PAWN>(Square s, Color c) const {
 352   return StepAttacksBB[make_piece(c, PAWN)][s];
 353 }
 354
 355 inline Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s) const {
 356   return attacks_from(p, s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
 357 }
 358
 359 inline Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
 360   return attackers_to(s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
 361 }
 362
 363 inline Bitboard Position::checkers() const {
 364   return st->checkersBB;
 365 }
 366
 367 inline bool Position::in_check() const {
 368   return st->checkersBB != 0;
 369 }
 370
 371 inline Bitboard Position::discovered_check_candidates() const {
 372   return hidden_checkers<false>();
 373 }
 374
 375 inline Bitboard Position::pinned_pieces() const {
 376   return hidden_checkers<true>();
 377 }
 378
 379 inline bool Position::pawn_is_passed(Color c, Square s) const {
 380   return !(pieces(PAWN, ~c) & passed_pawn_mask(c, s));
 381 }
 382
 383 inline Key Position::key() const {
 384   return st->key;
 385 }
 386
 387 inline Key Position::exclusion_key() const {
 388   return st->key ^ zobExclusion;
 389 }
 390
 391 inline Key Position::pawn_key() const {
 392   return st->pawnKey;
 393 }
 394
 395 inline Key Position::material_key() const {
 396   return st->materialKey;
 397 }
 398
 399 inline Score Position::pst(Piece p, Square s) const {
 400   return pieceSquareTable[p][s];
 401 }
 402
 403 inline Score Position::pst_delta(Piece piece, Square from, Square to) const {
 404   return pieceSquareTable[piece][to] - pieceSquareTable[piece][from];
 405 }
 406
 407 inline Score Position::value() const {
 408   return st->value;
 409 }
 410
 411 inline Value Position::non_pawn_material(Color c) const {
 412   return st->npMaterial[c];
 413 }
 414
 415 inline bool Position::is_passed_pawn_push(Move m) const {
 416
 417   return   board[from_sq(m)] == make_piece(sideToMove, PAWN)
 418         && pawn_is_passed(sideToMove, to_sq(m));
 419 }
 420
 421 inline int Position::startpos_ply_counter() const {
 422   return startPosPly + st->pliesFromNull; // HACK
 423 }
 424
 425 inline bool Position::opposite_colored_bishops() const {
 426
 427   return   pieceCount[WHITE][BISHOP] == 1
 428         && pieceCount[BLACK][BISHOP] == 1
 429         && opposite_colors(pieceList[WHITE][BISHOP][0], pieceList[BLACK][BISHOP][0]);
 430 }
 431
 432 inline bool Position::both_color_bishops(Color c) const {
 433   // Assumes that there are only two bishops
 434   return  pieceCount[c][BISHOP] >= 2 &&
 435           opposite_colors(pieceList[c][BISHOP][0], pieceList[c][BISHOP][1]);
 436 }
 437
 438 inline bool Position::has_pawn_on_7th(Color c) const {
 439   return pieces(PAWN, c) & rank_bb(relative_rank(c, RANK_7));
 440 }
 441
 442 inline bool Position::is_chess960() const {
 443   return chess960;
 444 }
 445
 446 inline bool Position::is_capture_or_promotion(Move m) const {
 447
 448   assert(is_ok(m));
 449   return is_special(m) ? !is_castle(m) : !square_is_empty(to_sq(m));
 450 }
 451
 452 inline bool Position::is_capture(Move m) const {
 453
 454   // Note that castle is coded as "king captures the rook"
 455   assert(is_ok(m));
 456   return (!square_is_empty(to_sq(m)) && !is_castle(m)) || is_enpassant(m);
 457 }
 458
 459 inline PieceType Position::captured_piece_type() const {
 460   return st->capturedType;
 461 }
 462
 463 inline int Position::thread() const {
 464   return threadID;
 465 }
 466
 467 #endif // !defined(POSITION_H_INCLUDED)