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 #include <cstddef>
  25
  26 #include "bitboard.h"
  27 #include "types.h"
  28
  29
  30 /// The checkInfo struct is initialized at c'tor time and keeps info used
  31 /// to detect if a move gives check.
  32 class Position;
  33 struct Thread;
  34
  35 struct CheckInfo {
  36
  37   explicit CheckInfo(const Position&);
  38
  39   Bitboard dcCandidates;
  40   Bitboard pinned;
  41   Bitboard checkSq[PIECE_TYPE_NB];
  42   Square ksq;
  43 };
  44
  45
  46 /// The StateInfo struct stores information we need to restore a Position
  47 /// object to its previous state when we retract a move. Whenever a move
  48 /// is made on the board (by calling Position::do_move), a StateInfo object
  49 /// must be passed as a parameter.
  50
  51 struct StateInfo {
  52   Key pawnKey, materialKey;
  53   Value npMaterial[COLOR_NB];
  54   int castleRights, rule50, pliesFromNull;
  55   Score psqScore;
  56   Square epSquare;
  57
  58   Key key;
  59   Bitboard checkersBB;
  60   PieceType capturedType;
  61   StateInfo* previous;
  62 };
  63
  64
  65 /// When making a move the current StateInfo up to 'key' excluded is copied to
  66 /// the new one. Here we calculate the quad words (64bits) needed to be copied.
  67 const size_t StateCopySize64 = offsetof(StateInfo, key) / sizeof(uint64_t) + 1;
  68
  69
  70 /// The position data structure. A position consists of the following data:
  71 ///
  72 ///    * For each piece type, a bitboard representing the squares occupied
  73 ///      by pieces of that type.
  74 ///    * For each color, a bitboard representing the squares occupied by
  75 ///      pieces of that color.
  76 ///    * A bitboard of all occupied squares.
  77 ///    * A bitboard of all checking pieces.
  78 ///    * A 64-entry array of pieces, indexed by the squares of the board.
  79 ///    * The current side to move.
  80 ///    * Information about the castling rights for both sides.
  81 ///    * The initial files of the kings and both pairs of rooks. This is
  82 ///      used to implement the Chess960 castling rules.
  83 ///    * The en passant square (which is SQ_NONE if no en passant capture is
  84 ///      possible).
  85 ///    * The squares of the kings for both sides.
  86 ///    * Hash keys for the position itself, the current pawn structure, and
  87 ///      the current material situation.
  88 ///    * Hash keys for all previous positions in the game for detecting
  89 ///      repetition draws.
  90 ///    * A counter for detecting 50 move rule draws.
  91
  92 class Position {
  93 public:
  94   Position() {}
  95   Position(const Position& p, Thread* t) { *this = p; thisThread = t; }
  96   Position(const std::string& f, bool c960, Thread* t) { set(f, c960, t); }
  97   Position& operator=(const Position&);
  98
  99   // Text input/output
 100   void set(const std::string& fen, bool isChess960, Thread* th);
 101   const std::string fen() const;
 102   const std::string pretty(Move m = MOVE_NONE) const;
 103
 104   // Position representation
 105   Bitboard pieces() const;
 106   Bitboard pieces(PieceType pt) const;
 107   Bitboard pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const;
 108   Bitboard pieces(Color c) const;
 109   Bitboard pieces(Color c, PieceType pt) const;
 110   Bitboard pieces(Color c, PieceType pt1, PieceType pt2) const;
 111   Piece piece_on(Square s) const;
 112   Square king_square(Color c) const;
 113   Square ep_square() const;
 114   bool is_empty(Square s) const;
 115   const Square* piece_list(Color c, PieceType pt) const;
 116   int piece_count(Color c, PieceType pt) const;
 117
 118   // Castling
 119   int can_castle(CastleRight f) const;
 120   int can_castle(Color c) const;
 121   bool castle_impeded(Color c, CastlingSide s) const;
 122   Square castle_rook_square(Color c, CastlingSide s) const;
 123
 124   // Checking
 125   Bitboard checkers() const;
 126   Bitboard discovered_check_candidates() const;
 127   Bitboard pinned_pieces() const;
 128
 129   // Attacks to/from a given square
 130   Bitboard attackers_to(Square s) const;
 131   Bitboard attackers_to(Square s, Bitboard occ) const;
 132   Bitboard attacks_from(Piece p, Square s) const;
 133   static Bitboard attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ);
 134   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s) const;
 135   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s, Color c) const;
 136
 137   // Properties of moves
 138   bool move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const;
 139   bool pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const;
 140   bool is_pseudo_legal(const Move m) const;
 141   bool is_capture(Move m) const;
 142   bool is_capture_or_promotion(Move m) const;
 143   bool is_passed_pawn_push(Move m) const;
 144   Piece piece_moved(Move m) const;
 145   PieceType captured_piece_type() const;
 146
 147   // Piece specific
 148   bool pawn_is_passed(Color c, Square s) const;
 149   bool pawn_on_7th(Color c) const;
 150   bool opposite_bishops() const;
 151   bool bishop_pair(Color c) const;
 152
 153   // Doing and undoing moves
 154   void do_move(Move m, StateInfo& st);
 155   void do_move(Move m, StateInfo& st, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck);
 156   void undo_move(Move m);
 157   template<bool Do> void do_null_move(StateInfo& st);
 158
 159   // Static exchange evaluation
 160   int see(Move m) const;
 161   int see_sign(Move m) const;
 162
 163   // Accessing hash keys
 164   Key key() const;
 165   Key exclusion_key() const;
 166   Key pawn_key() const;
 167   Key material_key() const;
 168
 169   // Incremental piece-square evaluation
 170   Score psq_score() const;
 171   Score psq_delta(Piece p, Square from, Square to) const;
 172   Value non_pawn_material(Color c) const;
 173
 174   // Other properties of the position
 175   Color side_to_move() const;
 176   int startpos_ply_counter() const;
 177   bool is_chess960() const;
 178   Thread* this_thread() const;
 179   int64_t nodes_searched() const;
 180   void set_nodes_searched(int64_t n);
 181   template<bool CheckRepetition, bool CheckThreeFold> bool is_draw() const;
 182
 183   // Position consistency check, for debugging
 184   bool pos_is_ok(int* failedStep = NULL) const;
 185   void flip();
 186
 187 private:
 188   // Initialization helpers (used while setting up a position)
 189   void clear();
 190   void put_piece(Piece p, Square s);
 191   void set_castle_right(Color c, Square rfrom);
 192
 193   // Helper template functions
 194   template<bool Do> void do_castle_move(Move m);
 195   template<bool FindPinned> Bitboard hidden_checkers() const;
 196
 197   // Computing hash keys from scratch (for initialization and debugging)
 198   Key compute_key() const;
 199   Key compute_pawn_key() const;
 200   Key compute_material_key() const;
 201
 202   // Computing incremental evaluation scores and material counts
 203   Score compute_psq_score() const;
 204   Value compute_non_pawn_material(Color c) const;
 205
 206   // Board and pieces
 207   Piece board[SQUARE_NB];
 208   Bitboard byTypeBB[PIECE_TYPE_NB];
 209   Bitboard byColorBB[COLOR_NB];
 210   int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
 211   Square pieceList[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][16];
 212   int index[SQUARE_NB];
 213
 214   // Other info
 215   int castleRightsMask[SQUARE_NB];
 216   Square castleRookSquare[COLOR_NB][CASTLING_SIDE_NB];
 217   Bitboard castlePath[COLOR_NB][CASTLING_SIDE_NB];
 218   StateInfo startState;
 219   int64_t nodes;
 220   int startPosPly;
 221   Color sideToMove;
 222   Thread* thisThread;
 223   StateInfo* st;
 224   int chess960;
 225 };
 226
 227 inline int64_t Position::nodes_searched() const {
 228   return nodes;
 229 }
 230
 231 inline void Position::set_nodes_searched(int64_t n) {
 232   nodes = n;
 233 }
 234
 235 inline Piece Position::piece_on(Square s) const {
 236   return board[s];
 237 }
 238
 239 inline Piece Position::piece_moved(Move m) const {
 240   return board[from_sq(m)];
 241 }
 242
 243 inline bool Position::is_empty(Square s) const {
 244   return board[s] == NO_PIECE;
 245 }
 246
 247 inline Color Position::side_to_move() const {
 248   return sideToMove;
 249 }
 250
 251 inline Bitboard Position::pieces() const {
 252   return byTypeBB[ALL_PIECES];
 253 }
 254
 255 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt) const {
 256   return byTypeBB[pt];
 257 }
 258
 259 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const {
 260   return byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2];
 261 }
 262
 263 inline Bitboard Position::pieces(Color c) const {
 264   return byColorBB[c];
 265 }
 266
 267 inline Bitboard Position::pieces(Color c, PieceType pt) const {
 268   return byColorBB[c] & byTypeBB[pt];
 269 }
 270
 271 inline Bitboard Position::pieces(Color c, PieceType pt1, PieceType pt2) const {
 272   return byColorBB[c] & (byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2]);
 273 }
 274
 275 inline int Position::piece_count(Color c, PieceType pt) const {
 276   return pieceCount[c][pt];
 277 }
 278
 279 inline const Square* Position::piece_list(Color c, PieceType pt) const {
 280   return pieceList[c][pt];
 281 }
 282
 283 inline Square Position::ep_square() const {
 284   return st->epSquare;
 285 }
 286
 287 inline Square Position::king_square(Color c) const {
 288   return pieceList[c][KING][0];
 289 }
 290
 291 inline int Position::can_castle(CastleRight f) const {
 292   return st->castleRights & f;
 293 }
 294
 295 inline int Position::can_castle(Color c) const {
 296   return st->castleRights & ((WHITE_OO | WHITE_OOO) << (2 * c));
 297 }
 298
 299 inline bool Position::castle_impeded(Color c, CastlingSide s) const {
 300   return byTypeBB[ALL_PIECES] & castlePath[c][s];
 301 }
 302
 303 inline Square Position::castle_rook_square(Color c, CastlingSide s) const {
 304   return castleRookSquare[c][s];
 305 }
 306
 307 template<PieceType Pt>
 308 inline Bitboard Position::attacks_from(Square s) const {
 309
 310   return  Pt == BISHOP || Pt == ROOK ? attacks_bb<Pt>(s, pieces())
 311         : Pt == QUEEN  ? attacks_from<ROOK>(s) | attacks_from<BISHOP>(s)
 312         : StepAttacksBB[Pt][s];
 313 }
 314
 315 template<>
 316 inline Bitboard Position::attacks_from<PAWN>(Square s, Color c) const {
 317   return StepAttacksBB[make_piece(c, PAWN)][s];
 318 }
 319
 320 inline Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s) const {
 321   return attacks_from(p, s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
 322 }
 323
 324 inline Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
 325   return attackers_to(s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
 326 }
 327
 328 inline Bitboard Position::checkers() const {
 329   return st->checkersBB;
 330 }
 331
 332 inline Bitboard Position::discovered_check_candidates() const {
 333   return hidden_checkers<false>();
 334 }
 335
 336 inline Bitboard Position::pinned_pieces() const {
 337   return hidden_checkers<true>();
 338 }
 339
 340 inline bool Position::pawn_is_passed(Color c, Square s) const {
 341   return !(pieces(~c, PAWN) & passed_pawn_mask(c, s));
 342 }
 343
 344 inline Key Position::key() const {
 345   return st->key;
 346 }
 347
 348 inline Key Position::exclusion_key() const {
 349   return st->key ^ Zobrist::exclusion;
 350 }
 351
 352 inline Key Position::pawn_key() const {
 353   return st->pawnKey;
 354 }
 355
 356 inline Key Position::material_key() const {
 357   return st->materialKey;
 358 }
 359
 360 inline Score Position::psq_delta(Piece p, Square from, Square to) const {
 361   return pieceSquareTable[p][to] - pieceSquareTable[p][from];
 362 }
 363
 364 inline Score Position::psq_score() const {
 365   return st->psqScore;
 366 }
 367
 368 inline Value Position::non_pawn_material(Color c) const {
 369   return st->npMaterial[c];
 370 }
 371
 372 inline bool Position::is_passed_pawn_push(Move m) const {
 373
 374   return   type_of(piece_moved(m)) == PAWN
 375         && pawn_is_passed(sideToMove, to_sq(m));
 376 }
 377
 378 inline int Position::startpos_ply_counter() const {
 379   return startPosPly + st->pliesFromNull; // HACK
 380 }
 381
 382 inline bool Position::opposite_bishops() const {
 383
 384   return   pieceCount[WHITE][BISHOP] == 1
 385         && pieceCount[BLACK][BISHOP] == 1
 386         && opposite_colors(pieceList[WHITE][BISHOP][0], pieceList[BLACK][BISHOP][0]);
 387 }
 388
 389 inline bool Position::bishop_pair(Color c) const {
 390
 391   return   pieceCount[c][BISHOP] >= 2
 392         && opposite_colors(pieceList[c][BISHOP][0], pieceList[c][BISHOP][1]);
 393 }
 394
 395 inline bool Position::pawn_on_7th(Color c) const {
 396   return pieces(c, PAWN) & rank_bb(relative_rank(c, RANK_7));
 397 }
 398
 399 inline bool Position::is_chess960() const {
 400   return chess960;
 401 }
 402
 403 inline bool Position::is_capture_or_promotion(Move m) const {
 404
 405   assert(is_ok(m));
 406   return type_of(m) ? type_of(m) != CASTLE : !is_empty(to_sq(m));
 407 }
 408
 409 inline bool Position::is_capture(Move m) const {
 410
 411   // Note that castle is coded as "king captures the rook"
 412   assert(is_ok(m));
 413   return (!is_empty(to_sq(m)) && type_of(m) != CASTLE) || type_of(m) == ENPASSANT;
 414 }
 415
 416 inline PieceType Position::captured_piece_type() const {
 417   return st->capturedType;
 418 }
 419
 420 inline Thread* Position::this_thread() const {
 421   return thisThread;
 422 }
 423
 424 #endif // !defined(POSITION_H_INCLUDED)