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Merge hash key computation functions
[stockfish] / src / position.cpp
index dcd3eb2485316441a986f785b761588cbe0b77d2..ebbf82992273cd44b60d8a6d600b0626d5bdf63f 100644 (file)
@@ -38,16 +38,17 @@ static const string PieceToChar(" PNBRQK  pnbrqk");
 
 CACHE_LINE_ALIGNMENT
 
-Score psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
 Value PieceValue[PHASE_NB][PIECE_NB] = {
 { VALUE_ZERO, PawnValueMg, KnightValueMg, BishopValueMg, RookValueMg, QueenValueMg },
 { VALUE_ZERO, PawnValueEg, KnightValueEg, BishopValueEg, RookValueEg, QueenValueEg } };
 
+static Score psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
+
 namespace Zobrist {
 
   Key psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
   Key enpassant[FILE_NB];
-  Key castling[CASTLING_FLAG_NB];
+  Key castling[CASTLING_RIGHT_NB];
   Key side;
   Key exclusion;
 }
@@ -263,7 +264,7 @@ void Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, Thread* th) {
       else
           continue;
 
-      set_castling_flag(c, rsq);
+      set_castling_right(c, rsq);
   }
 
   // 4. En passant square. Ignore if no pawn capture is possible
@@ -283,12 +284,9 @@ void Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, Thread* th) {
   // handle also common incorrect FEN with fullmove = 0.
   gamePly = std::max(2 * (gamePly - 1), 0) + int(sideToMove == BLACK);
 
-  st->key = compute_key();
-  st->pawnKey = compute_pawn_key();
-  st->materialKey = compute_material_key();
+  compute_keys(st);
+  compute_non_pawn_material(st);
   st->psq = compute_psq_score();
-  st->npMaterial[WHITE] = compute_non_pawn_material(WHITE);
-  st->npMaterial[BLACK] = compute_non_pawn_material(BLACK);
   st->checkersBB = attackers_to(king_square(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
   chess960 = isChess960;
   thisThread = th;
@@ -297,30 +295,30 @@ void Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, Thread* th) {
 }
 
 
-/// Position::set_castling_flag() is a helper function used to set castling
-/// flags given the corresponding color and the rook starting square.
+/// Position::set_castling_right() is a helper function used to set castling
+/// rights given the corresponding color and the rook starting square.
 
-void Position::set_castling_flag(Color c, Square rfrom) {
+void Position::set_castling_right(Color c, Square rfrom) {
 
   Square kfrom = king_square(c);
   CastlingSide cs = kfrom < rfrom ? KING_SIDE : QUEEN_SIDE;
-  CastlingFlag cf = (c | cs);
+  CastlingRight cr = (c | cs);
 
-  st->castlingFlags |= cf;
-  castlingFlagsMask[kfrom] |= cf;
-  castlingFlagsMask[rfrom] |= cf;
-  castlingRookSquare[cf] = rfrom;
+  st->castlingRights |= cr;
+  castlingRightsMask[kfrom] |= cr;
+  castlingRightsMask[rfrom] |= cr;
+  castlingRookSquare[cr] = rfrom;
 
   Square kto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
   Square rto = relative_square(c, cs == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
 
   for (Square s = std::min(rfrom, rto); s <= std::max(rfrom, rto); ++s)
       if (s != kfrom && s != rfrom)
-          castlingPath[cf] |= s;
+          castlingPath[cr] |= s;
 
   for (Square s = std::min(kfrom, kto); s <= std::max(kfrom, kto); ++s)
       if (s != kfrom && s != rfrom)
-          castlingPath[cf] |= s;
+          castlingPath[cr] |= s;
 }
 
 
@@ -530,71 +528,27 @@ bool Position::pseudo_legal(const Move m) const {
   // Handle the special case of a pawn move
   if (type_of(pc) == PAWN)
   {
-      // Move direction must be compatible with pawn color
-      int direction = to - from;
-      if ((us == WHITE) != (direction > 0))
-          return false;
-
       // We have already handled promotion moves, so destination
       // cannot be on the 8th/1st rank.
-      if (rank_of(to) == RANK_8 || rank_of(to) == RANK_1)
+      if (rank_of(to) == relative_rank(us, RANK_8))
           return false;
 
-      // Proceed according to the square delta between the origin and
-      // destination squares.
-      switch (direction)
-      {
-      case DELTA_NW:
-      case DELTA_NE:
-      case DELTA_SW:
-      case DELTA_SE:
-      // Capture. The destination square must be occupied by an enemy
-      // piece (en passant captures was handled earlier).
-      if (piece_on(to) == NO_PIECE || color_of(piece_on(to)) != ~us)
-          return false;
+      if (   !(attacks_from<PAWN>(from, us) & pieces(~us) & to) // Not a capture
 
-      // From and to files must be one file apart, avoids a7h5
-      if (abs(file_of(from) - file_of(to)) != 1)
-          return false;
-      break;
+          && !((from + pawn_push(us) == to) && empty(to))       // Not a single push
 
-      case DELTA_N:
-      case DELTA_S:
-      // Pawn push. The destination square must be empty.
-      if (!empty(to))
-          return false;
-      break;
-
-      case DELTA_NN:
-      // Double white pawn push. The destination square must be on the fourth
-      // rank, and both the destination square and the square between the
-      // source and destination squares must be empty.
-      if (    rank_of(to) != RANK_4
-          || !empty(to)
-          || !empty(from + DELTA_N))
+          && !(   (from + 2 * pawn_push(us) == to)              // Not a double push
+               && (rank_of(from) == relative_rank(us, RANK_2))
+               && empty(to)
+               && empty(to - pawn_push(us))))
           return false;
-      break;
-
-      case DELTA_SS:
-      // Double black pawn push. The destination square must be on the fifth
-      // rank, and both the destination square and the square between the
-      // source and destination squares must be empty.
-      if (    rank_of(to) != RANK_5
-          || !empty(to)
-          || !empty(from + DELTA_S))
-          return false;
-      break;
-
-      default:
-          return false;
-      }
   }
   else if (!(attacks_from(pc, from) & to))
       return false;
 
   // Evasions generator already takes care to avoid some kind of illegal moves
-  // and pl_move_is_legal() relies on this. We therefore have to take care that
-  // the same kind of moves are filtered out here.
+  // and legal() relies on this. We therefore have to take care that the same
+  // kind of moves are filtered out here.
   if (checkers())
   {
       if (type_of(pc) != KING)
@@ -639,12 +593,11 @@ bool Position::gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const {
       && !aligned(from, to, ci.ksq))
       return true;
 
-  // Can we skip the ugly special cases?
-  if (type_of(m) == NORMAL)
-      return false;
-
   switch (type_of(m))
   {
+  case NORMAL:
+      return false;
+
   case PROMOTION:
       return attacks_bb(Piece(promotion_type(m)), to, pieces() ^ from) & ci.ksq;
 
@@ -791,12 +744,12 @@ void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, const CheckInfo& ci, bool moveI
       st->epSquare = SQ_NONE;
   }
 
-  // Update castling flags if needed
-  if (st->castlingFlags && (castlingFlagsMask[from] | castlingFlagsMask[to]))
+  // Update castling rights if needed
+  if (st->castlingRights && (castlingRightsMask[from] | castlingRightsMask[to]))
   {
-      int cf = castlingFlagsMask[from] | castlingFlagsMask[to];
-      k ^= Zobrist::castling[st->castlingFlags & cf];
-      st->castlingFlags &= ~cf;
+      int cr = castlingRightsMask[from] | castlingRightsMask[to];
+      k ^= Zobrist::castling[st->castlingRights & cr];
+      st->castlingRights &= ~cr;
   }
 
   // Prefetch TT access as soon as we know the new hash key
@@ -1121,67 +1074,53 @@ void Position::clear() {
 }
 
 
-/// Position::compute_key() computes the hash key of the position. The hash
-/// key is usually updated incrementally as moves are made and unmade. The
-/// compute_key() function is only used when a new position is set up, and
-/// to verify the correctness of the hash key when running in debug mode.
+/// Position::compute_keys() computes the hash keys of the position, pawns and
+/// material configuration. The hash keys are usually updated incrementally as
+/// moves are made and unmade. The function is only used when a new position is
+/// set up, and to verify the correctness of the keys when running in debug mode.
 
-Key Position::compute_key() const {
+void Position::compute_keys(StateInfo* si) const {
 
-  Key k = Zobrist::castling[st->castlingFlags];
+  si->key = si->pawnKey = si->materialKey = 0;
 
   for (Bitboard b = pieces(); b; )
   {
       Square s = pop_lsb(&b);
-      k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][type_of(piece_on(s))][s];
+      si->key ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][type_of(piece_on(s))][s];
   }
 
   if (ep_square() != SQ_NONE)
-      k ^= Zobrist::enpassant[file_of(ep_square())];
+      si->key ^= Zobrist::enpassant[file_of(ep_square())];
 
   if (sideToMove == BLACK)
-      k ^= Zobrist::side;
-
-  return k;
-}
-
-
-/// Position::compute_pawn_key() computes the hash key of the position. The
-/// hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade.
-/// The compute_pawn_key() function is only used when a new position is set
-/// up, and to verify the correctness of the pawn hash key when running in
-/// debug mode.
-
-Key Position::compute_pawn_key() const {
+      si->key ^= Zobrist::side;
 
-  Key k = 0;
+  si->key ^= Zobrist::castling[st->castlingRights];
 
   for (Bitboard b = pieces(PAWN); b; )
   {
       Square s = pop_lsb(&b);
-      k ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][PAWN][s];
+      si->pawnKey ^= Zobrist::psq[color_of(piece_on(s))][PAWN][s];
   }
 
-  return k;
+  for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
+      for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
+          for (int cnt = 0; cnt < pieceCount[c][pt]; ++cnt)
+              si->materialKey ^= Zobrist::psq[c][pt][cnt];
 }
 
 
-/// Position::compute_material_key() computes the hash key of the position.
-/// The hash key is usually updated incrementally as moves are made and unmade.
-/// The compute_material_key() function is only used when a new position is set
-/// up, and to verify the correctness of the material hash key when running in
-/// debug mode.
+/// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middlegame
+/// material value for each side. Material values are updated incrementally during
+/// the search. This function is only used when initializing a new Position object.
 
-Key Position::compute_material_key() const {
+void Position::compute_non_pawn_material(StateInfo* si) const {
 
-  Key k = 0;
+  si->npMaterial[WHITE] = si->npMaterial[BLACK] = VALUE_ZERO;
 
   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
-      for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
-          for (int cnt = 0; cnt < pieceCount[c][pt]; ++cnt)
-              k ^= Zobrist::psq[c][pt][cnt];
-
-  return k;
+      for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; ++pt)
+          si->npMaterial[c] += pieceCount[c][pt] * PieceValue[MG][pt];
 }
 
 
@@ -1205,22 +1144,6 @@ Score Position::compute_psq_score() const {
 }
 
 
-/// Position::compute_non_pawn_material() computes the total non-pawn middlegame
-/// material value for the given side. Material values are updated incrementally
-/// during the search. This function is only used when initializing a new Position
-/// object.
-
-Value Position::compute_non_pawn_material(Color c) const {
-
-  Value value = VALUE_ZERO;
-
-  for (PieceType pt = KNIGHT; pt <= QUEEN; ++pt)
-      value += pieceCount[c][pt] * PieceValue[MG][pt];
-
-  return value;
-}
-
-
 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by material, 50 moves
 /// rule or repetition. It does not detect stalemates.
 
@@ -1294,22 +1217,18 @@ bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
   // What features of the position should be verified?
   const bool all = false;
 
-  const bool debugBitboards       = all || false;
-  const bool debugKingCount       = all || false;
-  const bool debugKingCapture     = all || false;
-  const bool debugCheckerCount    = all || false;
-  const bool debugKey             = all || false;
-  const bool debugMaterialKey     = all || false;
-  const bool debugPawnKey         = all || false;
-  const bool debugIncrementalEval = all || false;
-  const bool debugNonPawnMaterial = all || false;
-  const bool debugPieceCounts     = all || false;
-  const bool debugPieceList       = all || false;
-  const bool debugCastlingSquares = all || false;
-
-  *step = 1;
-
-  if (sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
+  const bool testBitboards       = all || false;
+  const bool testKingCount       = all || false;
+  const bool testKingCapture     = all || false;
+  const bool testCheckerCount    = all || false;
+  const bool testKeys            = all || false;
+  const bool testIncrementalEval = all || false;
+  const bool testNonPawnMaterial = all || false;
+  const bool testPieceCounts     = all || false;
+  const bool testPieceList       = all || false;
+  const bool testCastlingSquares = all || false;
+
+  if (*step = 1, sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
       return false;
 
   if ((*step)++, piece_on(king_square(WHITE)) != W_KING)
@@ -1318,26 +1237,19 @@ bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
   if ((*step)++, piece_on(king_square(BLACK)) != B_KING)
       return false;
 
-  if ((*step)++, debugKingCount)
-  {
-      int kingCount[COLOR_NB] = {};
-
-      for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
-          if (type_of(piece_on(s)) == KING)
-              ++kingCount[color_of(piece_on(s))];
-
-      if (kingCount[0] != 1 || kingCount[1] != 1)
+  if ((*step)++, testKingCount)
+      if (   std::count(board, board + SQUARE_NB, W_KING) != 1
+          || std::count(board, board + SQUARE_NB, B_KING) != 1)
           return false;
-  }
 
-  if ((*step)++, debugKingCapture)
+  if ((*step)++, testKingCapture)
       if (attackers_to(king_square(~sideToMove)) & pieces(sideToMove))
           return false;
 
-  if ((*step)++, debugCheckerCount && popcount<Full>(st->checkersBB) > 2)
+  if ((*step)++, testCheckerCount && popcount<Full>(st->checkersBB) > 2)
       return false;
 
-  if ((*step)++, debugBitboards)
+  if ((*step)++, testBitboards)
   {
       // The intersection of the white and black pieces must be empty
       if (pieces(WHITE) & pieces(BLACK))
@@ -1358,30 +1270,33 @@ bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
   if ((*step)++, ep_square() != SQ_NONE && relative_rank(sideToMove, ep_square()) != RANK_6)
       return false;
 
-  if ((*step)++, debugKey && st->key != compute_key())
-      return false;
-
-  if ((*step)++, debugPawnKey && st->pawnKey != compute_pawn_key())
-      return false;
+  if ((*step)++, testKeys)
+  {
+      StateInfo si;
+      compute_keys(&si);
+      if (st->key != si.key || st->pawnKey != si.pawnKey || st->materialKey != si.materialKey)
+          return false;
+  }
 
-  if ((*step)++, debugMaterialKey && st->materialKey != compute_material_key())
-      return false;
+  if ((*step)++, testNonPawnMaterial)
+  {
+      StateInfo si;
+      compute_non_pawn_material(&si);
+      if (   st->npMaterial[WHITE] != si.npMaterial[WHITE]
+          || st->npMaterial[BLACK] != si.npMaterial[BLACK])
+          return false;
+  }
 
-  if ((*step)++, debugIncrementalEval && st->psq != compute_psq_score())
+  if ((*step)++, testIncrementalEval && st->psq != compute_psq_score())
       return false;
 
-  if ((*step)++, debugNonPawnMaterial)
-      if (   st->npMaterial[WHITE] != compute_non_pawn_material(WHITE)
-          || st->npMaterial[BLACK] != compute_non_pawn_material(BLACK))
-          return false;
-
-  if ((*step)++, debugPieceCounts)
+  if ((*step)++, testPieceCounts)
       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
               if (pieceCount[c][pt] != popcount<Full>(pieces(c, pt)))
                   return false;
 
-  if ((*step)++, debugPieceList)
+  if ((*step)++, testPieceList)
       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
           for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
               for (int i = 0; i < pieceCount[c][pt];  ++i)
@@ -1389,16 +1304,16 @@ bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
                       || index[pieceList[c][pt][i]] != i)
                       return false;
 
-  if ((*step)++, debugCastlingSquares)
+  if ((*step)++, testCastlingSquares)
       for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
           for (CastlingSide s = KING_SIDE; s <= QUEEN_SIDE; s = CastlingSide(s + 1))
           {
               if (!can_castle(c | s))
                   continue;
 
-              if (  (castlingFlagsMask[king_square(c)] & (c | s)) != (c | s)
+              if (  (castlingRightsMask[king_square(c)] & (c | s)) != (c | s)
                   || piece_on(castlingRookSquare[c | s]) != make_piece(c, ROOK)
-                  || castlingFlagsMask[castlingRookSquare[c | s]] != (c | s))
+                  || castlingRightsMask[castlingRookSquare[c | s]] != (c | s))
                   return false;
           }