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Improve move order near the root
[stockfish] / src / position.h
index d6efe7114d444fd006de63f4204cdebdc4c66b4d..e5071d537a7f1cd36af6efc26baa6ebb4fe7f1be 100644 (file)
@@ -2,7 +2,7 @@
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
-  Copyright (C) 2015-2016 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 #define POSITION_H_INCLUDED
 
 #include <cassert>
-#include <cstddef>  // For offsetof()
 #include <deque>
-#include <memory>   // For std::unique_ptr
+#include <memory> // For std::unique_ptr
 #include <string>
-#include <vector>
 
 #include "bitboard.h"
 #include "types.h"
 
-class Position;
-class Thread;
-
-namespace PSQT {
-
-  extern Score psq[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
-
-  void init();
-}
-
-
-/// CheckInfo struct keeps info used to detect if a move gives check
-
-struct CheckInfo {
-
-  Bitboard blockersForKing[COLOR_NB];
-  Bitboard checkSquares[PIECE_TYPE_NB];
-  Square   ksq;
-};
-
 
 /// StateInfo struct stores information needed to restore a Position object to
 /// its previous state when we retract a move. Whenever a move is made on the
@@ -65,18 +43,23 @@ struct StateInfo {
   int    castlingRights;
   int    rule50;
   int    pliesFromNull;
-  Score  psq;
   Square epSquare;
 
-  // Not copied when making a move
+  // Not copied when making a move (will be recomputed anyhow)
   Key        key;
   Bitboard   checkersBB;
-  PieceType  capturedType;
+  Piece      capturedPiece;
   StateInfo* previous;
-  CheckInfo  ci;
+  Bitboard   blockersForKing[COLOR_NB];
+  Bitboard   pinners[COLOR_NB];
+  Bitboard   checkSquares[PIECE_TYPE_NB];
+  int        repetition;
 };
 
-// In a std::deque references to elements are unaffected upon resizing
+/// A list to keep track of the position states along the setup moves (from the
+/// start position to the position just before the search starts). Needed by
+/// 'draw by repetition' detection. Use a std::deque because pointers to
+/// elements are not invalidated upon list resizing.
 typedef std::unique_ptr<std::deque<StateInfo>> StateListPtr;
 
 
@@ -84,9 +67,9 @@ typedef std::unique_ptr<std::deque<StateInfo>> StateListPtr;
 /// pieces, side to move, hash keys, castling info, etc. Important methods are
 /// do_move() and undo_move(), used by the search to update node info when
 /// traversing the search tree.
+class Thread;
 
 class Position {
-
 public:
   static void init();
 
@@ -96,6 +79,7 @@ public:
 
   // FEN string input/output
   Position& set(const std::string& fenStr, bool isChess960, StateInfo* si, Thread* th);
+  Position& set(const std::string& code, Color c, StateInfo* si);
   const std::string fen() const;
 
   // Position representation
@@ -109,28 +93,30 @@ public:
   Square ep_square() const;
   bool empty(Square s) const;
   template<PieceType Pt> int count(Color c) const;
+  template<PieceType Pt> int count() const;
   template<PieceType Pt> const Square* squares(Color c) const;
   template<PieceType Pt> Square square(Color c) const;
+  bool is_on_semiopen_file(Color c, Square s) const;
 
   // Castling
-  int can_castle(Color c) const;
-  int can_castle(CastlingRight cr) const;
-  bool castling_impeded(CastlingRight cr) const;
-  Square castling_rook_square(CastlingRight cr) const;
+  int castling_rights(Color c) const;
+  bool can_castle(CastlingRights cr) const;
+  bool castling_impeded(CastlingRights cr) const;
+  Square castling_rook_square(CastlingRights cr) const;
 
   // Checking
   Bitboard checkers() const;
-  Bitboard discovered_check_candidates() const;
-  Bitboard pinned_pieces(Color c) const;
-  const CheckInfo& check_info() const;
+  Bitboard blockers_for_king(Color c) const;
+  Bitboard check_squares(PieceType pt) const;
+  bool is_discovery_check_on_king(Color c, Move m) const;
 
   // Attacks to/from a given square
   Bitboard attackers_to(Square s) const;
   Bitboard attackers_to(Square s, Bitboard occupied) const;
-  Bitboard attacks_from(Piece pc, Square s) const;
+  Bitboard attacks_from(PieceType pt, Square s) const;
   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s) const;
   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s, Color c) const;
-  Bitboard slider_blockers(Bitboard sliders, Square s) const;
+  Bitboard slider_blockers(Bitboard sliders, Square s, Bitboard& pinners) const;
 
   // Properties of moves
   bool legal(Move m) const;
@@ -140,56 +126,56 @@ public:
   bool gives_check(Move m) const;
   bool advanced_pawn_push(Move m) const;
   Piece moved_piece(Move m) const;
-  PieceType captured_piece_type() const;
+  Piece captured_piece() const;
 
   // Piece specific
   bool pawn_passed(Color c, Square s) const;
   bool opposite_bishops() const;
+  int  pawns_on_same_color_squares(Color c, Square s) const;
 
   // Doing and undoing moves
-  void do_move(Move m, StateInfo& st, bool givesCheck);
+  void do_move(Move m, StateInfo& newSt);
+  void do_move(Move m, StateInfo& newSt, bool givesCheck);
   void undo_move(Move m);
-  void do_null_move(StateInfo& st);
+  void do_null_move(StateInfo& newSt);
   void undo_null_move();
 
-  // Static exchange evaluation
-  Value see(Move m) const;
-  Value see_sign(Move m) const;
+  // Static Exchange Evaluation
+  bool see_ge(Move m, Value threshold = VALUE_ZERO) const;
 
   // Accessing hash keys
   Key key() const;
   Key key_after(Move m) const;
-  Key exclusion_key() const;
   Key material_key() const;
   Key pawn_key() const;
 
   // Other properties of the position
   Color side_to_move() const;
-  Phase game_phase() const;
   int game_ply() const;
   bool is_chess960() const;
   Thread* this_thread() const;
-  uint64_t nodes_searched() const;
-  void set_nodes_searched(uint64_t n);
-  bool is_draw() const;
+  bool is_draw(int ply) const;
+  bool has_game_cycle(int ply) const;
+  bool has_repeated() const;
   int rule50_count() const;
   Score psq_score() const;
   Value non_pawn_material(Color c) const;
+  Value non_pawn_material() const;
 
   // Position consistency check, for debugging
-  bool pos_is_ok(int* failedStep = nullptr) const;
+  bool pos_is_ok() const;
   void flip();
 
 private:
   // Initialization helpers (used while setting up a position)
   void set_castling_right(Color c, Square rfrom);
   void set_state(StateInfo* si) const;
-  void set_check_info(CheckInfo* ci) const;
+  void set_check_info(StateInfo* si) const;
 
   // Other helpers
-  void put_piece(Color c, PieceType pt, Square s);
-  void remove_piece(Color c, PieceType pt, Square s);
-  void move_piece(Color c, PieceType pt, Square from, Square to);
+  void put_piece(Piece pc, Square s);
+  void remove_piece(Square s);
+  void move_piece(Square from, Square to);
   template<bool Do>
   void do_castling(Color us, Square from, Square& to, Square& rfrom, Square& rto);
 
@@ -197,20 +183,24 @@ private:
   Piece board[SQUARE_NB];
   Bitboard byTypeBB[PIECE_TYPE_NB];
   Bitboard byColorBB[COLOR_NB];
-  int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
-  Square pieceList[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB][16];
+  int pieceCount[PIECE_NB];
+  Square pieceList[PIECE_NB][16];
   int index[SQUARE_NB];
   int castlingRightsMask[SQUARE_NB];
   Square castlingRookSquare[CASTLING_RIGHT_NB];
   Bitboard castlingPath[CASTLING_RIGHT_NB];
-  uint64_t nodes;
   int gamePly;
   Color sideToMove;
+  Score psq;
   Thread* thisThread;
   StateInfo* st;
   bool chess960;
 };
 
+namespace PSQT {
+  extern Score psq[PIECE_NB][SQUARE_NB];
+}
+
 extern std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Position& pos);
 
 inline Color Position::side_to_move() const {
@@ -254,52 +244,66 @@ inline Bitboard Position::pieces(Color c, PieceType pt1, PieceType pt2) const {
 }
 
 template<PieceType Pt> inline int Position::count(Color c) const {
-  return pieceCount[c][Pt];
+  return pieceCount[make_piece(c, Pt)];
+}
+
+template<PieceType Pt> inline int Position::count() const {
+  return pieceCount[make_piece(WHITE, Pt)] + pieceCount[make_piece(BLACK, Pt)];
 }
 
 template<PieceType Pt> inline const Square* Position::squares(Color c) const {
-  return pieceList[c][Pt];
+  return pieceList[make_piece(c, Pt)];
 }
 
 template<PieceType Pt> inline Square Position::square(Color c) const {
-  assert(pieceCount[c][Pt] == 1);
-  return pieceList[c][Pt][0];
+  assert(pieceCount[make_piece(c, Pt)] == 1);
+  return pieceList[make_piece(c, Pt)][0];
 }
 
 inline Square Position::ep_square() const {
   return st->epSquare;
 }
 
-inline int Position::can_castle(CastlingRight cr) const {
+inline bool Position::is_on_semiopen_file(Color c, Square s) const {
+  return !(pieces(c, PAWN) & file_bb(s));
+}
+
+inline bool Position::can_castle(CastlingRights cr) const {
   return st->castlingRights & cr;
 }
 
-inline int Position::can_castle(Color c) const {
-  return st->castlingRights & ((WHITE_OO | WHITE_OOO) << (2 * c));
+inline int Position::castling_rights(Color c) const {
+  return st->castlingRights & (c == WHITE ? WHITE_CASTLING : BLACK_CASTLING);
 }
 
-inline bool Position::castling_impeded(CastlingRight cr) const {
+inline bool Position::castling_impeded(CastlingRights cr) const {
+  assert(cr == WHITE_OO || cr == WHITE_OOO || cr == BLACK_OO || cr == BLACK_OOO);
+
   return byTypeBB[ALL_PIECES] & castlingPath[cr];
 }
 
-inline Square Position::castling_rook_square(CastlingRight cr) const {
+inline Square Position::castling_rook_square(CastlingRights cr) const {
+  assert(cr == WHITE_OO || cr == WHITE_OOO || cr == BLACK_OO || cr == BLACK_OOO);
+
   return castlingRookSquare[cr];
 }
 
 template<PieceType Pt>
 inline Bitboard Position::attacks_from(Square s) const {
+  static_assert(Pt != PAWN, "Pawn attacks need color");
+
   return  Pt == BISHOP || Pt == ROOK ? attacks_bb<Pt>(s, byTypeBB[ALL_PIECES])
         : Pt == QUEEN  ? attacks_from<ROOK>(s) | attacks_from<BISHOP>(s)
-        : StepAttacksBB[Pt][s];
+        : PseudoAttacks[Pt][s];
 }
 
 template<>
 inline Bitboard Position::attacks_from<PAWN>(Square s, Color c) const {
-  return StepAttacksBB[make_piece(c, PAWN)][s];
+  return PawnAttacks[c][s];
 }
 
-inline Bitboard Position::attacks_from(Piece pc, Square s) const {
-  return attacks_bb(pc, s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
+inline Bitboard Position::attacks_from(PieceType pt, Square s) const {
+  return attacks_bb(pt, s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
 }
 
 inline Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
@@ -310,25 +314,29 @@ inline Bitboard Position::checkers() const {
   return st->checkersBB;
 }
 
-inline Bitboard Position::discovered_check_candidates() const {
-  return st->ci.blockersForKing[~sideToMove] & pieces(sideToMove);
+inline Bitboard Position::blockers_for_king(Color c) const {
+  return st->blockersForKing[c];
 }
 
-inline Bitboard Position::pinned_pieces(Color c) const {
-  return st->ci.blockersForKing[c] & pieces(c);
+inline Bitboard Position::check_squares(PieceType pt) const {
+  return st->checkSquares[pt];
 }
 
-inline const CheckInfo& Position::check_info() const {
-  return st->ci;
+inline bool Position::is_discovery_check_on_king(Color c, Move m) const {
+  return st->blockersForKing[c] & from_sq(m);
 }
 
 inline bool Position::pawn_passed(Color c, Square s) const {
-  return !(pieces(~c, PAWN) & passed_pawn_mask(c, s));
+  return !(pieces(~c, PAWN) & passed_pawn_span(c, s));
 }
 
 inline bool Position::advanced_pawn_push(Move m) const {
   return   type_of(moved_piece(m)) == PAWN
-        && relative_rank(sideToMove, from_sq(m)) > RANK_4;
+        && relative_rank(sideToMove, to_sq(m)) > RANK_5;
+}
+
+inline int Position::pawns_on_same_color_squares(Color c, Square s) const {
+  return popcount(pieces(c, PAWN) & ((DarkSquares & s) ? DarkSquares : ~DarkSquares));
 }
 
 inline Key Position::key() const {
@@ -344,13 +352,17 @@ inline Key Position::material_key() const {
 }
 
 inline Score Position::psq_score() const {
-  return st->psq;
+  return psq;
 }
 
 inline Value Position::non_pawn_material(Color c) const {
   return st->nonPawnMaterial[c];
 }
 
+inline Value Position::non_pawn_material() const {
+  return st->nonPawnMaterial[WHITE] + st->nonPawnMaterial[BLACK];
+}
+
 inline int Position::game_ply() const {
   return gamePly;
 }
@@ -359,17 +371,9 @@ inline int Position::rule50_count() const {
   return st->rule50;
 }
 
-inline uint64_t Position::nodes_searched() const {
-  return nodes;
-}
-
-inline void Position::set_nodes_searched(uint64_t n) {
-  nodes = n;
-}
-
 inline bool Position::opposite_bishops() const {
-  return   pieceCount[WHITE][BISHOP] == 1
-        && pieceCount[BLACK][BISHOP] == 1
+  return   pieceCount[W_BISHOP] == 1
+        && pieceCount[B_BISHOP] == 1
         && opposite_colors(square<BISHOP>(WHITE), square<BISHOP>(BLACK));
 }
 
@@ -378,66 +382,73 @@ inline bool Position::is_chess960() const {
 }
 
 inline bool Position::capture_or_promotion(Move m) const {
-
   assert(is_ok(m));
   return type_of(m) != NORMAL ? type_of(m) != CASTLING : !empty(to_sq(m));
 }
 
 inline bool Position::capture(Move m) const {
-
-  // Castling is encoded as "king captures the rook"
   assert(is_ok(m));
+  // Castling is encoded as "king captures rook"
   return (!empty(to_sq(m)) && type_of(m) != CASTLING) || type_of(m) == ENPASSANT;
 }
 
-inline PieceType Position::captured_piece_type() const {
-  return st->capturedType;
+inline Piece Position::captured_piece() const {
+  return st->capturedPiece;
 }
 
 inline Thread* Position::this_thread() const {
   return thisThread;
 }
 
-inline void Position::put_piece(Color c, PieceType pt, Square s) {
+inline void Position::put_piece(Piece pc, Square s) {
 
-  board[s] = make_piece(c, pt);
+  board[s] = pc;
   byTypeBB[ALL_PIECES] |= s;
-  byTypeBB[pt] |= s;
-  byColorBB[c] |= s;
-  index[s] = pieceCount[c][pt]++;
-  pieceList[c][pt][index[s]] = s;
-  pieceCount[c][ALL_PIECES]++;
+  byTypeBB[type_of(pc)] |= s;
+  byColorBB[color_of(pc)] |= s;
+  index[s] = pieceCount[pc]++;
+  pieceList[pc][index[s]] = s;
+  pieceCount[make_piece(color_of(pc), ALL_PIECES)]++;
+  psq += PSQT::psq[pc][s];
 }
 
-inline void Position::remove_piece(Color c, PieceType pt, Square s) {
+inline void Position::remove_piece(Square s) {
 
   // WARNING: This is not a reversible operation. If we remove a piece in
   // do_move() and then replace it in undo_move() we will put it at the end of
   // the list and not in its original place, it means index[] and pieceList[]
-  // are not guaranteed to be invariant to a do_move() + undo_move() sequence.
+  // are not invariant to a do_move() + undo_move() sequence.
+  Piece pc = board[s];
   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= s;
-  byTypeBB[pt] ^= s;
-  byColorBB[c] ^= s;
+  byTypeBB[type_of(pc)] ^= s;
+  byColorBB[color_of(pc)] ^= s;
   /* board[s] = NO_PIECE;  Not needed, overwritten by the capturing one */
-  Square lastSquare = pieceList[c][pt][--pieceCount[c][pt]];
+  Square lastSquare = pieceList[pc][--pieceCount[pc]];
   index[lastSquare] = index[s];
-  pieceList[c][pt][index[lastSquare]] = lastSquare;
-  pieceList[c][pt][pieceCount[c][pt]] = SQ_NONE;
-  pieceCount[c][ALL_PIECES]--;
+  pieceList[pc][index[lastSquare]] = lastSquare;
+  pieceList[pc][pieceCount[pc]] = SQ_NONE;
+  pieceCount[make_piece(color_of(pc), ALL_PIECES)]--;
+  psq -= PSQT::psq[pc][s];
 }
 
-inline void Position::move_piece(Color c, PieceType pt, Square from, Square to) {
+inline void Position::move_piece(Square from, Square to) {
 
   // index[from] is not updated and becomes stale. This works as long as index[]
   // is accessed just by known occupied squares.
-  Bitboard from_to_bb = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
-  byTypeBB[ALL_PIECES] ^= from_to_bb;
-  byTypeBB[pt] ^= from_to_bb;
-  byColorBB[c] ^= from_to_bb;
+  Piece pc = board[from];
+  Bitboard fromTo = from | to;
+  byTypeBB[ALL_PIECES] ^= fromTo;
+  byTypeBB[type_of(pc)] ^= fromTo;
+  byColorBB[color_of(pc)] ^= fromTo;
   board[from] = NO_PIECE;
-  board[to] = make_piece(c, pt);
+  board[to] = pc;
   index[to] = index[from];
-  pieceList[c][pt][index[to]] = to;
+  pieceList[pc][index[to]] = to;
+  psq += PSQT::psq[pc][to] - PSQT::psq[pc][from];
+}
+
+inline void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
+  do_move(m, newSt, gives_check(m));
 }
 
 #endif // #ifndef POSITION_H_INCLUDED