git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/movegen.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) 2008-2010 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
  22 #include "bitcount.h"
  23 #include "movegen.h"
  24
  25 // Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  26 // hardcoded list name 'mlist' and from square 'from'.
  27 #define SERIALIZE_MOVES(b) while (b) (*mlist++).move = make_move(from, pop_1st_bit(&b))
  28
  29 // Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  30 #define SERIALIZE_MOVES_D(b, d) while (b) { to = pop_1st_bit(&b); (*mlist++).move = make_move(to + (d), to); }
  31
  32 namespace {
  33
  34   enum CastlingSide {
  35     KING_SIDE,
  36     QUEEN_SIDE
  37   };
  38
  39   template<CastlingSide>
  40   MoveStack* generate_castle_moves(const Position&, MoveStack*, Color us);
  41
  42   template<Color, MoveType>
  43   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position&, MoveStack*, Bitboard, Square);
  44
  45   template<PieceType Pt>
  46   inline MoveStack* generate_discovered_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Square from) {
  47
  48     assert(Pt != QUEEN);
  49
  50     Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & pos.empty_squares();
  51     if (Pt == KING)
  52     {
  53         Square ksq = pos.king_square(opposite_color(pos.side_to_move()));
  54         b &= ~QueenPseudoAttacks[ksq];
  55     }
  56     SERIALIZE_MOVES(b);
  57     return mlist;
  58   }
  59
  60   template<PieceType Pt>
  61   inline MoveStack* generate_direct_checks(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us,
  62                                            Bitboard dc, Square ksq) {
  63     assert(Pt != KING);
  64
  65     Bitboard checkSqs, b;
  66     Square from;
  67     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
  68
  69     if ((from = *pl++) == SQ_NONE)
  70         return mlist;
  71
  72     checkSqs = pos.attacks_from<Pt>(ksq) & pos.empty_squares();
  73
  74     do
  75     {
  76         if (   (Pt == QUEEN  && !(QueenPseudoAttacks[from]  & checkSqs))
  77             || (Pt == ROOK   && !(RookPseudoAttacks[from]   & checkSqs))
  78             || (Pt == BISHOP && !(BishopPseudoAttacks[from] & checkSqs)))
  79             continue;
  80
  81         if (dc && bit_is_set(dc, from))
  82             continue;
  83
  84         b = pos.attacks_from<Pt>(from) & checkSqs;
  85         SERIALIZE_MOVES(b);
  86
  87     } while ((from = *pl++) != SQ_NONE);
  88
  89     return mlist;
  90   }
  91
  92   template<>
  93   FORCE_INLINE MoveStack* generate_direct_checks<PAWN>(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard dc, Square ksq) {
  94
  95     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq)
  96                         : generate_pawn_moves<BLACK, MV_CHECK>(p, m, dc, ksq));
  97   }
  98
  99   template<PieceType Pt, MoveType Type>
 100   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& p, MoveStack* m, Color us, Bitboard t) {
 101
 102     assert(Pt == PAWN);
 103     assert(Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION);
 104
 105     return (us == WHITE ? generate_pawn_moves<WHITE, Type>(p, m, t, SQ_NONE)
 106                         : generate_pawn_moves<BLACK, Type>(p, m, t, SQ_NONE));
 107   }
 108
 109   template<PieceType Pt>
 110   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 111
 112     Bitboard b;
 113     Square from;
 114     const Square* pl = pos.piece_list(us, Pt);
 115
 116     if (*pl != SQ_NONE)
 117     {
 118         do {
 119             from = *pl;
 120             b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 121             SERIALIZE_MOVES(b);
 122         } while (*++pl != SQ_NONE);
 123     }
 124     return mlist;
 125   }
 126
 127   template<>
 128   FORCE_INLINE MoveStack* generate_piece_moves<KING>(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us, Bitboard target) {
 129
 130     Bitboard b;
 131     Square from = pos.king_square(us);
 132
 133     b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 134     SERIALIZE_MOVES(b);
 135     return mlist;
 136   }
 137
 138 }
 139
 140
 141 /// generate<MV_CAPTURE> generates all pseudo-legal captures and queen
 142 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 143 ///
 144 /// generate<MV_NON_CAPTURE> generates all pseudo-legal non-captures and
 145 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 146 ///
 147 /// generate<MV_NON_EVASION> generates all pseudo-legal captures and
 148 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 149
 150 template<MoveType Type>
 151 MoveStack* generate(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 152
 153   assert(pos.is_ok());
 154   assert(!pos.in_check());
 155
 156   Color us = pos.side_to_move();
 157   Bitboard target;
 158
 159   if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_NON_EVASION)
 160       target = pos.pieces(opposite_color(us));
 161   else if (Type == MV_NON_CAPTURE)
 162       target = pos.empty_squares();
 163   else
 164       assert(false);
 165
 166   if (Type == MV_NON_EVASION)
 167   {
 168       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_CAPTURE>(pos, mlist, us, target);
 169       mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_NON_CAPTURE>(pos, mlist, us, pos.empty_squares());
 170       target |= pos.empty_squares();
 171   }
 172   else
 173       mlist = generate_piece_moves<PAWN, Type>(pos, mlist, us, target);
 174
 175   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 176   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 177   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 178   mlist = generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 179   mlist = generate_piece_moves<KING>(pos, mlist, us, target);
 180
 181   if (Type != MV_CAPTURE && pos.can_castle(us))
 182   {
 183       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OO : BLACK_OO))
 184           mlist = generate_castle_moves<KING_SIDE>(pos, mlist, us);
 185
 186       if (pos.can_castle(us == WHITE ? WHITE_OOO : BLACK_OOO))
 187           mlist = generate_castle_moves<QUEEN_SIDE>(pos, mlist, us);
 188   }
 189
 190   return mlist;
 191 }
 192
 193 // Explicit template instantiations
 194 template MoveStack* generate<MV_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 195 template MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 196 template MoveStack* generate<MV_NON_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist);
 197
 198
 199 /// generate_non_capture_checks() generates all pseudo-legal non-captures and knight
 200 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 201 template<>
 202 MoveStack* generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 203
 204   assert(pos.is_ok());
 205   assert(!pos.in_check());
 206
 207   Bitboard b, dc;
 208   Square from;
 209   Color us = pos.side_to_move();
 210   Square ksq = pos.king_square(opposite_color(us));
 211
 212   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(opposite_color(us), KING));
 213
 214   // Discovered non-capture checks
 215   b = dc = pos.discovered_check_candidates(us);
 216
 217   while (b)
 218   {
 219      from = pop_1st_bit(&b);
 220      switch (piece_type(pos.piece_on(from)))
 221      {
 222       case PAWN:   /* Will be generated togheter with pawns direct checks */     break;
 223       case KNIGHT: mlist = generate_discovered_checks<KNIGHT>(pos, mlist, from); break;
 224       case BISHOP: mlist = generate_discovered_checks<BISHOP>(pos, mlist, from); break;
 225       case ROOK:   mlist = generate_discovered_checks<ROOK>(pos, mlist, from);   break;
 226       case KING:   mlist = generate_discovered_checks<KING>(pos, mlist, from);   break;
 227       default: assert(false); break;
 228      }
 229   }
 230
 231   // Direct non-capture checks
 232   mlist = generate_direct_checks<PAWN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 233   mlist = generate_direct_checks<KNIGHT>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 234   mlist = generate_direct_checks<BISHOP>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 235   mlist = generate_direct_checks<ROOK>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 236   return  generate_direct_checks<QUEEN>(pos, mlist, us, dc, ksq);
 237 }
 238
 239
 240 /// generate_evasions() generates all pseudo-legal check evasions when
 241 /// the side to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 242 template<>
 243 MoveStack* generate<MV_EVASION>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 244
 245   assert(pos.is_ok());
 246   assert(pos.in_check());
 247
 248   Bitboard b, target;
 249   Square from, checksq;
 250   int checkersCnt = 0;
 251   Color us = pos.side_to_move();
 252   Square ksq = pos.king_square(us);
 253   Bitboard checkers = pos.checkers();
 254   Bitboard sliderAttacks = EmptyBoardBB;
 255
 256   assert(pos.piece_on(ksq) == make_piece(us, KING));
 257   assert(checkers);
 258
 259   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove
 260   // them from the king evasions set so to early skip known
 261   // illegal moves and avoid an useless legality check later.
 262   b = checkers;
 263   do
 264   {
 265       checkersCnt++;
 266       checksq = pop_1st_bit(&b);
 267
 268       assert(piece_color(pos.piece_on(checksq)) == opposite_color(us));
 269
 270       switch (piece_type(pos.piece_on(checksq)))
 271       {
 272       case BISHOP: sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq]; break;
 273       case ROOK:   sliderAttacks |= RookPseudoAttacks[checksq];   break;
 274       case QUEEN:
 275           // If queen and king are far we can safely remove all the squares attacked
 276           // in the other direction becuase are not reachable by the king anyway.
 277           if (squares_between(ksq, checksq) || (RookPseudoAttacks[checksq] & (1ULL << ksq)))
 278               sliderAttacks |= QueenPseudoAttacks[checksq];
 279
 280           // Otherwise, if king and queen are adjacent and on a diagonal line, we need to
 281           // use real rook attacks to check if king is safe to move in the other direction.
 282           // For example: king in B2, queen in A1 a knight in B1, and we can safely move to C1.
 283           else
 284               sliderAttacks |= BishopPseudoAttacks[checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 285
 286       default:
 287           break;
 288       }
 289   } while (b);
 290
 291   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 292   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 293   from = ksq;
 294   SERIALIZE_MOVES(b);
 295
 296   // Generate evasions for other pieces only if not double check
 297   if (checkersCnt > 1)
 298       return mlist;
 299
 300   // Find squares where a blocking evasion or a capture of the
 301   // checker piece is possible.
 302   target = squares_between(checksq, ksq) | checkers;
 303
 304   mlist = generate_piece_moves<PAWN, MV_EVASION>(pos, mlist, us, target);
 305   mlist = generate_piece_moves<KNIGHT>(pos, mlist, us, target);
 306   mlist = generate_piece_moves<BISHOP>(pos, mlist, us, target);
 307   mlist = generate_piece_moves<ROOK>(pos, mlist, us, target);
 308   return  generate_piece_moves<QUEEN>(pos, mlist, us, target);
 309 }
 310
 311
 312 /// generate<MV_LEGAL> computes a complete list of legal moves in the current position
 313
 314 template<>
 315 MoveStack* generate<MV_LEGAL>(const Position& pos, MoveStack* mlist) {
 316
 317   assert(pos.is_ok());
 318
 319   MoveStack *last, *cur = mlist;
 320   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces(pos.side_to_move());
 321
 322   last = pos.in_check() ? generate<MV_EVASION>(pos, mlist)
 323                         : generate<MV_NON_EVASION>(pos, mlist);
 324
 325   // Remove illegal moves from the list
 326   while (cur != last)
 327       if (!pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 328           cur->move = (--last)->move;
 329       else
 330           cur++;
 331
 332   return last;
 333 }
 334
 335
 336 namespace {
 337
 338   template<Square Delta>
 339   inline Bitboard move_pawns(Bitboard p) {
 340
 341     return Delta == DELTA_N  ? p << 8 : Delta == DELTA_S  ? p >> 8 :
 342            Delta == DELTA_NE ? p << 9 : Delta == DELTA_SE ? p >> 7 :
 343            Delta == DELTA_NW ? p << 7 : Delta == DELTA_SW ? p >> 9 : p;
 344   }
 345
 346   template<MoveType Type, Square Delta>
 347   inline MoveStack* generate_pawn_captures(MoveStack* mlist, Bitboard pawns, Bitboard target) {
 348
 349     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 350
 351     Bitboard b;
 352     Square to;
 353
 354     // Captures in the a1-h8 (a8-h1 for black) diagonal or in the h1-a8 (h8-a1 for black)
 355     b = move_pawns<Delta>(pawns) & target & ~TFileABB;
 356     SERIALIZE_MOVES_D(b, -Delta);
 357     return mlist;
 358   }
 359
 360   template<Color Us, MoveType Type, Square Delta>
 361   inline MoveStack* generate_promotions(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard pawnsOn7, Bitboard target) {
 362
 363     const Bitboard TFileABB = (Delta == DELTA_NE || Delta == DELTA_SE ? FileABB : FileHBB);
 364
 365     Bitboard b;
 366     Square to;
 367
 368     // Promotions and under-promotions, both captures and non-captures
 369     b = move_pawns<Delta>(pawnsOn7) & target;
 370
 371     if (Delta != DELTA_N && Delta != DELTA_S)
 372         b &= ~TFileABB;
 373
 374     while (b)
 375     {
 376         to = pop_1st_bit(&b);
 377
 378         if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 379             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, QUEEN);
 380
 381         if (Type == MV_NON_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 382         {
 383             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, ROOK);
 384             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, BISHOP);
 385             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 386         }
 387
 388         // This is the only possible under promotion that can give a check
 389         // not already included in the queen-promotion.
 390         if (   Type == MV_CHECK
 391             && bit_is_set(pos.attacks_from<KNIGHT>(to), pos.king_square(opposite_color(Us))))
 392             (*mlist++).move = make_promotion_move(to - Delta, to, KNIGHT);
 393         else (void)pos; // Silence a warning under MSVC
 394     }
 395     return mlist;
 396   }
 397
 398   template<Color Us, MoveType Type>
 399   MoveStack* generate_pawn_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Bitboard target, Square ksq) {
 400
 401     // Calculate our parametrized parameters at compile time, named
 402     // according to the point of view of white side.
 403     const Color    Them      = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 404     const Bitboard TRank7BB  = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 405     const Bitboard TRank3BB  = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 406     const Square   TDELTA_N  = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 407     const Square   TDELTA_NE = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SE);
 408     const Square   TDELTA_NW = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SW);
 409
 410     Square to;
 411     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, pawnPushes, emptySquares;
 412     Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, Us);
 413     Bitboard pawnsOn7 = pawns & TRank7BB;
 414     Bitboard enemyPieces = (Type == MV_CAPTURE ? target : pos.pieces(Them));
 415
 416     // Pre-calculate pawn pushes before changing emptySquares definition
 417     if (Type != MV_CAPTURE)
 418     {
 419         emptySquares = (Type == MV_NON_CAPTURE ? target : pos.empty_squares());
 420         pawnPushes = move_pawns<TDELTA_N>(pawns & ~TRank7BB) & emptySquares;
 421     }
 422
 423     if (Type == MV_EVASION)
 424     {
 425         emptySquares &= target; // Only blocking squares
 426         enemyPieces  &= target; // Capture only the checker piece
 427     }
 428
 429     // Promotions and underpromotions
 430     if (pawnsOn7)
 431     {
 432         if (Type == MV_CAPTURE)
 433             emptySquares = pos.empty_squares();
 434
 435         pawns &= ~TRank7BB;
 436         mlist = generate_promotions<Us, Type, TDELTA_NE>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 437         mlist = generate_promotions<Us, Type, TDELTA_NW>(pos, mlist, pawnsOn7, enemyPieces);
 438         mlist = generate_promotions<Us, Type, TDELTA_N >(pos, mlist, pawnsOn7, emptySquares);
 439     }
 440
 441     // Standard captures
 442     if (Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION)
 443     {
 444         mlist = generate_pawn_captures<Type, TDELTA_NE>(mlist, pawns, enemyPieces);
 445         mlist = generate_pawn_captures<Type, TDELTA_NW>(mlist, pawns, enemyPieces);
 446     }
 447
 448     // Single and double pawn pushes
 449     if (Type != MV_CAPTURE)
 450     {
 451         b1 = (Type != MV_EVASION ? pawnPushes : pawnPushes & emptySquares);
 452         b2 = move_pawns<TDELTA_N>(pawnPushes & TRank3BB) & emptySquares;
 453
 454         if (Type == MV_CHECK)
 455         {
 456             // Consider only pawn moves which give direct checks
 457             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 458             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ksq, Them);
 459
 460             // Add pawn moves which gives discovered check. This is possible only
 461             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 462             // don't generate captures.
 463             if (pawns & target) // For CHECK type target is dc bitboard
 464             {
 465                 dc1 = move_pawns<TDELTA_N>(pawns & target & ~file_bb(ksq)) & emptySquares;
 466                 dc2 = move_pawns<TDELTA_N>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 467
 468                 b1 |= dc1;
 469                 b2 |= dc2;
 470             }
 471         }
 472         SERIALIZE_MOVES_D(b1, -TDELTA_N);
 473         SERIALIZE_MOVES_D(b2, -TDELTA_N -TDELTA_N);
 474     }
 475
 476     // En passant captures
 477     if ((Type == MV_CAPTURE || Type == MV_EVASION) && pos.ep_square() != SQ_NONE)
 478     {
 479         assert(Us != WHITE || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_6);
 480         assert(Us != BLACK || square_rank(pos.ep_square()) == RANK_3);
 481
 482         // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 483         // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 484         // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 485         if (Type == MV_EVASION && !bit_is_set(target, pos.ep_square() - TDELTA_N))
 486             return mlist;
 487
 488         b1 = pawns & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 489
 490         assert(b1 != EmptyBoardBB);
 491
 492         while (b1)
 493         {
 494             to = pop_1st_bit(&b1);
 495             (*mlist++).move = make_ep_move(to, pos.ep_square());
 496         }
 497     }
 498     return mlist;
 499   }
 500
 501   template<CastlingSide Side>
 502   MoveStack* generate_castle_moves(const Position& pos, MoveStack* mlist, Color us) {
 503
 504     CastleRight f = CastleRight((Side == KING_SIDE ? WHITE_OO : WHITE_OOO) << us);
 505     Color them = opposite_color(us);
 506
 507     // After castling, the rook and king's final positions are exactly the same
 508     // in Chess960 as they would be in standard chess.
 509     Square kfrom = pos.king_square(us);
 510     Square rfrom = pos.castle_rook_square(f);
 511     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
 512     Square rto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_F1 : SQ_D1);
 513
 514     assert(!pos.in_check());
 515     assert(pos.piece_on(kfrom) == make_piece(us, KING));
 516     assert(pos.piece_on(rfrom) == make_piece(us, ROOK));
 517
 518     // Unimpeded rule: All the squares between the king's initial and final squares
 519     // (including the final square), and all the squares between the rook's initial
 520     // and final squares (including the final square), must be vacant except for
 521     // the king and castling rook.
 522     for (Square s = Min(kfrom, kto); s <= Max(kfrom, kto); s++)
 523         if (  (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 524             ||(pos.attackers_to(s) & pos.pieces(them)))
 525             return mlist;
 526
 527     for (Square s = Min(rfrom, rto); s <= Max(rfrom, rto); s++)
 528         if (s != kfrom && s != rfrom && !pos.square_is_empty(s))
 529             return mlist;
 530
 531     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
 532     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
 533     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
 534     if (pos.is_chess960())
 535     {
 536         Bitboard occ = pos.occupied_squares();
 537         clear_bit(&occ, rfrom);
 538         if (pos.attackers_to(kto, occ) & pos.pieces(them))
 539             return mlist;
 540     }
 541
 542     (*mlist++).move = make_castle_move(kfrom, rfrom);
 543
 544     return mlist;
 545   }
 546
 547 } // namespace