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) 2008-2013 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 "movegen.h"
  23 #include "position.h"
  24
  25 /// Simple macro to wrap a very common while loop, no facny, no flexibility,
  26 /// hardcoded names 'mlist' and 'from'.
  27 #define SERIALIZE(b) while (b) (mlist++)->move = make_move(from, pop_lsb(&b))
  28
  29 /// Version used for pawns, where the 'from' square is given as a delta from the 'to' square
  30 #define SERIALIZE_PAWNS(b, d) while (b) { Square to = pop_lsb(&b); \
  31                                          (mlist++)->move = make_move(to - (d), to); }
  32 namespace {
  33
  34   template<CastlingSide Side, bool Checks, bool Chess960>
  35   ExtMove* generate_castle(const Position& pos, ExtMove* mlist, Color us) {
  36
  37     if (pos.castle_impeded(us, Side) || !pos.can_castle(make_castle_right(us, Side)))
  38         return mlist;
  39
  40     // After castling, the rook and king final positions are the same in Chess960
  41     // as they would be in standard chess.
  42     Square kfrom = pos.king_square(us);
  43     Square rfrom = pos.castle_rook_square(us, Side);
  44     Square kto = relative_square(us, Side == KING_SIDE ? SQ_G1 : SQ_C1);
  45     Bitboard enemies = pos.pieces(~us);
  46
  47     assert(!pos.checkers());
  48
  49     const int K = Chess960 ? kto > kfrom ? -1 : 1
  50                            : Side == KING_SIDE ? -1 : 1;
  51
  52     for (Square s = kto; s != kfrom; s += (Square)K)
  53         if (pos.attackers_to(s) & enemies)
  54             return mlist;
  55
  56     // Because we generate only legal castling moves we need to verify that
  57     // when moving the castling rook we do not discover some hidden checker.
  58     // For instance an enemy queen in SQ_A1 when castling rook is in SQ_B1.
  59     if (Chess960 && (pos.attackers_to(kto, pos.pieces() ^ rfrom) & enemies))
  60         return mlist;
  61
  62     (mlist++)->move = make<CASTLE>(kfrom, rfrom);
  63
  64     if (Checks && !pos.move_gives_check((mlist - 1)->move, CheckInfo(pos)))
  65         mlist--;
  66
  67     return mlist;
  68   }
  69
  70
  71   template<GenType Type, Square Delta>
  72   inline ExtMove* generate_promotions(ExtMove* mlist, Bitboard pawnsOn7,
  73                                       Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
  74
  75     Bitboard b = shift_bb<Delta>(pawnsOn7) & target;
  76
  77     while (b)
  78     {
  79         Square to = pop_lsb(&b);
  80
  81         if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  82             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, QUEEN);
  83
  84         if (Type == QUIETS || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
  85         {
  86             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, ROOK);
  87             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, BISHOP);
  88             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  89         }
  90
  91         // Knight-promotion is the only one that can give a direct check not
  92         // already included in the queen-promotion.
  93         if (Type == QUIET_CHECKS && (StepAttacksBB[W_KNIGHT][to] & ci->ksq))
  94             (mlist++)->move = make<PROMOTION>(to - Delta, to, KNIGHT);
  95         else
  96             (void)ci; // Silence a warning under MSVC
  97     }
  98
  99     return mlist;
 100   }
 101
 102
 103   template<Color Us, GenType Type>
 104   ExtMove* generate_pawn_moves(const Position& pos, ExtMove* mlist,
 105                                Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 106
 107     // Compute our parametrized parameters at compile time, named according to
 108     // the point of view of white side.
 109     const Color    Them     = (Us == WHITE ? BLACK    : WHITE);
 110     const Bitboard TRank8BB = (Us == WHITE ? Rank8BB  : Rank1BB);
 111     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 112     const Bitboard TRank3BB = (Us == WHITE ? Rank3BB  : Rank6BB);
 113     const Square   Up       = (Us == WHITE ? DELTA_N  : DELTA_S);
 114     const Square   Right    = (Us == WHITE ? DELTA_NE : DELTA_SW);
 115     const Square   Left     = (Us == WHITE ? DELTA_NW : DELTA_SE);
 116
 117     Bitboard b1, b2, dc1, dc2, emptySquares;
 118
 119     Bitboard pawnsOn7    = pos.pieces(Us, PAWN) &  TRank7BB;
 120     Bitboard pawnsNotOn7 = pos.pieces(Us, PAWN) & ~TRank7BB;
 121
 122     Bitboard enemies = (Type == EVASIONS ? pos.pieces(Them) & target:
 123                         Type == CAPTURES ? target : pos.pieces(Them));
 124
 125     // Single and double pawn pushes, no promotions
 126     if (Type != CAPTURES)
 127     {
 128         emptySquares = (Type == QUIETS || Type == QUIET_CHECKS ? target : ~pos.pieces());
 129
 130         b1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7)   & emptySquares;
 131         b2 = shift_bb<Up>(b1 & TRank3BB) & emptySquares;
 132
 133         if (Type == EVASIONS) // Consider only blocking squares
 134         {
 135             b1 &= target;
 136             b2 &= target;
 137         }
 138
 139         if (Type == QUIET_CHECKS)
 140         {
 141             b1 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 142             b2 &= pos.attacks_from<PAWN>(ci->ksq, Them);
 143
 144             // Add pawn pushes which give discovered check. This is possible only
 145             // if the pawn is not on the same file as the enemy king, because we
 146             // don't generate captures. Note that a possible discovery check
 147             // promotion has been already generated among captures.
 148             if (pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates)
 149             {
 150                 dc1 = shift_bb<Up>(pawnsNotOn7 & ci->dcCandidates) & emptySquares & ~file_bb(ci->ksq);
 151                 dc2 = shift_bb<Up>(dc1 & TRank3BB) & emptySquares;
 152
 153                 b1 |= dc1;
 154                 b2 |= dc2;
 155             }
 156         }
 157
 158         SERIALIZE_PAWNS(b1, Up);
 159         SERIALIZE_PAWNS(b2, Up + Up);
 160     }
 161
 162     // Promotions and underpromotions
 163     if (pawnsOn7 && (Type != EVASIONS || (target & TRank8BB)))
 164     {
 165         if (Type == CAPTURES)
 166             emptySquares = ~pos.pieces();
 167
 168         if (Type == EVASIONS)
 169             emptySquares &= target;
 170
 171         mlist = generate_promotions<Type, Right>(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 172         mlist = generate_promotions<Type, Left >(mlist, pawnsOn7, enemies, ci);
 173         mlist = generate_promotions<Type, Up>(mlist, pawnsOn7, emptySquares, ci);
 174     }
 175
 176     // Standard and en-passant captures
 177     if (Type == CAPTURES || Type == EVASIONS || Type == NON_EVASIONS)
 178     {
 179         b1 = shift_bb<Right>(pawnsNotOn7) & enemies;
 180         b2 = shift_bb<Left >(pawnsNotOn7) & enemies;
 181
 182         SERIALIZE_PAWNS(b1, Right);
 183         SERIALIZE_PAWNS(b2, Left);
 184
 185         if (pos.ep_square() != SQ_NONE)
 186         {
 187             assert(rank_of(pos.ep_square()) == relative_rank(Us, RANK_6));
 188
 189             // An en passant capture can be an evasion only if the checking piece
 190             // is the double pushed pawn and so is in the target. Otherwise this
 191             // is a discovery check and we are forced to do otherwise.
 192             if (Type == EVASIONS && !(target & (pos.ep_square() - Up)))
 193                 return mlist;
 194
 195             b1 = pawnsNotOn7 & pos.attacks_from<PAWN>(pos.ep_square(), Them);
 196
 197             assert(b1);
 198
 199             while (b1)
 200                 (mlist++)->move = make<ENPASSANT>(pop_lsb(&b1), pos.ep_square());
 201         }
 202     }
 203
 204     return mlist;
 205   }
 206
 207
 208   template<PieceType Pt, bool Checks> FORCE_INLINE
 209   ExtMove* generate_moves(const Position& pos, ExtMove* mlist, Color us,
 210                           Bitboard target, const CheckInfo* ci) {
 211
 212     assert(Pt != KING && Pt != PAWN);
 213
 214     const Square* pl = pos.list<Pt>(us);
 215
 216     for (Square from = *pl; from != SQ_NONE; from = *++pl)
 217     {
 218         if (Checks)
 219         {
 220             if (    (Pt == BISHOP || Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
 221                 && !(PseudoAttacks[Pt][from] & target & ci->checkSq[Pt]))
 222                 continue;
 223
 224             if (unlikely(ci->dcCandidates) && (ci->dcCandidates & from))
 225                 continue;
 226         }
 227
 228         Bitboard b = pos.attacks_from<Pt>(from) & target;
 229
 230         if (Checks)
 231             b &= ci->checkSq[Pt];
 232
 233         SERIALIZE(b);
 234     }
 235
 236     return mlist;
 237   }
 238
 239
 240   template<Color Us, GenType Type> FORCE_INLINE
 241   ExtMove* generate_all(const Position& pos, ExtMove* mlist, Bitboard target,
 242                         const CheckInfo* ci = NULL) {
 243
 244     const bool Checks = Type == QUIET_CHECKS;
 245
 246     mlist = generate_pawn_moves<Us, Type>(pos, mlist, target, ci);
 247     mlist = generate_moves<KNIGHT, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 248     mlist = generate_moves<BISHOP, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 249     mlist = generate_moves<  ROOK, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 250     mlist = generate_moves< QUEEN, Checks>(pos, mlist, Us, target, ci);
 251
 252     if (Type != QUIET_CHECKS && Type != EVASIONS)
 253     {
 254         Square from = pos.king_square(Us);
 255         Bitboard b = pos.attacks_from<KING>(from) & target;
 256         SERIALIZE(b);
 257     }
 258
 259     if (Type != CAPTURES && Type != EVASIONS && pos.can_castle(Us))
 260     {
 261         if (pos.is_chess960())
 262         {
 263             mlist = generate_castle< KING_SIDE, Checks, true>(pos, mlist, Us);
 264             mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, Checks, true>(pos, mlist, Us);
 265         }
 266         else
 267         {
 268             mlist = generate_castle< KING_SIDE, Checks, false>(pos, mlist, Us);
 269             mlist = generate_castle<QUEEN_SIDE, Checks, false>(pos, mlist, Us);
 270         }
 271     }
 272
 273     return mlist;
 274   }
 275
 276
 277 } // namespace
 278
 279
 280 /// generate<CAPTURES> generates all pseudo-legal captures and queen
 281 /// promotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 282 ///
 283 /// generate<QUIETS> generates all pseudo-legal non-captures and
 284 /// underpromotions. Returns a pointer to the end of the move list.
 285 ///
 286 /// generate<NON_EVASIONS> generates all pseudo-legal captures and
 287 /// non-captures. Returns a pointer to the end of the move list.
 288
 289 template<GenType Type>
 290 ExtMove* generate(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 291
 292   assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == NON_EVASIONS);
 293   assert(!pos.checkers());
 294
 295   Color us = pos.side_to_move();
 296
 297   Bitboard target = Type == CAPTURES     ?  pos.pieces(~us)
 298                   : Type == QUIETS       ? ~pos.pieces()
 299                   : Type == NON_EVASIONS ? ~pos.pieces(us) : 0;
 300
 301   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, Type>(pos, mlist, target)
 302                      : generate_all<BLACK, Type>(pos, mlist, target);
 303 }
 304
 305 // Explicit template instantiations
 306 template ExtMove* generate<CAPTURES>(const Position&, ExtMove*);
 307 template ExtMove* generate<QUIETS>(const Position&, ExtMove*);
 308 template ExtMove* generate<NON_EVASIONS>(const Position&, ExtMove*);
 309
 310
 311 /// generate<QUIET_CHECKS> generates all pseudo-legal non-captures and knight
 312 /// underpromotions that give check. Returns a pointer to the end of the move list.
 313 template<>
 314 ExtMove* generate<QUIET_CHECKS>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 315
 316   assert(!pos.checkers());
 317
 318   Color us = pos.side_to_move();
 319   CheckInfo ci(pos);
 320   Bitboard dc = ci.dcCandidates;
 321
 322   while (dc)
 323   {
 324      Square from = pop_lsb(&dc);
 325      PieceType pt = type_of(pos.piece_on(from));
 326
 327      if (pt == PAWN)
 328          continue; // Will be generated togheter with direct checks
 329
 330      Bitboard b = pos.attacks_from(Piece(pt), from) & ~pos.pieces();
 331
 332      if (pt == KING)
 333          b &= ~PseudoAttacks[QUEEN][ci.ksq];
 334
 335      SERIALIZE(b);
 336   }
 337
 338   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ~pos.pieces(), &ci)
 339                      : generate_all<BLACK, QUIET_CHECKS>(pos, mlist, ~pos.pieces(), &ci);
 340 }
 341
 342
 343 /// generate<EVASIONS> generates all pseudo-legal check evasions when the side
 344 /// to move is in check. Returns a pointer to the end of the move list.
 345 template<>
 346 ExtMove* generate<EVASIONS>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 347
 348   assert(pos.checkers());
 349
 350   int checkersCnt = 0;
 351   Color us = pos.side_to_move();
 352   Square ksq = pos.king_square(us), from = ksq /* For SERIALIZE */, checksq;
 353   Bitboard sliderAttacks = 0;
 354   Bitboard b = pos.checkers();
 355
 356   assert(pos.checkers());
 357
 358   // Find squares attacked by slider checkers, we will remove them from the king
 359   // evasions so to skip known illegal moves avoiding useless legality check later.
 360   do
 361   {
 362       checkersCnt++;
 363       checksq = pop_lsb(&b);
 364
 365       assert(color_of(pos.piece_on(checksq)) == ~us);
 366
 367       switch (type_of(pos.piece_on(checksq)))
 368       {
 369       case BISHOP: sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq]; break;
 370       case ROOK:   sliderAttacks |= PseudoAttacks[ROOK][checksq];   break;
 371       case QUEEN:
 372           // If queen and king are far or not on a diagonal line we can safely
 373           // remove all the squares attacked in the other direction becuase are
 374           // not reachable by the king anyway.
 375           if (between_bb(ksq, checksq) || !(PseudoAttacks[BISHOP][checksq] & ksq))
 376               sliderAttacks |= PseudoAttacks[QUEEN][checksq];
 377
 378           // Otherwise we need to use real rook attacks to check if king is safe
 379           // to move in the other direction. For example: king in B2, queen in A1
 380           // a knight in B1, and we can safely move to C1.
 381           else
 382               sliderAttacks |= PseudoAttacks[BISHOP][checksq] | pos.attacks_from<ROOK>(checksq);
 383
 384       default:
 385           break;
 386       }
 387   } while (b);
 388
 389   // Generate evasions for king, capture and non capture moves
 390   b = pos.attacks_from<KING>(ksq) & ~pos.pieces(us) & ~sliderAttacks;
 391   SERIALIZE(b);
 392
 393   if (checkersCnt > 1)
 394       return mlist; // Double check, only a king move can save the day
 395
 396   // Generate blocking evasions or captures of the checking piece
 397   Bitboard target = between_bb(checksq, ksq) | checksq;
 398
 399   return us == WHITE ? generate_all<WHITE, EVASIONS>(pos, mlist, target)
 400                      : generate_all<BLACK, EVASIONS>(pos, mlist, target);
 401 }
 402
 403
 404 /// generate<LEGAL> generates all the legal moves in the given position
 405
 406 template<>
 407 ExtMove* generate<LEGAL>(const Position& pos, ExtMove* mlist) {
 408
 409   ExtMove *end, *cur = mlist;
 410   Bitboard pinned = pos.pinned_pieces();
 411   Square ksq = pos.king_square(pos.side_to_move());
 412
 413   end = pos.checkers() ? generate<EVASIONS>(pos, mlist)
 414                        : generate<NON_EVASIONS>(pos, mlist);
 415   while (cur != end)
 416       if (   (pinned || from_sq(cur->move) == ksq || type_of(cur->move) == ENPASSANT)
 417           && !pos.pl_move_is_legal(cur->move, pinned))
 418           cur->move = (--end)->move;
 419       else
 420           cur++;
 421
 422   return end;
 423 }