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) 2008-2010 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 #if !defined(POSITION_H_INCLUDED)
  21 #define POSITION_H_INCLUDED
  22
  23 #include <cassert>
  24
  25 #include "bitboard.h"
  26 #include "move.h"
  27 #include "types.h"
  28
  29 /// Maximum number of plies per game (220 should be enough, because the
  30 /// maximum search depth is 100, and during position setup we reset the
  31 /// move counter for every non-reversible move).
  32 const int MaxGameLength = 220;
  33
  34
  35 /// The checkInfo struct is initialized at c'tor time and keeps info used
  36 /// to detect if a move gives check.
  37
  38 struct CheckInfo {
  39
  40     explicit CheckInfo(const Position&);
  41
  42     Bitboard dcCandidates;
  43     Bitboard pinned;
  44     Bitboard checkSq[8];
  45 };
  46
  47
  48 /// The StateInfo struct stores information we need to restore a Position
  49 /// object to its previous state when we retract a move. Whenever a move
  50 /// is made on the board (by calling Position::do_move), an StateInfo object
  51 /// must be passed as a parameter.
  52 class Position;
  53
  54 struct StateInfo {
  55   Key pawnKey, materialKey;
  56   int castleRights, rule50, gamePly, pliesFromNull;
  57   Square epSquare;
  58   Score value;
  59   Value npMaterial[2];
  60
  61   Key key;
  62   Bitboard checkersBB;
  63   PieceType capturedType;
  64   StateInfo* previous;
  65 };
  66
  67
  68 /// The position data structure. A position consists of the following data:
  69 ///
  70 ///    * For each piece type, a bitboard representing the squares occupied
  71 ///      by pieces of that type.
  72 ///    * For each color, a bitboard representing the squares occupied by
  73 ///      pieces of that color.
  74 ///    * A bitboard of all occupied squares.
  75 ///    * A bitboard of all checking pieces.
  76 ///    * A 64-entry array of pieces, indexed by the squares of the board.
  77 ///    * The current side to move.
  78 ///    * Information about the castling rights for both sides.
  79 ///    * The initial files of the kings and both pairs of rooks. This is
  80 ///      used to implement the Chess960 castling rules.
  81 ///    * The en passant square (which is SQ_NONE if no en passant capture is
  82 ///      possible).
  83 ///    * The squares of the kings for both sides.
  84 ///    * Hash keys for the position itself, the current pawn structure, and
  85 ///      the current material situation.
  86 ///    * Hash keys for all previous positions in the game for detecting
  87 ///      repetition draws.
  88 ///    * A counter for detecting 50 move rule draws.
  89
  90 class Position {
  91
  92   Position(); // No default or copy c'tor allowed
  93   Position(const Position& pos);
  94
  95 public:
  96   Position(const Position& pos, int threadID);
  97   Position(const std::string& fen, bool isChess960, int threadID);
  98
  99   // Text input/output
 100   void from_fen(const std::string& fen, bool isChess960);
 101   const std::string to_fen() const;
 102   void print(Move m = MOVE_NONE) const;
 103
 104   // The piece on a given square
 105   Piece piece_on(Square s) const;
 106   bool square_is_empty(Square s) const;
 107
 108   // Side to move
 109   Color side_to_move() const;
 110
 111   // Bitboard representation of the position
 112   Bitboard empty_squares() const;
 113   Bitboard occupied_squares() const;
 114   Bitboard pieces(Color c) const;
 115   Bitboard pieces(PieceType pt) const;
 116   Bitboard pieces(PieceType pt, Color c) const;
 117   Bitboard pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const;
 118   Bitboard pieces(PieceType pt1, PieceType pt2, Color c) const;
 119
 120   // Number of pieces of each color and type
 121   int piece_count(Color c, PieceType pt) const;
 122
 123   // The en passant square
 124   Square ep_square() const;
 125
 126   // Current king position for each color
 127   Square king_square(Color c) const;
 128
 129   // Castling rights
 130   bool can_castle(CastleRight f) const;
 131   bool can_castle(Color c) const;
 132   Square castle_rook_square(CastleRight f) const;
 133
 134   // Bitboards for pinned pieces and discovered check candidates
 135   Bitboard discovered_check_candidates(Color c) const;
 136   Bitboard pinned_pieces(Color c) const;
 137
 138   // Checking pieces and under check information
 139   Bitboard checkers() const;
 140   bool in_check() const;
 141
 142   // Piece lists
 143   const Square* piece_list(Color c, PieceType pt) const;
 144
 145   // Information about attacks to or from a given square
 146   Bitboard attackers_to(Square s) const;
 147   Bitboard attackers_to(Square s, Bitboard occ) const;
 148   Bitboard attacks_from(Piece p, Square s) const;
 149   static Bitboard attacks_from(Piece p, Square s, Bitboard occ);
 150   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s) const;
 151   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s, Color c) const;
 152
 153   // Properties of moves
 154   bool pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const;
 155   bool move_is_pl(const Move m) const;
 156   bool move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const;
 157   bool move_is_capture(Move m) const;
 158   bool move_is_capture_or_promotion(Move m) const;
 159   bool move_is_passed_pawn_push(Move m) const;
 160   bool move_attacks_square(Move m, Square s) const;
 161
 162   // Piece captured with previous moves
 163   PieceType captured_piece_type() const;
 164
 165   // Information about pawns
 166   bool pawn_is_passed(Color c, Square s) const;
 167
 168   // Doing and undoing moves
 169   void do_setup_move(Move m);
 170   void do_move(Move m, StateInfo& st);
 171   void do_move(Move m, StateInfo& st, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck);
 172   void undo_move(Move m);
 173   void do_null_move(StateInfo& st);
 174   void undo_null_move();
 175
 176   // Static exchange evaluation
 177   int see(Move m) const;
 178   int see_sign(Move m) const;
 179
 180   // Accessing hash keys
 181   Key get_key() const;
 182   Key get_exclusion_key() const;
 183   Key get_pawn_key() const;
 184   Key get_material_key() const;
 185
 186   // Incremental evaluation
 187   Score value() const;
 188   Value non_pawn_material(Color c) const;
 189   Score pst_delta(Piece piece, Square from, Square to) const;
 190
 191   // Game termination checks
 192   bool is_mate() const;
 193   template<bool SkipRepetition> bool is_draw() const;
 194
 195   // Number of plies from starting position
 196   int full_moves() const;
 197
 198   // Other properties of the position
 199   bool opposite_colored_bishops() const;
 200   bool has_pawn_on_7th(Color c) const;
 201   bool is_chess960() const;
 202
 203   // Current thread ID searching on the position
 204   int thread() const;
 205
 206   int64_t nodes_searched() const;
 207   void set_nodes_searched(int64_t n);
 208
 209   // Position consistency check, for debugging
 210   bool is_ok(int* failedStep = NULL) const;
 211   void flip();
 212
 213   // Global initialization
 214   static void init();
 215
 216 private:
 217
 218   // Initialization helper functions (used while setting up a position)
 219   void clear();
 220   void detach();
 221   void put_piece(Piece p, Square s);
 222   void set_castle(int f, Square ksq, Square rsq);
 223   void set_castling_rights(char token);
 224   bool move_is_pl_slow(const Move m) const;
 225
 226   // Helper functions for doing and undoing moves
 227   void do_capture_move(Key& key, PieceType capture, Color them, Square to, bool ep);
 228   void do_castle_move(Move m);
 229   void undo_castle_move(Move m);
 230
 231   template<bool FindPinned>
 232   Bitboard hidden_checkers(Color c) const;
 233
 234   // Computing hash keys from scratch (for initialization and debugging)
 235   Key compute_key() const;
 236   Key compute_pawn_key() const;
 237   Key compute_material_key() const;
 238
 239   // Computing incremental evaluation scores and material counts
 240   Score pst(Piece p, Square s) const;
 241   Score compute_value() const;
 242   Value compute_non_pawn_material(Color c) const;
 243
 244   // Board
 245   Piece board[64];             // [square]
 246
 247   // Bitboards
 248   Bitboard byTypeBB[8];        // [pieceType]
 249   Bitboard byColorBB[2];       // [color]
 250
 251   // Piece counts
 252   int pieceCount[2][8];        // [color][pieceType]
 253
 254   // Piece lists
 255   Square pieceList[2][8][16];  // [color][pieceType][index]
 256   int index[64];               // [square]
 257
 258   // Other info
 259   Key history[MaxGameLength];
 260   int castleRightsMask[64];    // [square]
 261   Square castleRookSquare[16]; // [castleRight]
 262   StateInfo startState;
 263   int64_t nodes;
 264   Color sideToMove;
 265   int fullMoves;
 266   int threadID;
 267   StateInfo* st;
 268   int chess960;
 269
 270   // Static variables
 271   static Score pieceSquareTable[16][64]; // [piece][square]
 272   static Key zobrist[2][8][64];          // [color][pieceType][square]
 273   static Key zobEp[64];                  // [square]
 274   static Key zobCastle[16];              // [castleRight]
 275   static Key zobSideToMove;
 276   static Key zobExclusion;
 277 };
 278
 279 inline int64_t Position::nodes_searched() const {
 280   return nodes;
 281 }
 282
 283 inline void Position::set_nodes_searched(int64_t n) {
 284   nodes = n;
 285 }
 286
 287 inline Piece Position::piece_on(Square s) const {
 288   return board[s];
 289 }
 290
 291 inline bool Position::square_is_empty(Square s) const {
 292   return piece_on(s) == PIECE_NONE;
 293 }
 294
 295 inline Color Position::side_to_move() const {
 296   return sideToMove;
 297 }
 298
 299 inline Bitboard Position::occupied_squares() const {
 300   return byTypeBB[0];
 301 }
 302
 303 inline Bitboard Position::empty_squares() const {
 304   return ~occupied_squares();
 305 }
 306
 307 inline Bitboard Position::pieces(Color c) const {
 308   return byColorBB[c];
 309 }
 310
 311 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt) const {
 312   return byTypeBB[pt];
 313 }
 314
 315 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt, Color c) const {
 316   return byTypeBB[pt] & byColorBB[c];
 317 }
 318
 319 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const {
 320   return byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2];
 321 }
 322
 323 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt1, PieceType pt2, Color c) const {
 324   return (byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2]) & byColorBB[c];
 325 }
 326
 327 inline int Position::piece_count(Color c, PieceType pt) const {
 328   return pieceCount[c][pt];
 329 }
 330
 331 inline const Square* Position::piece_list(Color c, PieceType pt) const {
 332   return pieceList[c][pt];
 333 }
 334
 335 inline Square Position::ep_square() const {
 336   return st->epSquare;
 337 }
 338
 339 inline Square Position::king_square(Color c) const {
 340   return pieceList[c][KING][0];
 341 }
 342
 343 inline bool Position::can_castle(CastleRight f) const {
 344   return st->castleRights & f;
 345 }
 346
 347 inline bool Position::can_castle(Color c) const {
 348   return st->castleRights & ((WHITE_OO | WHITE_OOO) << c);
 349 }
 350
 351 inline Square Position::castle_rook_square(CastleRight f) const {
 352   return castleRookSquare[f];
 353 }
 354
 355 template<>
 356 inline Bitboard Position::attacks_from<PAWN>(Square s, Color c) const {
 357   return StepAttacksBB[make_piece(c, PAWN)][s];
 358 }
 359
 360 template<PieceType Piece> // Knight and King and white pawns
 361 inline Bitboard Position::attacks_from(Square s) const {
 362   return StepAttacksBB[Piece][s];
 363 }
 364
 365 template<>
 366 inline Bitboard Position::attacks_from<BISHOP>(Square s) const {
 367   return bishop_attacks_bb(s, occupied_squares());
 368 }
 369
 370 template<>
 371 inline Bitboard Position::attacks_from<ROOK>(Square s) const {
 372   return rook_attacks_bb(s, occupied_squares());
 373 }
 374
 375 template<>
 376 inline Bitboard Position::attacks_from<QUEEN>(Square s) const {
 377   return attacks_from<ROOK>(s) | attacks_from<BISHOP>(s);
 378 }
 379
 380 inline Bitboard Position::checkers() const {
 381   return st->checkersBB;
 382 }
 383
 384 inline bool Position::in_check() const {
 385   return st->checkersBB != EmptyBoardBB;
 386 }
 387
 388 inline bool Position::pawn_is_passed(Color c, Square s) const {
 389   return !(pieces(PAWN, opposite_color(c)) & passed_pawn_mask(c, s));
 390 }
 391
 392 inline Key Position::get_key() const {
 393   return st->key;
 394 }
 395
 396 inline Key Position::get_exclusion_key() const {
 397   return st->key ^ zobExclusion;
 398 }
 399
 400 inline Key Position::get_pawn_key() const {
 401   return st->pawnKey;
 402 }
 403
 404 inline Key Position::get_material_key() const {
 405   return st->materialKey;
 406 }
 407
 408 inline Score Position::pst(Piece p, Square s) const {
 409   return pieceSquareTable[p][s];
 410 }
 411
 412 inline Score Position::pst_delta(Piece piece, Square from, Square to) const {
 413   return pieceSquareTable[piece][to] - pieceSquareTable[piece][from];
 414 }
 415
 416 inline Score Position::value() const {
 417   return st->value;
 418 }
 419
 420 inline Value Position::non_pawn_material(Color c) const {
 421   return st->npMaterial[c];
 422 }
 423
 424 inline bool Position::move_is_passed_pawn_push(Move m) const {
 425
 426   Color c = side_to_move();
 427   return   piece_on(move_from(m)) == make_piece(c, PAWN)
 428         && pawn_is_passed(c, move_to(m));
 429 }
 430
 431 inline int Position::full_moves() const {
 432   return fullMoves;
 433 }
 434
 435 inline bool Position::opposite_colored_bishops() const {
 436
 437   return   piece_count(WHITE, BISHOP) == 1
 438         && piece_count(BLACK, BISHOP) == 1
 439         && opposite_color_squares(piece_list(WHITE, BISHOP)[0], piece_list(BLACK, BISHOP)[0]);
 440 }
 441
 442 inline bool Position::has_pawn_on_7th(Color c) const {
 443   return pieces(PAWN, c) & rank_bb(relative_rank(c, RANK_7));
 444 }
 445
 446 inline bool Position::is_chess960() const {
 447   return chess960;
 448 }
 449
 450 inline bool Position::move_is_capture_or_promotion(Move m) const {
 451
 452   assert(m != MOVE_NONE && m != MOVE_NULL);
 453   return move_is_special(m) ? !move_is_castle(m) : !square_is_empty(move_to(m));
 454 }
 455
 456 inline bool Position::move_is_capture(Move m) const {
 457
 458   assert(m != MOVE_NONE && m != MOVE_NULL);
 459
 460   // Note that castle is coded as "king captures the rook"
 461   return (!square_is_empty(move_to(m)) && !move_is_castle(m)) || move_is_ep(m);
 462 }
 463
 464 inline PieceType Position::captured_piece_type() const {
 465   return st->capturedType;
 466 }
 467
 468 inline int Position::thread() const {
 469   return threadID;
 470 }
 471
 472 #endif // !defined(POSITION_H_INCLUDED)