git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/bitbase.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) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
   6
   7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19 */
  20
  21 #include <cassert>
  22 #include <numeric>
  23 #include <vector>
  24
  25 #include "bitboard.h"
  26 #include "types.h"
  27
  28 namespace {
  29
  30   // There are 24 possible pawn squares: files A to D and ranks from 2 to 7.
  31   // Positions with the pawn on files E to H will be mirrored before probing.
  32   constexpr unsigned MAX_INDEX = 2*24*64*64; // stm * psq * wksq * bksq = 196608
  33
  34   // Each uint32_t stores results of 32 positions, one per bit
  35   uint32_t KPKBitbase[MAX_INDEX / 32];
  36
  37   // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
  38   //
  39   // Information is mapped in a way that minimizes the number of iterations:
  40   //
  41   // bit  0- 5: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  42   // bit  6-11: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  43   // bit    12: side to move (WHITE or BLACK)
  44   // bit 13-14: white pawn file (from FILE_A to FILE_D)
  45   // bit 15-17: white pawn RANK_7 - rank (from RANK_7 - RANK_7 to RANK_7 - RANK_2)
  46   unsigned index(Color stm, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
  47     return int(wksq) | (bksq << 6) | (stm << 12) | (file_of(psq) << 13) | ((RANK_7 - rank_of(psq)) << 15);
  48   }
  49
  50   enum Result {
  51     INVALID = 0,
  52     UNKNOWN = 1,
  53     DRAW    = 2,
  54     WIN     = 4
  55   };
  56
  57   Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
  58
  59   struct KPKPosition {
  60     KPKPosition() = default;
  61     explicit KPKPosition(unsigned idx);
  62     operator Result() const { return result; }
  63     Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
  64
  65     Color stm;
  66     Square ksq[COLOR_NB], psq;
  67     Result result;
  68   };
  69
  70 } // namespace
  71
  72
  73 bool Bitbases::probe(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color stm) {
  74
  75   assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
  76
  77   unsigned idx = index(stm, bksq, wksq, wpsq);
  78   return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 0x1F));
  79 }
  80
  81
  82 void Bitbases::init() {
  83
  84   std::vector<KPKPosition> db(MAX_INDEX);
  85   unsigned idx, repeat = 1;
  86
  87   // Initialize db with known win / draw positions
  88   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  89       db[idx] = KPKPosition(idx);
  90
  91   // Iterate through the positions until none of the unknown positions can be
  92   // changed to either wins or draws (15 cycles needed).
  93   while (repeat)
  94       for (repeat = idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  95           repeat |= (db[idx] == UNKNOWN && db[idx].classify(db) != UNKNOWN);
  96
  97   // Map 32 results into one KPKBitbase[] entry
  98   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  99       if (db[idx] == WIN)
 100           KPKBitbase[idx / 32] |= 1 << (idx & 0x1F);
 101 }
 102
 103
 104 namespace {
 105
 106   KPKPosition::KPKPosition(unsigned idx) {
 107
 108     ksq[WHITE] = Square((idx >>  0) & 0x3F);
 109     ksq[BLACK] = Square((idx >>  6) & 0x3F);
 110     stm        = Color ((idx >> 12) & 0x01);
 111     psq        = make_square(File((idx >> 13) & 0x3), Rank(RANK_7 - ((idx >> 15) & 0x7)));
 112
 113     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 114     if (   distance(ksq[WHITE], ksq[BLACK]) <= 1
 115         || ksq[WHITE] == psq
 116         || ksq[BLACK] == psq
 117         || (stm == WHITE && (PawnAttacks[WHITE][psq] & ksq[BLACK])))
 118         result = INVALID;
 119
 120     // Immediate win if a pawn can be promoted without getting captured
 121     else if (   stm == WHITE
 122              && rank_of(psq) == RANK_7
 123              && ksq[stm] != psq + NORTH
 124              && (    distance(ksq[~stm], psq + NORTH) > 1
 125                  || (PseudoAttacks[KING][ksq[stm]] & (psq + NORTH))))
 126         result = WIN;
 127
 128     // Immediate draw if it is a stalemate or a king captures undefended pawn
 129     else if (   stm == BLACK
 130              && (  !(PseudoAttacks[KING][ksq[stm]] & ~(PseudoAttacks[KING][ksq[~stm]] | PawnAttacks[~stm][psq]))
 131                  || (PseudoAttacks[KING][ksq[stm]] & psq & ~PseudoAttacks[KING][ksq[~stm]])))
 132         result = DRAW;
 133
 134     // Position will be classified later
 135     else
 136         result = UNKNOWN;
 137   }
 138
 139   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 140
 141     // White to move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
 142     // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
 143     // as DRAW, the current position is classified as DRAW, otherwise the current
 144     // position is classified as UNKNOWN.
 145     //
 146     // Black to move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
 147     // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
 148     // as WIN, the position is classified as WIN, otherwise the current position is
 149     // classified as UNKNOWN.
 150     const Result Good = (stm == WHITE ? WIN   : DRAW);
 151     const Result Bad  = (stm == WHITE ? DRAW  : WIN);
 152
 153     Result r = INVALID;
 154     Bitboard b = PseudoAttacks[KING][ksq[stm]];
 155
 156     while (b)
 157         r |= stm == WHITE ? db[index(BLACK, ksq[BLACK] , pop_lsb(&b), psq)]
 158                           : db[index(WHITE, pop_lsb(&b),  ksq[WHITE], psq)];
 159
 160     if (stm == WHITE)
 161     {
 162         if (rank_of(psq) < RANK_7)      // Single push
 163             r |= db[index(BLACK, ksq[BLACK], ksq[WHITE], psq + NORTH)];
 164
 165         if (   rank_of(psq) == RANK_2   // Double push
 166             && psq + NORTH != ksq[WHITE]
 167             && psq + NORTH != ksq[BLACK])
 168             r |= db[index(BLACK, ksq[BLACK], ksq[WHITE], psq + NORTH + NORTH)];
 169     }
 170
 171     return result = r & Good  ? Good  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : Bad;
 172   }
 173
 174 } // namespace