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) 2015-2019 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: the first 4 files and ranks from 2 to 7
  31   constexpr unsigned MAX_INDEX = 2*24*64*64; // stm * psq * wksq * bksq = 196608
  32
  33   // Each uint32_t stores results of 32 positions, one per bit
  34   uint32_t KPKBitbase[MAX_INDEX / 32];
  35
  36   // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
  37   //
  38   // Information is mapped in a way that minimizes the number of iterations:
  39   //
  40   // bit  0- 5: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  41   // bit  6-11: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  42   // bit    12: side to move (WHITE or BLACK)
  43   // bit 13-14: white pawn file (from FILE_A to FILE_D)
  44   // bit 15-17: white pawn RANK_7 - rank (from RANK_7 - RANK_7 to RANK_7 - RANK_2)
  45   unsigned index(Color us, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
  46     return wksq | (bksq << 6) | (us << 12) | (file_of(psq) << 13) | ((RANK_7 - rank_of(psq)) << 15);
  47   }
  48
  49   enum Result {
  50     INVALID = 0,
  51     UNKNOWN = 1,
  52     DRAW    = 2,
  53     WIN     = 4
  54   };
  55
  56   Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
  57
  58   struct KPKPosition {
  59     KPKPosition() = default;
  60     explicit KPKPosition(unsigned idx);
  61     operator Result() const { return result; }
  62     Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db)
  63     { return us == WHITE ? classify<WHITE>(db) : classify<BLACK>(db); }
  64
  65     template<Color Us> Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
  66
  67     Color us;
  68     Square ksq[COLOR_NB], psq;
  69     Result result;
  70   };
  71
  72 } // namespace
  73
  74
  75 bool Bitbases::probe(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us) {
  76
  77   assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
  78
  79   unsigned idx = index(us, bksq, wksq, wpsq);
  80   return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 0x1F));
  81 }
  82
  83
  84 void Bitbases::init() {
  85
  86   std::vector<KPKPosition> db(MAX_INDEX);
  87   unsigned idx, repeat = 1;
  88
  89   // Initialize db with known win / draw positions
  90   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  91       db[idx] = KPKPosition(idx);
  92
  93   // Iterate through the positions until none of the unknown positions can be
  94   // changed to either wins or draws (15 cycles needed).
  95   while (repeat)
  96       for (repeat = idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  97           repeat |= (db[idx] == UNKNOWN && db[idx].classify(db) != UNKNOWN);
  98
  99   // Map 32 results into one KPKBitbase[] entry
 100   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
 101       if (db[idx] == WIN)
 102           KPKBitbase[idx / 32] |= 1 << (idx & 0x1F);
 103 }
 104
 105
 106 namespace {
 107
 108   KPKPosition::KPKPosition(unsigned idx) {
 109
 110     ksq[WHITE] = Square((idx >>  0) & 0x3F);
 111     ksq[BLACK] = Square((idx >>  6) & 0x3F);
 112     us         = Color ((idx >> 12) & 0x01);
 113     psq        = make_square(File((idx >> 13) & 0x3), Rank(RANK_7 - ((idx >> 15) & 0x7)));
 114
 115     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 116     if (   distance(ksq[WHITE], ksq[BLACK]) <= 1
 117         || ksq[WHITE] == psq
 118         || ksq[BLACK] == psq
 119         || (us == WHITE && (PawnAttacks[WHITE][psq] & ksq[BLACK])))
 120         result = INVALID;
 121
 122     // Immediate win if a pawn can be promoted without getting captured
 123     else if (   us == WHITE
 124              && rank_of(psq) == RANK_7
 125              && ksq[us] != psq + NORTH
 126              && (    distance(ksq[~us], psq + NORTH) > 1
 127                  || (PseudoAttacks[KING][ksq[us]] & (psq + NORTH))))
 128         result = WIN;
 129
 130     // Immediate draw if it is a stalemate or a king captures undefended pawn
 131     else if (   us == BLACK
 132              && (  !(PseudoAttacks[KING][ksq[us]] & ~(PseudoAttacks[KING][ksq[~us]] | PawnAttacks[~us][psq]))
 133                  || (PseudoAttacks[KING][ksq[us]] & psq & ~PseudoAttacks[KING][ksq[~us]])))
 134         result = DRAW;
 135
 136     // Position will be classified later
 137     else
 138         result = UNKNOWN;
 139   }
 140
 141   template<Color Us>
 142   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 143
 144     // White to move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
 145     // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
 146     // as DRAW, the current position is classified as DRAW, otherwise the current
 147     // position is classified as UNKNOWN.
 148     //
 149     // Black to move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
 150     // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
 151     // as WIN, the position is classified as WIN, otherwise the current position is
 152     // classified as UNKNOWN.
 153
 154     constexpr Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 155     constexpr Result Good = (Us == WHITE ? WIN   : DRAW);
 156     constexpr Result Bad  = (Us == WHITE ? DRAW  : WIN);
 157
 158     Result r = INVALID;
 159     Bitboard b = PseudoAttacks[KING][ksq[Us]];
 160
 161     while (b)
 162         r |= Us == WHITE ? db[index(Them, ksq[Them]  , pop_lsb(&b), psq)]
 163                          : db[index(Them, pop_lsb(&b), ksq[Them]  , psq)];
 164
 165     if (Us == WHITE)
 166     {
 167         if (rank_of(psq) < RANK_7)      // Single push
 168             r |= db[index(Them, ksq[Them], ksq[Us], psq + NORTH)];
 169
 170         if (   rank_of(psq) == RANK_2   // Double push
 171             && psq + NORTH != ksq[Us]
 172             && psq + NORTH != ksq[Them])
 173             r |= db[index(Them, ksq[Them], ksq[Us], psq + NORTH + NORTH)];
 174     }
 175
 176     return result = r & Good  ? Good  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : Bad;
 177   }
 178
 179 } // namespace