]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/bitboard.cpp
Increase the maximum hash size by a factor of 256
[stockfish] / src / bitboard.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 <algorithm>
22 #include <bitset>
23
24 #include "bitboard.h"
25 #include "misc.h"
26
27 uint8_t PopCnt16[1 << 16];
28 uint8_t SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
29
30 Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
31 Bitboard LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
32 Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
33 Bitboard PawnAttacks[COLOR_NB][SQUARE_NB];
34
35 Magic RookMagics[SQUARE_NB];
36 Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
37
38 namespace {
39
40   Bitboard RookTable[0x19000];  // To store rook attacks
41   Bitboard BishopTable[0x1480]; // To store bishop attacks
42
43   void init_magics(Bitboard table[], Magic magics[], Direction directions[]);
44 }
45
46
47 /// Bitboards::pretty() returns an ASCII representation of a bitboard suitable
48 /// to be printed to standard output. Useful for debugging.
49
50 const std::string Bitboards::pretty(Bitboard b) {
51
52   std::string s = "+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
53
54   for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r)
55   {
56       for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
57           s += b & make_square(f, r) ? "| X " : "|   ";
58
59       s += "| " + std::to_string(1 + r) + "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
60   }
61   s += "  a   b   c   d   e   f   g   h\n";
62
63   return s;
64 }
65
66
67 /// Bitboards::init() initializes various bitboard tables. It is called at
68 /// startup and relies on global objects to be already zero-initialized.
69
70 void Bitboards::init() {
71
72   for (unsigned i = 0; i < (1 << 16); ++i)
73       PopCnt16[i] = uint8_t(std::bitset<16>(i).count());
74
75   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
76       SquareBB[s] = (1ULL << s);
77
78   for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
79       for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
80           SquareDistance[s1][s2] = std::max(distance<File>(s1, s2), distance<Rank>(s1, s2));
81
82   Direction RookDirections[] = { NORTH, EAST, SOUTH, WEST };
83   Direction BishopDirections[] = { NORTH_EAST, SOUTH_EAST, SOUTH_WEST, NORTH_WEST };
84
85   init_magics(RookTable, RookMagics, RookDirections);
86   init_magics(BishopTable, BishopMagics, BishopDirections);
87
88   for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
89   {
90       PawnAttacks[WHITE][s1] = pawn_attacks_bb<WHITE>(square_bb(s1));
91       PawnAttacks[BLACK][s1] = pawn_attacks_bb<BLACK>(square_bb(s1));
92
93       for (int step : {-9, -8, -7, -1, 1, 7, 8, 9} )
94          PseudoAttacks[KING][s1] |= safe_destination(s1, step);
95
96       for (int step : {-17, -15, -10, -6, 6, 10, 15, 17} )
97          PseudoAttacks[KNIGHT][s1] |= safe_destination(s1, step);
98
99       PseudoAttacks[QUEEN][s1]  = PseudoAttacks[BISHOP][s1] = attacks_bb<BISHOP>(s1, 0);
100       PseudoAttacks[QUEEN][s1] |= PseudoAttacks[  ROOK][s1] = attacks_bb<  ROOK>(s1, 0);
101
102       for (PieceType pt : { BISHOP, ROOK })
103           for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
104               if (PseudoAttacks[pt][s1] & s2)
105                   LineBB[s1][s2] = (attacks_bb(pt, s1, 0) & attacks_bb(pt, s2, 0)) | s1 | s2;
106   }
107 }
108
109
110 namespace {
111
112   Bitboard sliding_attack(Direction directions[], Square sq, Bitboard occupied) {
113
114     Bitboard attacks = 0;
115
116     for (int i = 0; i < 4; ++i)
117     {
118         Square s = sq;
119         while(safe_destination(s, directions[i]) && !(occupied & s))
120             attacks |= (s += directions[i]);
121     }
122
123     return attacks;
124   }
125
126
127   // init_magics() computes all rook and bishop attacks at startup. Magic
128   // bitboards are used to look up attacks of sliding pieces. As a reference see
129   // www.chessprogramming.org/Magic_Bitboards. In particular, here we use the so
130   // called "fancy" approach.
131
132   void init_magics(Bitboard table[], Magic magics[], Direction directions[]) {
133
134     // Optimal PRNG seeds to pick the correct magics in the shortest time
135     int seeds[][RANK_NB] = { { 8977, 44560, 54343, 38998,  5731, 95205, 104912, 17020 },
136                              {  728, 10316, 55013, 32803, 12281, 15100,  16645,   255 } };
137
138     Bitboard occupancy[4096], reference[4096], edges, b;
139     int epoch[4096] = {}, cnt = 0, size = 0;
140
141     for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
142     {
143         // Board edges are not considered in the relevant occupancies
144         edges = ((Rank1BB | Rank8BB) & ~rank_bb(s)) | ((FileABB | FileHBB) & ~file_bb(s));
145
146         // Given a square 's', the mask is the bitboard of sliding attacks from
147         // 's' computed on an empty board. The index must be big enough to contain
148         // all the attacks for each possible subset of the mask and so is 2 power
149         // the number of 1s of the mask. Hence we deduce the size of the shift to
150         // apply to the 64 or 32 bits word to get the index.
151         Magic& m = magics[s];
152         m.mask  = sliding_attack(directions, s, 0) & ~edges;
153         m.shift = (Is64Bit ? 64 : 32) - popcount(m.mask);
154
155         // Set the offset for the attacks table of the square. We have individual
156         // table sizes for each square with "Fancy Magic Bitboards".
157         m.attacks = s == SQ_A1 ? table : magics[s - 1].attacks + size;
158
159         // Use Carry-Rippler trick to enumerate all subsets of masks[s] and
160         // store the corresponding sliding attack bitboard in reference[].
161         b = size = 0;
162         do {
163             occupancy[size] = b;
164             reference[size] = sliding_attack(directions, s, b);
165
166             if (HasPext)
167                 m.attacks[pext(b, m.mask)] = reference[size];
168
169             size++;
170             b = (b - m.mask) & m.mask;
171         } while (b);
172
173         if (HasPext)
174             continue;
175
176         PRNG rng(seeds[Is64Bit][rank_of(s)]);
177
178         // Find a magic for square 's' picking up an (almost) random number
179         // until we find the one that passes the verification test.
180         for (int i = 0; i < size; )
181         {
182             for (m.magic = 0; popcount((m.magic * m.mask) >> 56) < 6; )
183                 m.magic = rng.sparse_rand<Bitboard>();
184
185             // A good magic must map every possible occupancy to an index that
186             // looks up the correct sliding attack in the attacks[s] database.
187             // Note that we build up the database for square 's' as a side
188             // effect of verifying the magic. Keep track of the attempt count
189             // and save it in epoch[], little speed-up trick to avoid resetting
190             // m.attacks[] after every failed attempt.
191             for (++cnt, i = 0; i < size; ++i)
192             {
193                 unsigned idx = m.index(occupancy[i]);
194
195                 if (epoch[idx] < cnt)
196                 {
197                     epoch[idx] = cnt;
198                     m.attacks[idx] = reference[i];
199                 }
200                 else if (m.attacks[idx] != reference[i])
201                     break;
202             }
203         }
204     }
205   }
206 }