Raise kingDanger threshold and adjust constant term #2087
[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) 2015-2019 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 <bitset>
22 #include <algorithm>
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 LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
31 Bitboard DistanceRingBB[SQUARE_NB][8];
32 Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
33 Bitboard PawnAttacks[COLOR_NB][SQUARE_NB];
34 Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
35
36 Bitboard KingFlank[FILE_NB] = {
37   QueenSide ^ FileDBB, QueenSide, QueenSide,
38   CenterFiles, CenterFiles,
39   KingSide, KingSide, KingSide ^ FileEBB
40 };
41
42 Magic RookMagics[SQUARE_NB];
43 Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
44
45 namespace {
46
47   Bitboard RookTable[0x19000];  // To store rook attacks
48   Bitboard BishopTable[0x1480]; // To store bishop attacks
49
50   void init_magics(Bitboard table[], Magic magics[], Direction directions[]);
51 }
52
53
54 /// Bitboards::pretty() returns an ASCII representation of a bitboard suitable
55 /// to be printed to standard output. Useful for debugging.
56
57 const std::string Bitboards::pretty(Bitboard b) {
58
59   std::string s = "+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
60
61   for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r)
62   {
63       for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
64           s += b & make_square(f, r) ? "| X " : "|   ";
65
66       s += "|\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
67   }
68
69   return s;
70 }
71
72
73 /// Bitboards::init() initializes various bitboard tables. It is called at
74 /// startup and relies on global objects to be already zero-initialized.
75
76 void Bitboards::init() {
77
78   for (unsigned i = 0; i < (1 << 16); ++i)
79       PopCnt16[i] = std::bitset<16>(i).count();
80
81   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
82       SquareBB[s] = (1ULL << s);
83
84   for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
85       for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
86           {
87               SquareDistance[s1][s2] = std::max(distance<File>(s1, s2), distance<Rank>(s1, s2));
88               DistanceRingBB[s1][SquareDistance[s1][s2]] |= s2;
89           }
90
91   int steps[][5] = { {}, { 7, 9 }, { 6, 10, 15, 17 }, {}, {}, {}, { 1, 7, 8, 9 } };
92
93   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
94       for (PieceType pt : { PAWN, KNIGHT, KING })
95           for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
96               for (int i = 0; steps[pt][i]; ++i)
97               {
98                   Square to = s + Direction(c == WHITE ? steps[pt][i] : -steps[pt][i]);
99
100                   if (is_ok(to) && distance(s, to) < 3)
101                   {
102                       if (pt == PAWN)
103                           PawnAttacks[c][s] |= to;
104                       else
105                           PseudoAttacks[pt][s] |= to;
106                   }
107               }
108
109   Direction RookDirections[] = { NORTH, EAST, SOUTH, WEST };
110   Direction BishopDirections[] = { NORTH_EAST, SOUTH_EAST, SOUTH_WEST, NORTH_WEST };
111
112   init_magics(RookTable, RookMagics, RookDirections);
113   init_magics(BishopTable, BishopMagics, BishopDirections);
114
115   for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
116   {
117       PseudoAttacks[QUEEN][s1]  = PseudoAttacks[BISHOP][s1] = attacks_bb<BISHOP>(s1, 0);
118       PseudoAttacks[QUEEN][s1] |= PseudoAttacks[  ROOK][s1] = attacks_bb<  ROOK>(s1, 0);
119
120       for (PieceType pt : { BISHOP, ROOK })
121           for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
122               if (PseudoAttacks[pt][s1] & s2)
123                   LineBB[s1][s2] = (attacks_bb(pt, s1, 0) & attacks_bb(pt, s2, 0)) | s1 | s2;
124   }
125 }
126
127
128 namespace {
129
130   Bitboard sliding_attack(Direction directions[], Square sq, Bitboard occupied) {
131
132     Bitboard attack = 0;
133
134     for (int i = 0; i < 4; ++i)
135         for (Square s = sq + directions[i];
136              is_ok(s) && distance(s, s - directions[i]) == 1;
137              s += directions[i])
138         {
139             attack |= s;
140
141             if (occupied & s)
142                 break;
143         }
144
145     return attack;
146   }
147
148
149   // init_magics() computes all rook and bishop attacks at startup. Magic
150   // bitboards are used to look up attacks of sliding pieces. As a reference see
151   // www.chessprogramming.org/Magic_Bitboards. In particular, here we use the so
152   // called "fancy" approach.
153
154   void init_magics(Bitboard table[], Magic magics[], Direction directions[]) {
155
156     // Optimal PRNG seeds to pick the correct magics in the shortest time
157     int seeds[][RANK_NB] = { { 8977, 44560, 54343, 38998,  5731, 95205, 104912, 17020 },
158                              {  728, 10316, 55013, 32803, 12281, 15100,  16645,   255 } };
159
160     Bitboard occupancy[4096], reference[4096], edges, b;
161     int epoch[4096] = {}, cnt = 0, size = 0;
162
163     for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
164     {
165         // Board edges are not considered in the relevant occupancies
166         edges = ((Rank1BB | Rank8BB) & ~rank_bb(s)) | ((FileABB | FileHBB) & ~file_bb(s));
167
168         // Given a square 's', the mask is the bitboard of sliding attacks from
169         // 's' computed on an empty board. The index must be big enough to contain
170         // all the attacks for each possible subset of the mask and so is 2 power
171         // the number of 1s of the mask. Hence we deduce the size of the shift to
172         // apply to the 64 or 32 bits word to get the index.
173         Magic& m = magics[s];
174         m.mask  = sliding_attack(directions, s, 0) & ~edges;
175         m.shift = (Is64Bit ? 64 : 32) - popcount(m.mask);
176
177         // Set the offset for the attacks table of the square. We have individual
178         // table sizes for each square with "Fancy Magic Bitboards".
179         m.attacks = s == SQ_A1 ? table : magics[s - 1].attacks + size;
180
181         // Use Carry-Rippler trick to enumerate all subsets of masks[s] and
182         // store the corresponding sliding attack bitboard in reference[].
183         b = size = 0;
184         do {
185             occupancy[size] = b;
186             reference[size] = sliding_attack(directions, s, b);
187
188             if (HasPext)
189                 m.attacks[pext(b, m.mask)] = reference[size];
190
191             size++;
192             b = (b - m.mask) & m.mask;
193         } while (b);
194
195         if (HasPext)
196             continue;
197
198         PRNG rng(seeds[Is64Bit][rank_of(s)]);
199
200         // Find a magic for square 's' picking up an (almost) random number
201         // until we find the one that passes the verification test.
202         for (int i = 0; i < size; )
203         {
204             for (m.magic = 0; popcount((m.magic * m.mask) >> 56) < 6; )
205                 m.magic = rng.sparse_rand<Bitboard>();
206
207             // A good magic must map every possible occupancy to an index that
208             // looks up the correct sliding attack in the attacks[s] database.
209             // Note that we build up the database for square 's' as a side
210             // effect of verifying the magic. Keep track of the attempt count
211             // and save it in epoch[], little speed-up trick to avoid resetting
212             // m.attacks[] after every failed attempt.
213             for (++cnt, i = 0; i < size; ++i)
214             {
215                 unsigned idx = m.index(occupancy[i]);
216
217                 if (epoch[idx] < cnt)
218                 {
219                     epoch[idx] = cnt;
220                     m.attacks[idx] = reference[i];
221                 }
222                 else if (m.attacks[idx] != reference[i])
223                     break;
224             }
225         }
226     }
227   }
228 }