]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/bitboard.cpp
Makefile rework/cleanup
[stockfish] / src / bitboard.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <algorithm>
20 #include <bitset>
21
22 #include "bitboard.h"
23 #include "misc.h"
24
25 uint8_t PopCnt16[1 << 16];
26 uint8_t SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
27
28 Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
29 Bitboard LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
30 Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
31 Bitboard PawnAttacks[COLOR_NB][SQUARE_NB];
32
33 Magic RookMagics[SQUARE_NB];
34 Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
35
36 namespace {
37
38   Bitboard RookTable[0x19000];  // To store rook attacks
39   Bitboard BishopTable[0x1480]; // To store bishop attacks
40
41   void init_magics(PieceType pt, Bitboard table[], Magic magics[]);
42 }
43
44
45 /// Bitboards::pretty() returns an ASCII representation of a bitboard suitable
46 /// to be printed to standard output. Useful for debugging.
47
48 const std::string Bitboards::pretty(Bitboard b) {
49
50   std::string s = "+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
51
52   for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r)
53   {
54       for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
55           s += b & make_square(f, r) ? "| X " : "|   ";
56
57       s += "| " + std::to_string(1 + r) + "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
58   }
59   s += "  a   b   c   d   e   f   g   h\n";
60
61   return s;
62 }
63
64
65 /// Bitboards::init() initializes various bitboard tables. It is called at
66 /// startup and relies on global objects to be already zero-initialized.
67
68 void Bitboards::init() {
69
70   for (unsigned i = 0; i < (1 << 16); ++i)
71       PopCnt16[i] = uint8_t(std::bitset<16>(i).count());
72
73   for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
74       SquareBB[s] = (1ULL << s);
75
76   for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
77       for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
78           SquareDistance[s1][s2] = std::max(distance<File>(s1, s2), distance<Rank>(s1, s2));
79
80   init_magics(ROOK, RookTable, RookMagics);
81   init_magics(BISHOP, BishopTable, BishopMagics);
82
83   for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
84   {
85       PawnAttacks[WHITE][s1] = pawn_attacks_bb<WHITE>(square_bb(s1));
86       PawnAttacks[BLACK][s1] = pawn_attacks_bb<BLACK>(square_bb(s1));
87
88       for (int step : {-9, -8, -7, -1, 1, 7, 8, 9} )
89          PseudoAttacks[KING][s1] |= safe_destination(s1, step);
90
91       for (int step : {-17, -15, -10, -6, 6, 10, 15, 17} )
92          PseudoAttacks[KNIGHT][s1] |= safe_destination(s1, step);
93
94       PseudoAttacks[QUEEN][s1]  = PseudoAttacks[BISHOP][s1] = attacks_bb<BISHOP>(s1, 0);
95       PseudoAttacks[QUEEN][s1] |= PseudoAttacks[  ROOK][s1] = attacks_bb<  ROOK>(s1, 0);
96
97       for (PieceType pt : { BISHOP, ROOK })
98           for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
99               if (PseudoAttacks[pt][s1] & s2)
100                   LineBB[s1][s2] = (attacks_bb(pt, s1, 0) & attacks_bb(pt, s2, 0)) | s1 | s2;
101   }
102 }
103
104
105 namespace {
106
107   Bitboard sliding_attack(PieceType pt, Square sq, Bitboard occupied) {
108
109     Bitboard attacks = 0;
110     Direction   RookDirections[4] = {NORTH, SOUTH, EAST, WEST};
111     Direction BishopDirections[4] = {NORTH_EAST, SOUTH_EAST, SOUTH_WEST, NORTH_WEST};
112
113     for(Direction d : (pt == ROOK ? RookDirections : BishopDirections))
114     {
115         Square s = sq;
116         while(safe_destination(s, d) && !(occupied & s))
117             attacks |= (s += d);
118     }
119
120     return attacks;
121   }
122
123
124   // init_magics() computes all rook and bishop attacks at startup. Magic
125   // bitboards are used to look up attacks of sliding pieces. As a reference see
126   // www.chessprogramming.org/Magic_Bitboards. In particular, here we use the so
127   // called "fancy" approach.
128
129   void init_magics(PieceType pt, Bitboard table[], Magic magics[]) {
130
131     // Optimal PRNG seeds to pick the correct magics in the shortest time
132     int seeds[][RANK_NB] = { { 8977, 44560, 54343, 38998,  5731, 95205, 104912, 17020 },
133                              {  728, 10316, 55013, 32803, 12281, 15100,  16645,   255 } };
134
135     Bitboard occupancy[4096], reference[4096], edges, b;
136     int epoch[4096] = {}, cnt = 0, size = 0;
137
138     for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
139     {
140         // Board edges are not considered in the relevant occupancies
141         edges = ((Rank1BB | Rank8BB) & ~rank_bb(s)) | ((FileABB | FileHBB) & ~file_bb(s));
142
143         // Given a square 's', the mask is the bitboard of sliding attacks from
144         // 's' computed on an empty board. The index must be big enough to contain
145         // all the attacks for each possible subset of the mask and so is 2 power
146         // the number of 1s of the mask. Hence we deduce the size of the shift to
147         // apply to the 64 or 32 bits word to get the index.
148         Magic& m = magics[s];
149         m.mask  = sliding_attack(pt, s, 0) & ~edges;
150         m.shift = (Is64Bit ? 64 : 32) - popcount(m.mask);
151
152         // Set the offset for the attacks table of the square. We have individual
153         // table sizes for each square with "Fancy Magic Bitboards".
154         m.attacks = s == SQ_A1 ? table : magics[s - 1].attacks + size;
155
156         // Use Carry-Rippler trick to enumerate all subsets of masks[s] and
157         // store the corresponding sliding attack bitboard in reference[].
158         b = size = 0;
159         do {
160             occupancy[size] = b;
161             reference[size] = sliding_attack(pt, s, b);
162
163             if (HasPext)
164                 m.attacks[pext(b, m.mask)] = reference[size];
165
166             size++;
167             b = (b - m.mask) & m.mask;
168         } while (b);
169
170         if (HasPext)
171             continue;
172
173         PRNG rng(seeds[Is64Bit][rank_of(s)]);
174
175         // Find a magic for square 's' picking up an (almost) random number
176         // until we find the one that passes the verification test.
177         for (int i = 0; i < size; )
178         {
179             for (m.magic = 0; popcount((m.magic * m.mask) >> 56) < 6; )
180                 m.magic = rng.sparse_rand<Bitboard>();
181
182             // A good magic must map every possible occupancy to an index that
183             // looks up the correct sliding attack in the attacks[s] database.
184             // Note that we build up the database for square 's' as a side
185             // effect of verifying the magic. Keep track of the attempt count
186             // and save it in epoch[], little speed-up trick to avoid resetting
187             // m.attacks[] after every failed attempt.
188             for (++cnt, i = 0; i < size; ++i)
189             {
190                 unsigned idx = m.index(occupancy[i]);
191
192                 if (epoch[idx] < cnt)
193                 {
194                     epoch[idx] = cnt;
195                     m.attacks[idx] = reference[i];
196                 }
197                 else if (m.attacks[idx] != reference[i])
198                     break;
199             }
200         }
201     }
202   }
203 }