git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/bitboard.h

   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 Marco Costalba
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  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
  22 #if !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)
  23 #define BITBOARD_H_INCLUDED
  24
  25
  26 ////
  27 //// Defines
  28 ////
  29
  30 // Comment following define if you prefer manually adjust
  31 // platform macros defined below
  32 #define AUTO_CONFIGURATION
  33
  34 // Quiet a warning on Intel compiler
  35 #if !defined(__SIZEOF_INT__ )
  36 #define __SIZEOF_INT__ 0
  37 #endif
  38
  39 // Check for 64 bits for different compilers: Intel, MSVC and gcc
  40 #if defined(__x86_64) || defined(_WIN64) || (__SIZEOF_INT__ > 4)
  41 #define IS_64BIT
  42 #endif
  43
  44 #if !defined(AUTO_CONFIGURATION) || defined(IS_64BIT)
  45
  46 //#define USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS
  47 //#define USE_32BIT_ATTACKS
  48 #define USE_FOLDED_BITSCAN
  49
  50 #define BITCOUNT_SWAR_64
  51 //#define BITCOUNT_SWAR_32
  52 //#define BITCOUNT_LOOP
  53
  54 #else
  55
  56 #define USE_32BIT_ATTACKS
  57 #define USE_FOLDED_BITSCAN
  58 #define BITCOUNT_SWAR_32
  59
  60 #endif
  61
  62 ////
  63 //// Includes
  64 ////
  65
  66 #include "direction.h"
  67 #include "piece.h"
  68 #include "square.h"
  69 #include "types.h"
  70
  71
  72 ////
  73 //// Types
  74 ////
  75
  76 typedef uint64_t Bitboard;
  77
  78
  79 ////
  80 //// Constants and variables
  81 ////
  82
  83 const Bitboard EmptyBoardBB = 0ULL;
  84
  85 const Bitboard WhiteSquaresBB = 0x55AA55AA55AA55AAULL;
  86 const Bitboard BlackSquaresBB = 0xAA55AA55AA55AA55ULL;
  87
  88 extern const Bitboard SquaresByColorBB[2];
  89
  90 const Bitboard FileABB = 0x0101010101010101ULL;
  91 const Bitboard FileBBB = 0x0202020202020202ULL;
  92 const Bitboard FileCBB = 0x0404040404040404ULL;
  93 const Bitboard FileDBB = 0x0808080808080808ULL;
  94 const Bitboard FileEBB = 0x1010101010101010ULL;
  95 const Bitboard FileFBB = 0x2020202020202020ULL;
  96 const Bitboard FileGBB = 0x4040404040404040ULL;
  97 const Bitboard FileHBB = 0x8080808080808080ULL;
  98
  99 extern const Bitboard FileBB[8];
 100 extern const Bitboard NeighboringFilesBB[8];
 101 extern const Bitboard ThisAndNeighboringFilesBB[8];
 102
 103 const Bitboard Rank1BB = 0xFFULL;
 104 const Bitboard Rank2BB = 0xFF00ULL;
 105 const Bitboard Rank3BB = 0xFF0000ULL;
 106 const Bitboard Rank4BB = 0xFF000000ULL;
 107 const Bitboard Rank5BB = 0xFF00000000ULL;
 108 const Bitboard Rank6BB = 0xFF0000000000ULL;
 109 const Bitboard Rank7BB = 0xFF000000000000ULL;
 110 const Bitboard Rank8BB = 0xFF00000000000000ULL;
 111
 112 extern const Bitboard RankBB[8];
 113 extern const Bitboard RelativeRankBB[2][8];
 114 extern const Bitboard InFrontBB[2][8];
 115
 116 extern Bitboard SetMaskBB[64];
 117 extern Bitboard ClearMaskBB[64];
 118
 119 extern Bitboard StepAttackBB[16][64];
 120 extern Bitboard RayBB[64][8];
 121 extern Bitboard BetweenBB[64][64];
 122
 123 extern Bitboard PassedPawnMask[2][64];
 124 extern Bitboard OutpostMask[2][64];
 125
 126 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 127 extern Bitboard RankAttacks[8][64], FileAttacks[8][64];
 128 #else
 129 extern const uint64_t RMult[64];
 130 extern const int RShift[64];
 131 extern Bitboard RMask[64];
 132 extern int RAttackIndex[64];
 133 extern Bitboard RAttacks[0x19000];
 134 #endif // defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 135
 136 extern const uint64_t BMult[64];
 137 extern const int BShift[64];
 138 extern Bitboard BMask[64];
 139 extern int BAttackIndex[64];
 140 extern Bitboard BAttacks[0x1480];
 141
 142 extern Bitboard BishopPseudoAttacks[64];
 143 extern Bitboard RookPseudoAttacks[64];
 144 extern Bitboard QueenPseudoAttacks[64];
 145
 146
 147 ////
 148 //// Inline functions
 149 ////
 150
 151 /// Functions for testing whether a given bit is set in a bitboard, and for
 152 /// setting and clearing bits.
 153
 154 inline Bitboard bit_is_set(Bitboard b, Square s) {
 155   return b & SetMaskBB[s];
 156 }
 157
 158 inline void set_bit(Bitboard *b, Square s) {
 159   *b |= SetMaskBB[s];
 160 }
 161
 162 inline void clear_bit(Bitboard *b, Square s) {
 163   *b &= ClearMaskBB[s];
 164 }
 165
 166
 167 /// rank_bb() and file_bb() gives a bitboard containing all squares on a given
 168 /// file or rank.  It is also possible to pass a square as input to these
 169 /// functions.
 170
 171 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
 172   return RankBB[r];
 173 }
 174
 175 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
 176   return rank_bb(square_rank(s));
 177 }
 178
 179 inline Bitboard file_bb(File f) {
 180   return FileBB[f];
 181 }
 182
 183 inline Bitboard file_bb(Square s) {
 184   return file_bb(square_file(s));
 185 }
 186
 187
 188 /// neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and returns a
 189 /// bitboard representing all squares on the neighboring files.
 190
 191 inline Bitboard neighboring_files_bb(File f) {
 192   return NeighboringFilesBB[f];
 193 }
 194
 195 inline Bitboard neighboring_files_bb(Square s) {
 196   return neighboring_files_bb(square_file(s));
 197 }
 198
 199
 200 /// this_and_neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and
 201 /// returns a bitboard representing all squares on the given and neighboring
 202 /// files.
 203
 204 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(File f) {
 205   return ThisAndNeighboringFilesBB[f];
 206 }
 207
 208 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(Square s) {
 209   return this_and_neighboring_files_bb(square_file(s));
 210 }
 211
 212
 213 /// relative_rank_bb() takes a color and a rank as input, and returns a bitboard
 214 /// representing all squares on the given rank from the given color's point of
 215 /// view.  For instance, relative_rank_bb(WHITE, 7) gives all squares on the
 216 /// 7th rank, while relative_rank_bb(BLACK, 7) gives all squares on the 2nd
 217 /// rank.
 218
 219 inline Bitboard relative_rank_bb(Color c, Rank r) {
 220   return RelativeRankBB[c][r];
 221 }
 222
 223
 224 /// in_front_bb() takes a color and a rank or square as input, and returns a
 225 /// bitboard representing all the squares on all ranks in front of the rank
 226 /// (or square), from the given color's point of view.  For instance,
 227 /// in_front_bb(WHITE, RANK_5) will give all squares on ranks 6, 7 and 8, while
 228 /// in_front_bb(BLACK, SQ_D3) will give all squares on ranks 1 and 2.
 229
 230 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 231   return InFrontBB[c][r];
 232 }
 233
 234 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Square s) {
 235   return in_front_bb(c, square_rank(s));
 236 }
 237
 238
 239 /// ray_bb() gives a bitboard representing all squares along the ray in a
 240 /// given direction from a given square.
 241
 242 inline Bitboard ray_bb(Square s, SignedDirection d) {
 243   return RayBB[s][d];
 244 }
 245
 246
 247 /// Functions for computing sliding attack bitboards.  rook_attacks_bb(),
 248 /// bishop_attacks_bb() and queen_attacks_bb() all take a square and a
 249 /// bitboard of occupied squares as input, and return a bitboard representing
 250 /// all squares attacked by a rook, bishop or queen on the given square.
 251
 252 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 253
 254 inline Bitboard file_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 255   Bitboard b = (blockers >> square_file(s)) & 0x01010101010100ULL;
 256   return
 257     FileAttacks[square_rank(s)][(b*0xd6e8802041d0c441ULL)>>58] & file_bb(s);
 258 }
 259
 260 inline Bitboard rank_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 261   Bitboard b = (blockers >> ((s & 56) + 1)) & 63;
 262   return RankAttacks[square_file(s)][b] & rank_bb(s);
 263 }
 264
 265 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 266   return file_attacks_bb(s, blockers) | rank_attacks_bb(s, blockers);
 267 }
 268
 269 #elif defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 270
 271 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 272   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 273   return RAttacks[RAttackIndex[s] +
 274                   (unsigned(int(b) * int(RMult[s]) ^
 275                             int(b >> 32) * int(RMult[s] >> 32))
 276                    >> RShift[s])];
 277 }
 278
 279 #else
 280
 281 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 282   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 283   return RAttacks[RAttackIndex[s] + ((b * RMult[s]) >> RShift[s])];
 284 }
 285
 286 #endif
 287
 288 #if defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 289
 290 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 291   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 292   return BAttacks[BAttackIndex[s] +
 293                   (unsigned(int(b) * int(BMult[s]) ^
 294                             int(b >> 32) * int(BMult[s] >> 32))
 295                    >> BShift[s])];
 296 }
 297
 298 #else // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 299
 300 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 301   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 302   return BAttacks[BAttackIndex[s] + ((b * BMult[s]) >> BShift[s])];
 303 }
 304
 305 #endif // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 306
 307 inline Bitboard queen_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 308   return rook_attacks_bb(s, blockers) | bishop_attacks_bb(s, blockers);
 309 }
 310
 311
 312 /// squares_between returns a bitboard representing all squares between
 313 /// two squares.  For instance, squares_between(SQ_C4, SQ_F7) returns a
 314 /// bitboard with the bits for square d5 and e6 set.  If s1 and s2 are not
 315 /// on the same line, file or diagonal, EmptyBoardBB is returned.
 316
 317 inline Bitboard squares_between(Square s1, Square s2) {
 318   return BetweenBB[s1][s2];
 319 }
 320
 321
 322 /// squares_in_front_of takes a color and a square as input, and returns a
 323 /// bitboard representing all squares along the line in front of the square,
 324 /// from the point of view of the given color.  For instance,
 325 /// squares_in_front_of(BLACK, SQ_E4) returns a bitboard with the squares
 326 /// e3, e2 and e1 set.
 327
 328 inline Bitboard squares_in_front_of(Color c, Square s) {
 329   return in_front_bb(c, s) & file_bb(s);
 330 }
 331
 332
 333 /// squares_behind is similar to squares_in_front, but returns the squares
 334 /// behind the square instead of in front of the square.
 335
 336 inline Bitboard squares_behind(Color c, Square s) {
 337   return in_front_bb(opposite_color(c), s) & file_bb(s);
 338 }
 339
 340
 341 /// passed_pawn_mask takes a color and a square as input, and returns a
 342 /// bitboard mask which can be used to test if a pawn of the given color on
 343 /// the given square is a passed pawn.
 344
 345 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 346   return PassedPawnMask[c][s];
 347 }
 348
 349
 350 /// outpost_mask takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 351 /// mask which can be used to test whether a piece on the square can possibly
 352 /// be driven away by an enemy pawn.
 353
 354 inline Bitboard outpost_mask(Color c, Square s) {
 355   return OutpostMask[c][s];
 356 }
 357
 358
 359 /// isolated_pawn_mask takes a square as input, and returns a bitboard mask
 360 /// which can be used to test whether a pawn on the given square is isolated.
 361
 362 inline Bitboard isolated_pawn_mask(Square s) {
 363   return neighboring_files_bb(s);
 364 }
 365
 366
 367 /// count_1s() counts the number of nonzero bits in a bitboard.
 368
 369 #if defined(BITCOUNT_LOOP)
 370
 371 inline int count_1s(Bitboard b) {
 372   int r;
 373   for(r = 0; b; r++, b &= b - 1);
 374   return r;
 375 }
 376
 377 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 378   return count_1s(b);
 379 }
 380
 381 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_32)
 382
 383 inline int count_1s(Bitboard b) {
 384   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 385   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 386   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 387   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 388   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 389   v = (v + (v >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 390   w = (w + (w >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 391   v = ((v+w) * 0x01010101) >> 24; // mul is fast on amd procs
 392   return int(v);
 393 }
 394
 395 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 396   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 397   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 398   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 399   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 400   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 401   v = ((v+w) * 0x11111111) >> 28;
 402   return int(v);
 403 }
 404
 405 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_64)
 406
 407 inline int count_1s(Bitboard b) {
 408   b -= ((b>>1) & 0x5555555555555555ULL);
 409   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 410   b = ((b>>4) + b) & 0x0F0F0F0F0F0F0F0FULL;
 411   b *= 0x0101010101010101ULL;
 412   return int(b >> 56);
 413 }
 414
 415 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 416   b -= (b>>1) & 0x5555555555555555ULL;
 417   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 418   b *= 0x1111111111111111ULL;
 419   return int(b >> 60);
 420 }
 421
 422 #endif // BITCOUNT
 423
 424
 425 ////
 426 //// Prototypes
 427 ////
 428
 429 extern void print_bitboard(Bitboard b);
 430 extern void init_bitboards();
 431 extern Square first_1(Bitboard b);
 432 extern Square pop_1st_bit(Bitboard *b);
 433
 434
 435 #endif // !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)