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[65];
 117 extern Bitboard ClearMaskBB[65];
 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 /// behind_bb() takes a color and a rank or square as input, and returns a
 240 /// bitboard representing all the squares on all ranks behind of the rank
 241 /// (or square), from the given color's point of view.
 242
 243 inline Bitboard behind_bb(Color c, Rank r) {
 244   return InFrontBB[opposite_color(c)][r];
 245 }
 246
 247 inline Bitboard behind_bb(Color c, Square s) {
 248   return in_front_bb(opposite_color(c), square_rank(s));
 249 }
 250
 251
 252 /// ray_bb() gives a bitboard representing all squares along the ray in a
 253 /// given direction from a given square.
 254
 255 inline Bitboard ray_bb(Square s, SignedDirection d) {
 256   return RayBB[s][d];
 257 }
 258
 259
 260 /// Functions for computing sliding attack bitboards.  rook_attacks_bb(),
 261 /// bishop_attacks_bb() and queen_attacks_bb() all take a square and a
 262 /// bitboard of occupied squares as input, and return a bitboard representing
 263 /// all squares attacked by a rook, bishop or queen on the given square.
 264
 265 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 266
 267 inline Bitboard file_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 268   Bitboard b = (blockers >> square_file(s)) & 0x01010101010100ULL;
 269   return
 270     FileAttacks[square_rank(s)][(b*0xd6e8802041d0c441ULL)>>58] & file_bb(s);
 271 }
 272
 273 inline Bitboard rank_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 274   Bitboard b = (blockers >> ((s & 56) + 1)) & 63;
 275   return RankAttacks[square_file(s)][b] & rank_bb(s);
 276 }
 277
 278 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 279   return file_attacks_bb(s, blockers) | rank_attacks_bb(s, blockers);
 280 }
 281
 282 #elif defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 283
 284 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 285   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 286   return RAttacks[RAttackIndex[s] +
 287                   (unsigned(int(b) * int(RMult[s]) ^
 288                             int(b >> 32) * int(RMult[s] >> 32))
 289                    >> RShift[s])];
 290 }
 291
 292 #else
 293
 294 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 295   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 296   return RAttacks[RAttackIndex[s] + ((b * RMult[s]) >> RShift[s])];
 297 }
 298
 299 #endif
 300
 301 #if defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 302
 303 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 304   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 305   return BAttacks[BAttackIndex[s] +
 306                   (unsigned(int(b) * int(BMult[s]) ^
 307                             int(b >> 32) * int(BMult[s] >> 32))
 308                    >> BShift[s])];
 309 }
 310
 311 #else // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 312
 313 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 314   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 315   return BAttacks[BAttackIndex[s] + ((b * BMult[s]) >> BShift[s])];
 316 }
 317
 318 #endif // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 319
 320 inline Bitboard queen_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 321   return rook_attacks_bb(s, blockers) | bishop_attacks_bb(s, blockers);
 322 }
 323
 324
 325 /// squares_between returns a bitboard representing all squares between
 326 /// two squares.  For instance, squares_between(SQ_C4, SQ_F7) returns a
 327 /// bitboard with the bits for square d5 and e6 set.  If s1 and s2 are not
 328 /// on the same line, file or diagonal, EmptyBoardBB is returned.
 329
 330 inline Bitboard squares_between(Square s1, Square s2) {
 331   return BetweenBB[s1][s2];
 332 }
 333
 334
 335 /// squares_in_front_of takes a color and a square as input, and returns a
 336 /// bitboard representing all squares along the line in front of the square,
 337 /// from the point of view of the given color.  For instance,
 338 /// squares_in_front_of(BLACK, SQ_E4) returns a bitboard with the squares
 339 /// e3, e2 and e1 set.
 340
 341 inline Bitboard squares_in_front_of(Color c, Square s) {
 342   return in_front_bb(c, s) & file_bb(s);
 343 }
 344
 345
 346 /// squares_behind is similar to squares_in_front, but returns the squares
 347 /// behind the square instead of in front of the square.
 348
 349 inline Bitboard squares_behind(Color c, Square s) {
 350   return in_front_bb(opposite_color(c), s) & file_bb(s);
 351 }
 352
 353
 354 /// passed_pawn_mask takes a color and a square as input, and returns a
 355 /// bitboard mask which can be used to test if a pawn of the given color on
 356 /// the given square is a passed pawn.
 357
 358 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 359   return PassedPawnMask[c][s];
 360 }
 361
 362
 363 /// outpost_mask takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 364 /// mask which can be used to test whether a piece on the square can possibly
 365 /// be driven away by an enemy pawn.
 366
 367 inline Bitboard outpost_mask(Color c, Square s) {
 368   return OutpostMask[c][s];
 369 }
 370
 371
 372 /// isolated_pawn_mask takes a square as input, and returns a bitboard mask
 373 /// which can be used to test whether a pawn on the given square is isolated.
 374
 375 inline Bitboard isolated_pawn_mask(Square s) {
 376   return neighboring_files_bb(s);
 377 }
 378
 379
 380 /// count_1s() counts the number of nonzero bits in a bitboard.
 381
 382 #if defined(BITCOUNT_LOOP)
 383
 384 inline int count_1s(Bitboard b) {
 385   int r;
 386   for(r = 0; b; r++, b &= b - 1);
 387   return r;
 388 }
 389
 390 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 391   return count_1s(b);
 392 }
 393
 394 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_32)
 395
 396 inline int count_1s(Bitboard b) {
 397   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 398   v -= (v >> 1) & 0x55555555; // 0-2 in 2 bits
 399   w -= (w >> 1) & 0x55555555;
 400   v = ((v >> 2) & 0x33333333) + (v & 0x33333333); // 0-4 in 4 bits
 401   w = ((w >> 2) & 0x33333333) + (w & 0x33333333);
 402   v = ((v >> 4) + v) & 0x0F0F0F0F; // 0-8 in 8 bits
 403   v += (((w >> 4) + w) & 0x0F0F0F0F);  // 0-16 in 8 bits
 404   v *= 0x01010101; // mul is fast on amd procs
 405   return int(v >> 24);
 406 }
 407
 408 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 409   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 410   v -= (v >> 1) & 0x55555555; // 0-2 in 2 bits
 411   w -= (w >> 1) & 0x55555555;
 412   v = ((v >> 2) & 0x33333333) + (v & 0x33333333); // 0-4 in 4 bits
 413   w = ((w >> 2) & 0x33333333) + (w & 0x33333333);
 414   v += w; // 0-8 in 4 bits
 415   v *= 0x11111111;
 416   return int(v >> 28);
 417 }
 418
 419 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_64)
 420
 421 inline int count_1s(Bitboard b) {
 422   b -= ((b>>1) & 0x5555555555555555ULL);
 423   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 424   b = ((b>>4) + b) & 0x0F0F0F0F0F0F0F0FULL;
 425   b *= 0x0101010101010101ULL;
 426   return int(b >> 56);
 427 }
 428
 429 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 430   b -= (b>>1) & 0x5555555555555555ULL;
 431   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 432   b *= 0x1111111111111111ULL;
 433   return int(b >> 60);
 434 }
 435
 436 #endif // BITCOUNT
 437
 438
 439 ////
 440 //// Prototypes
 441 ////
 442
 443 extern void print_bitboard(Bitboard b);
 444 extern void init_bitboards();
 445 extern Square first_1(Bitboard b);
 446 extern Square pop_1st_bit(Bitboard *b);
 447
 448
 449 #endif // !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)