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) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5   Copyright (C) 2015-2016 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 #ifndef BITBOARD_H_INCLUDED
  22 #define BITBOARD_H_INCLUDED
  23
  24 #include <string>
  25
  26 #include "types.h"
  27
  28 namespace Bitbases {
  29
  30 void init();
  31 bool probe(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us);
  32
  33 }
  34
  35 namespace Bitboards {
  36
  37 void init();
  38 const std::string pretty(Bitboard b);
  39
  40 }
  41
  42 const Bitboard DarkSquares = 0xAA55AA55AA55AA55ULL;
  43
  44 const Bitboard FileABB = 0x0101010101010101ULL;
  45 const Bitboard FileBBB = FileABB << 1;
  46 const Bitboard FileCBB = FileABB << 2;
  47 const Bitboard FileDBB = FileABB << 3;
  48 const Bitboard FileEBB = FileABB << 4;
  49 const Bitboard FileFBB = FileABB << 5;
  50 const Bitboard FileGBB = FileABB << 6;
  51 const Bitboard FileHBB = FileABB << 7;
  52
  53 const Bitboard Rank1BB = 0xFF;
  54 const Bitboard Rank2BB = Rank1BB << (8 * 1);
  55 const Bitboard Rank3BB = Rank1BB << (8 * 2);
  56 const Bitboard Rank4BB = Rank1BB << (8 * 3);
  57 const Bitboard Rank5BB = Rank1BB << (8 * 4);
  58 const Bitboard Rank6BB = Rank1BB << (8 * 5);
  59 const Bitboard Rank7BB = Rank1BB << (8 * 6);
  60 const Bitboard Rank8BB = Rank1BB << (8 * 7);
  61
  62 extern int SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
  63
  64 extern Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
  65 extern Bitboard FileBB[FILE_NB];
  66 extern Bitboard RankBB[RANK_NB];
  67 extern Bitboard AdjacentFilesBB[FILE_NB];
  68 extern Bitboard InFrontBB[COLOR_NB][RANK_NB];
  69 extern Bitboard StepAttacksBB[PIECE_NB][SQUARE_NB];
  70 extern Bitboard BetweenBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
  71 extern Bitboard LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
  72 extern Bitboard DistanceRingBB[SQUARE_NB][8];
  73 extern Bitboard ForwardBB[COLOR_NB][SQUARE_NB];
  74 extern Bitboard PassedPawnMask[COLOR_NB][SQUARE_NB];
  75 extern Bitboard PawnAttackSpan[COLOR_NB][SQUARE_NB];
  76 extern Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
  77
  78
  79 /// Overloads of bitwise operators between a Bitboard and a Square for testing
  80 /// whether a given bit is set in a bitboard, and for setting and clearing bits.
  81
  82 inline Bitboard operator&(Bitboard b, Square s) {
  83   return b & SquareBB[s];
  84 }
  85
  86 inline Bitboard operator|(Bitboard b, Square s) {
  87   return b | SquareBB[s];
  88 }
  89
  90 inline Bitboard operator^(Bitboard b, Square s) {
  91   return b ^ SquareBB[s];
  92 }
  93
  94 inline Bitboard& operator|=(Bitboard& b, Square s) {
  95   return b |= SquareBB[s];
  96 }
  97
  98 inline Bitboard& operator^=(Bitboard& b, Square s) {
  99   return b ^= SquareBB[s];
 100 }
 101
 102 inline bool more_than_one(Bitboard b) {
 103   return b & (b - 1);
 104 }
 105
 106
 107 /// rank_bb() and file_bb() return a bitboard representing all the squares on
 108 /// the given file or rank.
 109
 110 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
 111   return RankBB[r];
 112 }
 113
 114 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
 115   return RankBB[rank_of(s)];
 116 }
 117
 118 inline Bitboard file_bb(File f) {
 119   return FileBB[f];
 120 }
 121
 122 inline Bitboard file_bb(Square s) {
 123   return FileBB[file_of(s)];
 124 }
 125
 126
 127 /// shift_bb() moves a bitboard one step along direction Delta. Mainly for pawns
 128
 129 template<Square Delta>
 130 inline Bitboard shift_bb(Bitboard b) {
 131   return  Delta == DELTA_N  ?  b             << 8 : Delta == DELTA_S  ?  b             >> 8
 132         : Delta == DELTA_NE ? (b & ~FileHBB) << 9 : Delta == DELTA_SE ? (b & ~FileHBB) >> 7
 133         : Delta == DELTA_NW ? (b & ~FileABB) << 7 : Delta == DELTA_SW ? (b & ~FileABB) >> 9
 134         : 0;
 135 }
 136
 137
 138 /// adjacent_files_bb() returns a bitboard representing all the squares on the
 139 /// adjacent files of the given one.
 140
 141 inline Bitboard adjacent_files_bb(File f) {
 142   return AdjacentFilesBB[f];
 143 }
 144
 145
 146 /// between_bb() returns a bitboard representing all the squares between the two
 147 /// given ones. For instance, between_bb(SQ_C4, SQ_F7) returns a bitboard with
 148 /// the bits for square d5 and e6 set. If s1 and s2 are not on the same rank, file
 149 /// or diagonal, 0 is returned.
 150
 151 inline Bitboard between_bb(Square s1, Square s2) {
 152   return BetweenBB[s1][s2];
 153 }
 154
 155
 156 /// in_front_bb() returns a bitboard representing all the squares on all the ranks
 157 /// in front of the given one, from the point of view of the given color. For
 158 /// instance, in_front_bb(BLACK, RANK_3) will return the squares on ranks 1 and 2.
 159
 160 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 161   return InFrontBB[c][r];
 162 }
 163
 164
 165 /// forward_bb() returns a bitboard representing all the squares along the line
 166 /// in front of the given one, from the point of view of the given color:
 167 ///        ForwardBB[c][s] = in_front_bb(c, s) & file_bb(s)
 168
 169 inline Bitboard forward_bb(Color c, Square s) {
 170   return ForwardBB[c][s];
 171 }
 172
 173
 174 /// pawn_attack_span() returns a bitboard representing all the squares that can be
 175 /// attacked by a pawn of the given color when it moves along its file, starting
 176 /// from the given square:
 177 ///       PawnAttackSpan[c][s] = in_front_bb(c, s) & adjacent_files_bb(s);
 178
 179 inline Bitboard pawn_attack_span(Color c, Square s) {
 180   return PawnAttackSpan[c][s];
 181 }
 182
 183
 184 /// passed_pawn_mask() returns a bitboard mask which can be used to test if a
 185 /// pawn of the given color and on the given square is a passed pawn:
 186 ///       PassedPawnMask[c][s] = pawn_attack_span(c, s) | forward_bb(c, s)
 187
 188 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 189   return PassedPawnMask[c][s];
 190 }
 191
 192
 193 /// aligned() returns true if the squares s1, s2 and s3 are aligned either on a
 194 /// straight or on a diagonal line.
 195
 196 inline bool aligned(Square s1, Square s2, Square s3) {
 197   return LineBB[s1][s2] & s3;
 198 }
 199
 200
 201 /// distance() functions return the distance between x and y, defined as the
 202 /// number of steps for a king in x to reach y. Works with squares, ranks, files.
 203
 204 template<typename T> inline int distance(T x, T y) { return x < y ? y - x : x - y; }
 205 template<> inline int distance<Square>(Square x, Square y) { return SquareDistance[x][y]; }
 206
 207 template<typename T1, typename T2> inline int distance(T2 x, T2 y);
 208 template<> inline int distance<File>(Square x, Square y) { return distance(file_of(x), file_of(y)); }
 209 template<> inline int distance<Rank>(Square x, Square y) { return distance(rank_of(x), rank_of(y)); }
 210
 211
 212 /// attacks_bb() returns a bitboard representing all the squares attacked by a
 213 /// piece of type Pt (bishop or rook) placed on 's'. The helper magic_index()
 214 /// looks up the index using the 'magic bitboards' approach.
 215 template<PieceType Pt>
 216 inline unsigned magic_index(Square s, Bitboard occupied) {
 217
 218   extern Bitboard RookMasks[SQUARE_NB];
 219   extern Bitboard RookMagics[SQUARE_NB];
 220   extern unsigned RookShifts[SQUARE_NB];
 221   extern Bitboard BishopMasks[SQUARE_NB];
 222   extern Bitboard BishopMagics[SQUARE_NB];
 223   extern unsigned BishopShifts[SQUARE_NB];
 224
 225   Bitboard* const Masks  = Pt == ROOK ? RookMasks  : BishopMasks;
 226   Bitboard* const Magics = Pt == ROOK ? RookMagics : BishopMagics;
 227   unsigned* const Shifts = Pt == ROOK ? RookShifts : BishopShifts;
 228
 229   if (HasPext)
 230       return unsigned(pext(occupied, Masks[s]));
 231
 232   if (Is64Bit)
 233       return unsigned(((occupied & Masks[s]) * Magics[s]) >> Shifts[s]);
 234
 235   unsigned lo = unsigned(occupied) & unsigned(Masks[s]);
 236   unsigned hi = unsigned(occupied >> 32) & unsigned(Masks[s] >> 32);
 237   return (lo * unsigned(Magics[s]) ^ hi * unsigned(Magics[s] >> 32)) >> Shifts[s];
 238 }
 239
 240 template<PieceType Pt>
 241 inline Bitboard attacks_bb(Square s, Bitboard occupied) {
 242
 243   extern Bitboard* RookAttacks[SQUARE_NB];
 244   extern Bitboard* BishopAttacks[SQUARE_NB];
 245
 246   return (Pt == ROOK ? RookAttacks : BishopAttacks)[s][magic_index<Pt>(s, occupied)];
 247 }
 248
 249 inline Bitboard attacks_bb(Piece pc, Square s, Bitboard occupied) {
 250
 251   switch (type_of(pc))
 252   {
 253   case BISHOP: return attacks_bb<BISHOP>(s, occupied);
 254   case ROOK  : return attacks_bb<ROOK>(s, occupied);
 255   case QUEEN : return attacks_bb<BISHOP>(s, occupied) | attacks_bb<ROOK>(s, occupied);
 256   default    : return StepAttacksBB[pc][s];
 257   }
 258 }
 259
 260
 261 /// popcount() counts the number of non-zero bits in a bitboard
 262
 263 inline int popcount(Bitboard b) {
 264
 265 #ifndef USE_POPCNT
 266
 267   extern uint8_t PopCnt16[1 << 16];
 268   union { Bitboard bb; uint16_t u[4]; } v = { b };
 269   return PopCnt16[v.u[0]] + PopCnt16[v.u[1]] + PopCnt16[v.u[2]] + PopCnt16[v.u[3]];
 270
 271 #elif defined(_MSC_VER) || defined(__INTEL_COMPILER)
 272
 273   return (int)_mm_popcnt_u64(b);
 274
 275 #else // Assumed gcc or compatible compiler
 276
 277   return __builtin_popcountll(b);
 278
 279 #endif
 280 }
 281
 282
 283 /// lsb() and msb() return the least/most significant bit in a non-zero bitboard
 284
 285 #if defined(__GNUC__)
 286
 287 inline Square lsb(Bitboard b) {
 288   assert(b);
 289   return Square(__builtin_ctzll(b));
 290 }
 291
 292 inline Square msb(Bitboard b) {
 293   assert(b);
 294   return Square(63 - __builtin_clzll(b));
 295 }
 296
 297 #elif defined(_WIN64) && defined(_MSC_VER)
 298
 299 inline Square lsb(Bitboard b) {
 300   assert(b);
 301   unsigned long idx;
 302   _BitScanForward64(&idx, b);
 303   return (Square) idx;
 304 }
 305
 306 inline Square msb(Bitboard b) {
 307   assert(b);
 308   unsigned long idx;
 309   _BitScanReverse64(&idx, b);
 310   return (Square) idx;
 311 }
 312
 313 #else
 314
 315 #define NO_BSF // Fallback on software implementation for other cases
 316
 317 Square lsb(Bitboard b);
 318 Square msb(Bitboard b);
 319
 320 #endif
 321
 322
 323 /// pop_lsb() finds and clears the least significant bit in a non-zero bitboard
 324
 325 inline Square pop_lsb(Bitboard* b) {
 326   const Square s = lsb(*b);
 327   *b &= *b - 1;
 328   return s;
 329 }
 330
 331
 332 /// frontmost_sq() and backmost_sq() return the square corresponding to the
 333 /// most/least advanced bit relative to the given color.
 334
 335 inline Square frontmost_sq(Color c, Bitboard b) { return c == WHITE ? msb(b) : lsb(b); }
 336 inline Square  backmost_sq(Color c, Bitboard b) { return c == WHITE ? lsb(b) : msb(b); }
 337
 338 #endif // #ifndef BITBOARD_H_INCLUDED