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) 2008-2014 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   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 #ifndef BITBOARD_H_INCLUDED
  22 #define BITBOARD_H_INCLUDED
  23
  24 #include <string>
  25
  26 #include "types.h"
  27
  28 namespace Bitboards {
  29
  30 void init();
  31 const std::string pretty(Bitboard b);
  32
  33 }
  34
  35 namespace Bitbases {
  36
  37 void init_kpk();
  38 bool probe_kpk(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us);
  39
  40 }
  41
  42 const Bitboard FileABB = 0x0101010101010101ULL;
  43 const Bitboard FileBBB = FileABB << 1;
  44 const Bitboard FileCBB = FileABB << 2;
  45 const Bitboard FileDBB = FileABB << 3;
  46 const Bitboard FileEBB = FileABB << 4;
  47 const Bitboard FileFBB = FileABB << 5;
  48 const Bitboard FileGBB = FileABB << 6;
  49 const Bitboard FileHBB = FileABB << 7;
  50
  51 const Bitboard Rank1BB = 0xFF;
  52 const Bitboard Rank2BB = Rank1BB << (8 * 1);
  53 const Bitboard Rank3BB = Rank1BB << (8 * 2);
  54 const Bitboard Rank4BB = Rank1BB << (8 * 3);
  55 const Bitboard Rank5BB = Rank1BB << (8 * 4);
  56 const Bitboard Rank6BB = Rank1BB << (8 * 5);
  57 const Bitboard Rank7BB = Rank1BB << (8 * 6);
  58 const Bitboard Rank8BB = Rank1BB << (8 * 7);
  59
  60 extern Bitboard RMasks[SQUARE_NB];
  61 extern Bitboard RMagics[SQUARE_NB];
  62 extern Bitboard* RAttacks[SQUARE_NB];
  63 extern unsigned RShifts[SQUARE_NB];
  64
  65 extern Bitboard BMasks[SQUARE_NB];
  66 extern Bitboard BMagics[SQUARE_NB];
  67 extern Bitboard* BAttacks[SQUARE_NB];
  68 extern unsigned BShifts[SQUARE_NB];
  69
  70 extern Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
  71 extern Bitboard FileBB[FILE_NB];
  72 extern Bitboard RankBB[RANK_NB];
  73 extern Bitboard AdjacentFilesBB[FILE_NB];
  74 extern Bitboard InFrontBB[COLOR_NB][RANK_NB];
  75 extern Bitboard StepAttacksBB[PIECE_NB][SQUARE_NB];
  76 extern Bitboard BetweenBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
  77 extern Bitboard LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
  78 extern Bitboard DistanceRingsBB[SQUARE_NB][8];
  79 extern Bitboard ForwardBB[COLOR_NB][SQUARE_NB];
  80 extern Bitboard PassedPawnMask[COLOR_NB][SQUARE_NB];
  81 extern Bitboard PawnAttackSpan[COLOR_NB][SQUARE_NB];
  82 extern Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
  83
  84 extern int SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
  85
  86 const Bitboard DarkSquares = 0xAA55AA55AA55AA55ULL;
  87
  88 /// Overloads of bitwise operators between a Bitboard and a Square for testing
  89 /// whether a given bit is set in a bitboard, and for setting and clearing bits.
  90
  91 inline Bitboard operator&(Bitboard b, Square s) {
  92   return b & SquareBB[s];
  93 }
  94
  95 inline Bitboard& operator|=(Bitboard& b, Square s) {
  96   return b |= SquareBB[s];
  97 }
  98
  99 inline Bitboard& operator^=(Bitboard& b, Square s) {
 100   return b ^= SquareBB[s];
 101 }
 102
 103 inline Bitboard operator|(Bitboard b, Square s) {
 104   return b | SquareBB[s];
 105 }
 106
 107 inline Bitboard operator^(Bitboard b, Square s) {
 108   return b ^ SquareBB[s];
 109 }
 110
 111 inline bool more_than_one(Bitboard b) {
 112   return b & (b - 1);
 113 }
 114
 115 inline int square_distance(Square s1, Square s2) {
 116   return SquareDistance[s1][s2];
 117 }
 118
 119 inline int file_distance(Square s1, Square s2) {
 120   return dist(file_of(s1), file_of(s2));
 121 }
 122
 123 inline int rank_distance(Square s1, Square s2) {
 124   return dist(rank_of(s1), rank_of(s2));
 125 }
 126
 127
 128 /// shift_bb() moves bitboard one step along direction Delta. Mainly for pawns.
 129
 130 template<Square Delta>
 131 inline Bitboard shift_bb(Bitboard b) {
 132
 133   return  Delta == DELTA_N  ?  b             << 8 : Delta == DELTA_S  ?  b             >> 8
 134         : Delta == DELTA_NE ? (b & ~FileHBB) << 9 : Delta == DELTA_SE ? (b & ~FileHBB) >> 7
 135         : Delta == DELTA_NW ? (b & ~FileABB) << 7 : Delta == DELTA_SW ? (b & ~FileABB) >> 9
 136         : 0;
 137 }
 138
 139
 140 /// rank_bb() and file_bb() take a file or a square as input and return
 141 /// a bitboard representing all squares on the given file or rank.
 142
 143 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
 144   return RankBB[r];
 145 }
 146
 147 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
 148   return RankBB[rank_of(s)];
 149 }
 150
 151 inline Bitboard file_bb(File f) {
 152   return FileBB[f];
 153 }
 154
 155 inline Bitboard file_bb(Square s) {
 156   return FileBB[file_of(s)];
 157 }
 158
 159
 160 /// adjacent_files_bb() takes a file as input and returns a bitboard representing
 161 /// all squares on the adjacent files.
 162
 163 inline Bitboard adjacent_files_bb(File f) {
 164   return AdjacentFilesBB[f];
 165 }
 166
 167
 168 /// in_front_bb() takes a color and a rank as input, and returns a bitboard
 169 /// representing all the squares on all ranks in front of the rank, from the
 170 /// given color's point of view. For instance, in_front_bb(BLACK, RANK_3) will
 171 /// give all squares on ranks 1 and 2.
 172
 173 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 174   return InFrontBB[c][r];
 175 }
 176
 177
 178 /// between_bb() returns a bitboard representing all squares between two squares.
 179 /// For instance, between_bb(SQ_C4, SQ_F7) returns a bitboard with the bits for
 180 /// square d5 and e6 set.  If s1 and s2 are not on the same rank, file or diagonal,
 181 /// 0 is returned.
 182
 183 inline Bitboard between_bb(Square s1, Square s2) {
 184   return BetweenBB[s1][s2];
 185 }
 186
 187
 188 /// forward_bb() takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 189 /// representing all squares along the line in front of the square, from the
 190 /// point of view of the given color. Definition of the table is:
 191 /// ForwardBB[c][s] = in_front_bb(c, s) & file_bb(s)
 192
 193 inline Bitboard forward_bb(Color c, Square s) {
 194   return ForwardBB[c][s];
 195 }
 196
 197
 198 /// pawn_attack_span() takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 199 /// representing all squares that can be attacked by a pawn of the given color
 200 /// when it moves along its file starting from the given square. Definition is:
 201 /// PawnAttackSpan[c][s] = in_front_bb(c, s) & adjacent_files_bb(s);
 202
 203 inline Bitboard pawn_attack_span(Color c, Square s) {
 204   return PawnAttackSpan[c][s];
 205 }
 206
 207
 208 /// passed_pawn_mask() takes a color and a square as input, and returns a
 209 /// bitboard mask which can be used to test if a pawn of the given color on
 210 /// the given square is a passed pawn. Definition of the table is:
 211 /// PassedPawnMask[c][s] = pawn_attack_span(c, s) | forward_bb(c, s)
 212
 213 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 214   return PassedPawnMask[c][s];
 215 }
 216
 217
 218 /// squares_of_color() returns a bitboard representing all squares with the same
 219 /// color of the given square.
 220
 221 inline Bitboard squares_of_color(Square s) {
 222   return DarkSquares & s ? DarkSquares : ~DarkSquares;
 223 }
 224
 225
 226 /// aligned() returns true if the squares s1, s2 and s3 are aligned
 227 /// either on a straight or on a diagonal line.
 228
 229 inline bool aligned(Square s1, Square s2, Square s3) {
 230   return LineBB[s1][s2] & s3;
 231 }
 232
 233
 234 /// Functions for computing sliding attack bitboards. Function attacks_bb() takes
 235 /// a square and a bitboard of occupied squares as input, and returns a bitboard
 236 /// representing all squares attacked by Pt (bishop or rook) on the given square.
 237 template<PieceType Pt>
 238 FORCE_INLINE unsigned magic_index(Square s, Bitboard occ) {
 239
 240   Bitboard* const Masks  = Pt == ROOK ? RMasks  : BMasks;
 241   Bitboard* const Magics = Pt == ROOK ? RMagics : BMagics;
 242   unsigned* const Shifts = Pt == ROOK ? RShifts : BShifts;
 243
 244   if (HasPext)
 245       return unsigned(_pext_u64(occ, Masks[s]));
 246
 247   if (Is64Bit)
 248       return unsigned(((occ & Masks[s]) * Magics[s]) >> Shifts[s]);
 249
 250   unsigned lo = unsigned(occ) & unsigned(Masks[s]);
 251   unsigned hi = unsigned(occ >> 32) & unsigned(Masks[s] >> 32);
 252   return (lo * unsigned(Magics[s]) ^ hi * unsigned(Magics[s] >> 32)) >> Shifts[s];
 253 }
 254
 255 template<PieceType Pt>
 256 inline Bitboard attacks_bb(Square s, Bitboard occ) {
 257   return (Pt == ROOK ? RAttacks : BAttacks)[s][magic_index<Pt>(s, occ)];
 258 }
 259
 260 inline Bitboard attacks_bb(Piece pc, Square s, Bitboard occ) {
 261
 262   switch (type_of(pc))
 263   {
 264   case BISHOP: return attacks_bb<BISHOP>(s, occ);
 265   case ROOK  : return attacks_bb<ROOK>(s, occ);
 266   case QUEEN : return attacks_bb<BISHOP>(s, occ) | attacks_bb<ROOK>(s, occ);
 267   default    : return StepAttacksBB[pc][s];
 268   }
 269 }
 270
 271 /// lsb()/msb() finds the least/most significant bit in a non-zero bitboard.
 272 /// pop_lsb() finds and clears the least significant bit in a non-zero bitboard.
 273
 274 #ifdef USE_BSFQ
 275
 276 #  if defined(_MSC_VER) && !defined(__INTEL_COMPILER)
 277
 278 FORCE_INLINE Square lsb(Bitboard b) {
 279   unsigned long idx;
 280   _BitScanForward64(&idx, b);
 281   return (Square) idx;
 282 }
 283
 284 FORCE_INLINE Square msb(Bitboard b) {
 285   unsigned long idx;
 286   _BitScanReverse64(&idx, b);
 287   return (Square) idx;
 288 }
 289
 290 #  elif defined(__arm__)
 291
 292 FORCE_INLINE int lsb32(uint32_t v) {
 293   __asm__("rbit %0, %1" : "=r"(v) : "r"(v));
 294   return __builtin_clz(v);
 295 }
 296
 297 FORCE_INLINE Square msb(Bitboard b) {
 298   return (Square) (63 - __builtin_clzll(b));
 299 }
 300
 301 FORCE_INLINE Square lsb(Bitboard b) {
 302   return (Square) (uint32_t(b) ? lsb32(uint32_t(b)) : 32 + lsb32(uint32_t(b >> 32)));
 303 }
 304
 305 #  else
 306
 307 FORCE_INLINE Square lsb(Bitboard b) { // Assembly code by Heinz van Saanen
 308   Bitboard idx;
 309   __asm__("bsfq %1, %0": "=r"(idx): "rm"(b) );
 310   return (Square) idx;
 311 }
 312
 313 FORCE_INLINE Square msb(Bitboard b) {
 314   Bitboard idx;
 315   __asm__("bsrq %1, %0": "=r"(idx): "rm"(b) );
 316   return (Square) idx;
 317 }
 318
 319 #  endif
 320
 321 FORCE_INLINE Square pop_lsb(Bitboard* b) {
 322   const Square s = lsb(*b);
 323   *b &= *b - 1;
 324   return s;
 325 }
 326
 327 #else // if defined(USE_BSFQ)
 328
 329 extern Square msb(Bitboard b);
 330 extern Square lsb(Bitboard b);
 331 extern Square pop_lsb(Bitboard* b);
 332
 333 #endif
 334
 335 /// frontmost_sq() and backmost_sq() find the square corresponding to the
 336 /// most/least advanced bit relative to the given color.
 337
 338 inline Square frontmost_sq(Color c, Bitboard b) { return c == WHITE ? msb(b) : lsb(b); }
 339 inline Square  backmost_sq(Color c, Bitboard b) { return c == WHITE ? lsb(b) : msb(b); }
 340
 341 #endif // #ifndef BITBOARD_H_INCLUDED