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 const Bitboard SquaresByColorBB[2] = { BlackSquaresBB, WhiteSquaresBB };
  88
  89 const Bitboard FileABB = 0x0101010101010101ULL;
  90 const Bitboard FileBBB = 0x0202020202020202ULL;
  91 const Bitboard FileCBB = 0x0404040404040404ULL;
  92 const Bitboard FileDBB = 0x0808080808080808ULL;
  93 const Bitboard FileEBB = 0x1010101010101010ULL;
  94 const Bitboard FileFBB = 0x2020202020202020ULL;
  95 const Bitboard FileGBB = 0x4040404040404040ULL;
  96 const Bitboard FileHBB = 0x8080808080808080ULL;
  97
  98 const Bitboard FileBB[8] = {
  99   FileABB, FileBBB, FileCBB, FileDBB, FileEBB, FileFBB, FileGBB, FileHBB
 100 };
 101
 102 const Bitboard NeighboringFilesBB[8] = {
 103   FileBBB, FileABB|FileCBB, FileBBB|FileDBB, FileCBB|FileEBB,
 104   FileDBB|FileFBB, FileEBB|FileGBB, FileFBB|FileHBB, FileGBB
 105 };
 106
 107 const Bitboard ThisAndNeighboringFilesBB[8] = {
 108   FileABB|FileBBB, FileABB|FileBBB|FileCBB,
 109   FileBBB|FileCBB|FileDBB, FileCBB|FileDBB|FileEBB,
 110   FileDBB|FileEBB|FileFBB, FileEBB|FileFBB|FileGBB,
 111   FileFBB|FileGBB|FileHBB, FileGBB|FileHBB
 112 };
 113
 114 const Bitboard Rank1BB = 0xFFULL;
 115 const Bitboard Rank2BB = 0xFF00ULL;
 116 const Bitboard Rank3BB = 0xFF0000ULL;
 117 const Bitboard Rank4BB = 0xFF000000ULL;
 118 const Bitboard Rank5BB = 0xFF00000000ULL;
 119 const Bitboard Rank6BB = 0xFF0000000000ULL;
 120 const Bitboard Rank7BB = 0xFF000000000000ULL;
 121 const Bitboard Rank8BB = 0xFF00000000000000ULL;
 122
 123 const Bitboard RankBB[8] = {
 124   Rank1BB, Rank2BB, Rank3BB, Rank4BB, Rank5BB, Rank6BB, Rank7BB, Rank8BB
 125 };
 126
 127 const Bitboard RelativeRankBB[2][8] = {
 128   { Rank1BB, Rank2BB, Rank3BB, Rank4BB, Rank5BB, Rank6BB, Rank7BB, Rank8BB },
 129   { Rank8BB, Rank7BB, Rank6BB, Rank5BB, Rank4BB, Rank3BB, Rank2BB, Rank1BB }
 130 };
 131
 132 const Bitboard InFrontBB[2][8] = {
 133   { Rank2BB | Rank3BB | Rank4BB | Rank5BB | Rank6BB | Rank7BB | Rank8BB,
 134     Rank3BB | Rank4BB | Rank5BB | Rank6BB | Rank7BB | Rank8BB,
 135     Rank4BB | Rank5BB | Rank6BB | Rank7BB | Rank8BB,
 136     Rank5BB | Rank6BB | Rank7BB | Rank8BB,
 137     Rank6BB | Rank7BB | Rank8BB,
 138     Rank7BB | Rank8BB,
 139     Rank8BB,
 140     EmptyBoardBB
 141   },
 142   { EmptyBoardBB,
 143     Rank1BB,
 144     Rank2BB | Rank1BB,
 145     Rank3BB | Rank2BB | Rank1BB,
 146     Rank4BB | Rank3BB | Rank2BB | Rank1BB,
 147     Rank5BB | Rank4BB | Rank3BB | Rank2BB | Rank1BB,
 148     Rank6BB | Rank5BB | Rank4BB | Rank3BB | Rank2BB | Rank1BB,
 149     Rank7BB | Rank6BB | Rank5BB | Rank4BB | Rank3BB | Rank2BB | Rank1BB
 150   }
 151 };
 152
 153 extern Bitboard SetMaskBB[65];
 154 extern Bitboard ClearMaskBB[65];
 155
 156 extern Bitboard StepAttackBB[16][64];
 157 extern Bitboard RayBB[64][8];
 158 extern Bitboard BetweenBB[64][64];
 159
 160 extern Bitboard PassedPawnMask[2][64];
 161 extern Bitboard OutpostMask[2][64];
 162
 163 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 164
 165 extern Bitboard RankAttacks[8][64], FileAttacks[8][64];
 166
 167 #else
 168
 169 extern const uint64_t RMult[64];
 170 extern const int RShift[64];
 171 extern Bitboard RMask[64];
 172 extern int RAttackIndex[64];
 173 extern Bitboard RAttacks[0x19000];
 174
 175 #endif // defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 176
 177 extern const uint64_t BMult[64];
 178 extern const int BShift[64];
 179 extern Bitboard BMask[64];
 180 extern int BAttackIndex[64];
 181 extern Bitboard BAttacks[0x1480];
 182
 183 extern Bitboard BishopPseudoAttacks[64];
 184 extern Bitboard RookPseudoAttacks[64];
 185 extern Bitboard QueenPseudoAttacks[64];
 186
 187
 188 ////
 189 //// Inline functions
 190 ////
 191
 192 /// Functions for testing whether a given bit is set in a bitboard, and for
 193 /// setting and clearing bits.
 194
 195 inline Bitboard bit_is_set(Bitboard b, Square s) {
 196   return b & SetMaskBB[s];
 197 }
 198
 199 inline void set_bit(Bitboard *b, Square s) {
 200   *b |= SetMaskBB[s];
 201 }
 202
 203 inline void clear_bit(Bitboard *b, Square s) {
 204   *b &= ClearMaskBB[s];
 205 }
 206
 207
 208 /// rank_bb() and file_bb() gives a bitboard containing all squares on a given
 209 /// file or rank.  It is also possible to pass a square as input to these
 210 /// functions.
 211
 212 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
 213   return RankBB[r];
 214 }
 215
 216 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
 217   return rank_bb(square_rank(s));
 218 }
 219
 220 inline Bitboard file_bb(File f) {
 221   return FileBB[f];
 222 }
 223
 224 inline Bitboard file_bb(Square s) {
 225   return file_bb(square_file(s));
 226 }
 227
 228
 229 /// neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and returns a
 230 /// bitboard representing all squares on the neighboring files.
 231
 232 inline Bitboard neighboring_files_bb(File f) {
 233   return NeighboringFilesBB[f];
 234 }
 235
 236 inline Bitboard neighboring_files_bb(Square s) {
 237   return neighboring_files_bb(square_file(s));
 238 }
 239
 240
 241 /// this_and_neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and
 242 /// returns a bitboard representing all squares on the given and neighboring
 243 /// files.
 244
 245 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(File f) {
 246   return ThisAndNeighboringFilesBB[f];
 247 }
 248
 249 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(Square s) {
 250   return this_and_neighboring_files_bb(square_file(s));
 251 }
 252
 253
 254 /// relative_rank_bb() takes a color and a rank as input, and returns a bitboard
 255 /// representing all squares on the given rank from the given color's point of
 256 /// view. For instance, relative_rank_bb(WHITE, 7) gives all squares on the
 257 /// 7th rank, while relative_rank_bb(BLACK, 7) gives all squares on the 2nd
 258 /// rank.
 259
 260 inline Bitboard relative_rank_bb(Color c, Rank r) {
 261   return RelativeRankBB[c][r];
 262 }
 263
 264
 265 /// in_front_bb() takes a color and a rank or square as input, and returns a
 266 /// bitboard representing all the squares on all ranks in front of the rank
 267 /// (or square), from the given color's point of view.  For instance,
 268 /// in_front_bb(WHITE, RANK_5) will give all squares on ranks 6, 7 and 8, while
 269 /// in_front_bb(BLACK, SQ_D3) will give all squares on ranks 1 and 2.
 270
 271 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 272   return InFrontBB[c][r];
 273 }
 274
 275 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Square s) {
 276   return in_front_bb(c, square_rank(s));
 277 }
 278
 279
 280 /// behind_bb() takes a color and a rank or square as input, and returns a
 281 /// bitboard representing all the squares on all ranks behind of the rank
 282 /// (or square), from the given color's point of view.
 283
 284 inline Bitboard behind_bb(Color c, Rank r) {
 285   return InFrontBB[opposite_color(c)][r];
 286 }
 287
 288 inline Bitboard behind_bb(Color c, Square s) {
 289   return in_front_bb(opposite_color(c), square_rank(s));
 290 }
 291
 292
 293 /// ray_bb() gives a bitboard representing all squares along the ray in a
 294 /// given direction from a given square.
 295
 296 inline Bitboard ray_bb(Square s, SignedDirection d) {
 297   return RayBB[s][d];
 298 }
 299
 300
 301 /// Functions for computing sliding attack bitboards.  rook_attacks_bb(),
 302 /// bishop_attacks_bb() and queen_attacks_bb() all take a square and a
 303 /// bitboard of occupied squares as input, and return a bitboard representing
 304 /// all squares attacked by a rook, bishop or queen on the given square.
 305
 306 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 307
 308 inline Bitboard file_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 309   Bitboard b = (blockers >> square_file(s)) & 0x01010101010100ULL;
 310   return
 311     FileAttacks[square_rank(s)][(b*0xd6e8802041d0c441ULL)>>58] & file_bb(s);
 312 }
 313
 314 inline Bitboard rank_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 315   Bitboard b = (blockers >> ((s & 56) + 1)) & 63;
 316   return RankAttacks[square_file(s)][b] & rank_bb(s);
 317 }
 318
 319 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 320   return file_attacks_bb(s, blockers) | rank_attacks_bb(s, blockers);
 321 }
 322
 323 #elif defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 324
 325 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 326   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 327   return RAttacks[RAttackIndex[s] +
 328                   (unsigned(int(b) * int(RMult[s]) ^
 329                             int(b >> 32) * int(RMult[s] >> 32))
 330                    >> RShift[s])];
 331 }
 332
 333 #else
 334
 335 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 336   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 337   return RAttacks[RAttackIndex[s] + ((b * RMult[s]) >> RShift[s])];
 338 }
 339
 340 #endif
 341
 342 #if defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 343
 344 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 345   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 346   return BAttacks[BAttackIndex[s] +
 347                   (unsigned(int(b) * int(BMult[s]) ^
 348                             int(b >> 32) * int(BMult[s] >> 32))
 349                    >> BShift[s])];
 350 }
 351
 352 #else // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 353
 354 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 355   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 356   return BAttacks[BAttackIndex[s] + ((b * BMult[s]) >> BShift[s])];
 357 }
 358
 359 #endif // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 360
 361 inline Bitboard queen_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 362   return rook_attacks_bb(s, blockers) | bishop_attacks_bb(s, blockers);
 363 }
 364
 365
 366 /// squares_between returns a bitboard representing all squares between
 367 /// two squares.  For instance, squares_between(SQ_C4, SQ_F7) returns a
 368 /// bitboard with the bits for square d5 and e6 set.  If s1 and s2 are not
 369 /// on the same line, file or diagonal, EmptyBoardBB is returned.
 370
 371 inline Bitboard squares_between(Square s1, Square s2) {
 372   return BetweenBB[s1][s2];
 373 }
 374
 375
 376 /// squares_in_front_of takes a color and a square as input, and returns a
 377 /// bitboard representing all squares along the line in front of the square,
 378 /// from the point of view of the given color.  For instance,
 379 /// squares_in_front_of(BLACK, SQ_E4) returns a bitboard with the squares
 380 /// e3, e2 and e1 set.
 381
 382 inline Bitboard squares_in_front_of(Color c, Square s) {
 383   return in_front_bb(c, s) & file_bb(s);
 384 }
 385
 386
 387 /// squares_behind is similar to squares_in_front, but returns the squares
 388 /// behind the square instead of in front of the square.
 389
 390 inline Bitboard squares_behind(Color c, Square s) {
 391   return in_front_bb(opposite_color(c), s) & file_bb(s);
 392 }
 393
 394
 395 /// passed_pawn_mask takes a color and a square as input, and returns a
 396 /// bitboard mask which can be used to test if a pawn of the given color on
 397 /// the given square is a passed pawn.
 398
 399 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 400   return PassedPawnMask[c][s];
 401 }
 402
 403
 404 /// outpost_mask takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 405 /// mask which can be used to test whether a piece on the square can possibly
 406 /// be driven away by an enemy pawn.
 407
 408 inline Bitboard outpost_mask(Color c, Square s) {
 409   return OutpostMask[c][s];
 410 }
 411
 412
 413 /// isolated_pawn_mask takes a square as input, and returns a bitboard mask
 414 /// which can be used to test whether a pawn on the given square is isolated.
 415
 416 inline Bitboard isolated_pawn_mask(Square s) {
 417   return neighboring_files_bb(s);
 418 }
 419
 420
 421 /// count_1s() counts the number of nonzero bits in a bitboard.
 422
 423 #if defined(BITCOUNT_LOOP)
 424
 425 inline int count_1s(Bitboard b) {
 426   int r;
 427   for(r = 0; b; r++, b &= b - 1);
 428   return r;
 429 }
 430
 431 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 432   return count_1s(b);
 433 }
 434
 435 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_32)
 436
 437 inline int count_1s(Bitboard b) {
 438   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 439   v -= (v >> 1) & 0x55555555; // 0-2 in 2 bits
 440   w -= (w >> 1) & 0x55555555;
 441   v = ((v >> 2) & 0x33333333) + (v & 0x33333333); // 0-4 in 4 bits
 442   w = ((w >> 2) & 0x33333333) + (w & 0x33333333);
 443   v = ((v >> 4) + v) & 0x0F0F0F0F; // 0-8 in 8 bits
 444   v += (((w >> 4) + w) & 0x0F0F0F0F);  // 0-16 in 8 bits
 445   v *= 0x01010101; // mul is fast on amd procs
 446   return int(v >> 24);
 447 }
 448
 449 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 450   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 451   v -= (v >> 1) & 0x55555555; // 0-2 in 2 bits
 452   w -= (w >> 1) & 0x55555555;
 453   v = ((v >> 2) & 0x33333333) + (v & 0x33333333); // 0-4 in 4 bits
 454   w = ((w >> 2) & 0x33333333) + (w & 0x33333333);
 455   v += w; // 0-8 in 4 bits
 456   v *= 0x11111111;
 457   return int(v >> 28);
 458 }
 459
 460 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_64)
 461
 462 inline int count_1s(Bitboard b) {
 463   b -= ((b>>1) & 0x5555555555555555ULL);
 464   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 465   b = ((b>>4) + b) & 0x0F0F0F0F0F0F0F0FULL;
 466   b *= 0x0101010101010101ULL;
 467   return int(b >> 56);
 468 }
 469
 470 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 471   b -= (b>>1) & 0x5555555555555555ULL;
 472   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 473   b *= 0x1111111111111111ULL;
 474   return int(b >> 60);
 475 }
 476
 477 #endif // BITCOUNT
 478
 479
 480 ////
 481 //// Prototypes
 482 ////
 483
 484 extern void print_bitboard(Bitboard b);
 485 extern void init_bitboards();
 486 extern Square first_1(Bitboard b);
 487 extern Square pop_1st_bit(Bitboard *b);
 488
 489
 490 #endif // !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)