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

   1 /*
   2   Glaurung, a UCI chess playing engine.
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad
   4
   5   Glaurung is free software: you can redistribute it and/or modify
   6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8   (at your option) any later version.
   9
  10   Glaurung is distributed in the hope that it will be useful,
  11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13   GNU General Public License for more details.
  14
  15   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19
  20 #if !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)
  21 #define BITBOARD_H_INCLUDED
  22
  23
  24 ////
  25 //// Defines
  26 ////
  27
  28 //#define USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS
  29 //#define USE_32BIT_ATTACKS
  30 #define USE_FOLDED_BITSCAN
  31
  32 #define BITCOUNT_SWAR_64
  33 //#define BITCOUNT_SWAR_32
  34 //#define BITCOUNT_LOOP
  35
  36
  37
  38 ////
  39 //// Includes
  40 ////
  41
  42 #include "direction.h"
  43 #include "piece.h"
  44 #include "square.h"
  45 #include "types.h"
  46
  47
  48 ////
  49 //// Types
  50 ////
  51
  52 typedef uint64_t Bitboard;
  53
  54
  55 ////
  56 //// Constants and variables
  57 ////
  58
  59 const Bitboard EmptyBoardBB = 0ULL;
  60
  61 const Bitboard WhiteSquaresBB = 0x55AA55AA55AA55AAULL;
  62 const Bitboard BlackSquaresBB = 0xAA55AA55AA55AA55ULL;
  63
  64 extern const Bitboard SquaresByColorBB[2];
  65
  66 const Bitboard FileABB = 0x0101010101010101ULL;
  67 const Bitboard FileBBB = 0x0202020202020202ULL;
  68 const Bitboard FileCBB = 0x0404040404040404ULL;
  69 const Bitboard FileDBB = 0x0808080808080808ULL;
  70 const Bitboard FileEBB = 0x1010101010101010ULL;
  71 const Bitboard FileFBB = 0x2020202020202020ULL;
  72 const Bitboard FileGBB = 0x4040404040404040ULL;
  73 const Bitboard FileHBB = 0x8080808080808080ULL;
  74
  75 extern const Bitboard FileBB[8];
  76 extern const Bitboard NeighboringFilesBB[8];
  77 extern const Bitboard ThisAndNeighboringFilesBB[8];
  78
  79 const Bitboard Rank1BB = 0xFFULL;
  80 const Bitboard Rank2BB = 0xFF00ULL;
  81 const Bitboard Rank3BB = 0xFF0000ULL;
  82 const Bitboard Rank4BB = 0xFF000000ULL;
  83 const Bitboard Rank5BB = 0xFF00000000ULL;
  84 const Bitboard Rank6BB = 0xFF0000000000ULL;
  85 const Bitboard Rank7BB = 0xFF000000000000ULL;
  86 const Bitboard Rank8BB = 0xFF00000000000000ULL;
  87
  88 extern const Bitboard RankBB[8];
  89 extern const Bitboard RelativeRankBB[2][8];
  90 extern const Bitboard InFrontBB[2][8];
  91
  92 extern Bitboard SetMaskBB[64];
  93 extern Bitboard ClearMaskBB[64];
  94
  95 extern Bitboard StepAttackBB[16][64];
  96 extern Bitboard RayBB[64][8];
  97 extern Bitboard BetweenBB[64][64];
  98
  99 extern Bitboard PassedPawnMask[2][64];
 100 extern Bitboard OutpostMask[2][64];
 101
 102 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 103 extern Bitboard RankAttacks[8][64], FileAttacks[8][64];
 104 #else
 105 extern const uint64_t RMult[64];
 106 extern const int RShift[64];
 107 extern Bitboard RMask[64];
 108 extern int RAttackIndex[64];
 109 extern Bitboard RAttacks[0x19000];
 110 #endif // defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 111
 112 extern const uint64_t BMult[64];
 113 extern const int BShift[64];
 114 extern Bitboard BMask[64];
 115 extern int BAttackIndex[64];
 116 extern Bitboard BAttacks[0x1480];
 117
 118 extern Bitboard BishopPseudoAttacks[64];
 119 extern Bitboard RookPseudoAttacks[64];
 120 extern Bitboard QueenPseudoAttacks[64];
 121
 122
 123 ////
 124 //// Inline functions
 125 ////
 126
 127 /// Functions for testing whether a given bit is set in a bitboard, and for
 128 /// setting and clearing bits.
 129
 130 inline Bitboard set_mask_bb(Square s) {
 131   //  return 1ULL << s;
 132   return SetMaskBB[s];
 133 }
 134
 135 inline Bitboard clear_mask_bb(Square s) {
 136   //  return ~set_mask_bb(s);
 137   return ClearMaskBB[s];
 138 }
 139
 140 inline Bitboard bit_is_set(Bitboard b, Square s) {
 141   return b & set_mask_bb(s);
 142 }
 143
 144 inline void set_bit(Bitboard *b, Square s) {
 145   *b |= set_mask_bb(s);
 146 }
 147
 148 inline void clear_bit(Bitboard *b, Square s) {
 149   *b &= clear_mask_bb(s);
 150 }
 151
 152
 153 /// rank_bb() and file_bb() gives a bitboard containing all squares on a given
 154 /// file or rank.  It is also possible to pass a square as input to these
 155 /// functions.
 156
 157 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
 158   return RankBB[r];
 159 }
 160
 161 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
 162   return rank_bb(square_rank(s));
 163 }
 164
 165 inline Bitboard file_bb(File f) {
 166   return FileBB[f];
 167 }
 168
 169 inline Bitboard file_bb(Square s) {
 170   return file_bb(square_file(s));
 171 }
 172
 173
 174 /// neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and returns a
 175 /// bitboard representing all squares on the neighboring files.
 176
 177 inline Bitboard neighboring_files_bb(File f) {
 178   return NeighboringFilesBB[f];
 179 }
 180
 181 inline Bitboard neighboring_files_bb(Square s) {
 182   return neighboring_files_bb(square_file(s));
 183 }
 184
 185
 186 /// this_and_neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and
 187 /// returns a bitboard representing all squares on the given and neighboring
 188 /// files.
 189
 190 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(File f) {
 191   return ThisAndNeighboringFilesBB[f];
 192 }
 193
 194 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(Square s) {
 195   return this_and_neighboring_files_bb(square_file(s));
 196 }
 197
 198
 199 /// relative_rank_bb() takes a color and a rank as input, and returns a bitboard
 200 /// representing all squares on the given rank from the given color's point of
 201 /// view.  For instance, relative_rank_bb(WHITE, 7) gives all squares on the
 202 /// 7th rank, while relative_rank_bb(BLACK, 7) gives all squares on the 2nd
 203 /// rank.
 204
 205 inline Bitboard relative_rank_bb(Color c, Rank r) {
 206   return RelativeRankBB[c][r];
 207 }
 208
 209
 210 /// in_front_bb() takes a color and a rank or square as input, and returns a
 211 /// bitboard representing all the squares on all ranks in front of the rank
 212 /// (or square), from the given color's point of view.  For instance,
 213 /// in_front_bb(WHITE, RANK_5) will give all squares on ranks 6, 7 and 8, while
 214 /// in_front_bb(BLACK, SQ_D3) will give all squares on ranks 1 and 2.
 215
 216 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 217   return InFrontBB[c][r];
 218 }
 219
 220 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Square s) {
 221   return in_front_bb(c, square_rank(s));
 222 }
 223
 224
 225 /// ray_bb() gives a bitboard representing all squares along the ray in a
 226 /// given direction from a given square.
 227
 228 inline Bitboard ray_bb(Square s, SignedDirection d) {
 229   return RayBB[s][d];
 230 }
 231
 232
 233 /// Functions for computing sliding attack bitboards.  rook_attacks_bb(),
 234 /// bishop_attacks_bb() and queen_attacks_bb() all take a square and a
 235 /// bitboard of occupied squares as input, and return a bitboard representing
 236 /// all squares attacked by a rook, bishop or queen on the given square.
 237
 238 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 239
 240 inline Bitboard file_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 241   Bitboard b = (blockers >> square_file(s)) & 0x01010101010100ULL;
 242   return
 243     FileAttacks[square_rank(s)][(b*0xd6e8802041d0c441ULL)>>58] & file_bb(s);
 244 }
 245
 246 inline Bitboard rank_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 247   Bitboard b = (blockers >> ((s & 56) + 1)) & 63;
 248   return RankAttacks[square_file(s)][b] & rank_bb(s);
 249 }
 250
 251 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 252   return file_attacks_bb(s, blockers) | rank_attacks_bb(s, blockers);
 253 }
 254
 255 #elif defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 256
 257 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 258   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 259   return RAttacks[RAttackIndex[s] +
 260                   (unsigned(int(b) * int(RMult[s]) ^
 261                             int(b >> 32) * int(RMult[s] >> 32))
 262                    >> RShift[s])];
 263 }
 264
 265 #else
 266
 267 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 268   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 269   return RAttacks[RAttackIndex[s] + ((b * RMult[s]) >> RShift[s])];
 270 }
 271
 272 #endif
 273
 274 #if defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 275
 276 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 277   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 278   return BAttacks[BAttackIndex[s] +
 279                   (unsigned(int(b) * int(BMult[s]) ^
 280                             int(b >> 32) * int(BMult[s] >> 32))
 281                    >> BShift[s])];
 282 }
 283
 284 #else // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 285
 286 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 287   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 288   return BAttacks[BAttackIndex[s] + ((b * BMult[s]) >> BShift[s])];
 289 }
 290
 291 #endif // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 292
 293 inline Bitboard queen_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 294   return rook_attacks_bb(s, blockers) | bishop_attacks_bb(s, blockers);
 295 }
 296
 297
 298 /// squares_between returns a bitboard representing all squares between
 299 /// two squares.  For instance, squares_between(SQ_C4, SQ_F7) returns a
 300 /// bitboard with the bits for square d5 and e6 set.  If s1 and s2 are not
 301 /// on the same line, file or diagonal, EmptyBoardBB is returned.
 302
 303 inline Bitboard squares_between(Square s1, Square s2) {
 304   return BetweenBB[s1][s2];
 305 }
 306
 307
 308 /// squares_in_front_of takes a color and a square as input, and returns a
 309 /// bitboard representing all squares along the line in front of the square,
 310 /// from the point of view of the given color.  For instance,
 311 /// squares_in_front_of(BLACK, SQ_E4) returns a bitboard with the squares
 312 /// e3, e2 and e1 set.
 313
 314 inline Bitboard squares_in_front_of(Color c, Square s) {
 315   return in_front_bb(c, s) & file_bb(s);
 316 }
 317
 318
 319 /// squares_behind is similar to squares_in_front, but returns the squares
 320 /// behind the square instead of in front of the square.
 321
 322 inline Bitboard squares_behind(Color c, Square s) {
 323   return in_front_bb(opposite_color(c), s) & file_bb(s);
 324 }
 325
 326
 327 /// passed_pawn_mask takes a color and a square as input, and returns a
 328 /// bitboard mask which can be used to test if a pawn of the given color on
 329 /// the given square is a passed pawn.
 330
 331 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 332   return PassedPawnMask[c][s];
 333 }
 334
 335
 336 /// outpost_mask takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 337 /// mask which can be used to test whether a piece on the square can possibly
 338 /// be driven away by an enemy pawn.
 339
 340 inline Bitboard outpost_mask(Color c, Square s) {
 341   return OutpostMask[c][s];
 342 }
 343
 344
 345 /// isolated_pawn_mask takes a square as input, and returns a bitboard mask
 346 /// which can be used to test whether a pawn on the given square is isolated.
 347
 348 inline Bitboard isolated_pawn_mask(Square s) {
 349   return neighboring_files_bb(s);
 350 }
 351
 352
 353 /// count_1s() counts the number of nonzero bits in a bitboard.
 354
 355 #if defined(BITCOUNT_LOOP)
 356
 357 inline int count_1s(Bitboard b) {
 358   int r;
 359   for(r = 0; b; r++, b &= b - 1);
 360   return r;
 361 }
 362
 363 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 364   return count_1s(b);
 365 }
 366
 367 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_32)
 368
 369 inline int count_1s(Bitboard b) {
 370   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 371   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 372   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 373   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 374   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 375   v = (v + (v >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 376   w = (w + (w >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 377   v = ((v+w) * 0x01010101) >> 24; // mul is fast on amd procs
 378   return int(v);
 379 }
 380
 381 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 382   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 383   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 384   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 385   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 386   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 387   v = ((v+w) * 0x11111111) >> 28;
 388   return int(v);
 389 }
 390
 391 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_64)
 392
 393 inline int count_1s(Bitboard b) {
 394   b -= ((b>>1) & 0x5555555555555555ULL);
 395   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 396   b = ((b>>4) + b) & 0x0F0F0F0F0F0F0F0FULL;
 397   b *= 0x0101010101010101ULL;
 398   return int(b >> 56);
 399 }
 400
 401 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 402   b -= (b>>1) & 0x5555555555555555ULL;
 403   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 404   b *= 0x1111111111111111ULL;
 405   return int(b >> 60);
 406 }
 407
 408 #endif // BITCOUNT
 409
 410
 411 ////
 412 //// Prototypes
 413 ////
 414
 415 extern void print_bitboard(Bitboard b);
 416 extern void init_bitboards();
 417 extern Square first_1(Bitboard b);
 418 extern Square pop_1st_bit(Bitboard *b);
 419
 420
 421 #endif // !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)