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   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20
  21 #if !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)
  22 #define BITBOARD_H_INCLUDED
  23
  24
  25 ////
  26 //// Defines
  27 ////
  28
  29 // Comment following define if you prefer manually adjust
  30 // platform macros defined below
  31 #define AUTO_CONFIGURATION
  32
  33 // Quiet a warning on Intel compiler
  34 #if !defined(__SIZEOF_INT__ )
  35 #define __SIZEOF_INT__ 0
  36 #endif
  37
  38 // Check for 64 bits for different compilers: Intel, MSVC and gcc
  39 #if defined(__x86_64) || defined(_WIN64) || (__SIZEOF_INT__ > 4)
  40 #define IS_64BIT
  41 #endif
  42
  43 #if !defined(AUTO_CONFIGURATION) || defined(IS_64BIT)
  44
  45 //#define USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS
  46 //#define USE_32BIT_ATTACKS
  47 #define USE_FOLDED_BITSCAN
  48
  49 #define BITCOUNT_SWAR_64
  50 //#define BITCOUNT_SWAR_32
  51 //#define BITCOUNT_LOOP
  52
  53 #else
  54
  55 #define USE_32BIT_ATTACKS
  56 #define USE_FOLDED_BITSCAN
  57 #define BITCOUNT_SWAR_32
  58
  59 #endif
  60
  61 ////
  62 //// Includes
  63 ////
  64
  65 #include "direction.h"
  66 #include "piece.h"
  67 #include "square.h"
  68 #include "types.h"
  69
  70
  71 ////
  72 //// Types
  73 ////
  74
  75 typedef uint64_t Bitboard;
  76
  77
  78 ////
  79 //// Constants and variables
  80 ////
  81
  82 const Bitboard EmptyBoardBB = 0ULL;
  83
  84 const Bitboard WhiteSquaresBB = 0x55AA55AA55AA55AAULL;
  85 const Bitboard BlackSquaresBB = 0xAA55AA55AA55AA55ULL;
  86
  87 extern const Bitboard SquaresByColorBB[2];
  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 extern const Bitboard FileBB[8];
  99 extern const Bitboard NeighboringFilesBB[8];
 100 extern const Bitboard ThisAndNeighboringFilesBB[8];
 101
 102 const Bitboard Rank1BB = 0xFFULL;
 103 const Bitboard Rank2BB = 0xFF00ULL;
 104 const Bitboard Rank3BB = 0xFF0000ULL;
 105 const Bitboard Rank4BB = 0xFF000000ULL;
 106 const Bitboard Rank5BB = 0xFF00000000ULL;
 107 const Bitboard Rank6BB = 0xFF0000000000ULL;
 108 const Bitboard Rank7BB = 0xFF000000000000ULL;
 109 const Bitboard Rank8BB = 0xFF00000000000000ULL;
 110
 111 extern const Bitboard RankBB[8];
 112 extern const Bitboard RelativeRankBB[2][8];
 113 extern const Bitboard InFrontBB[2][8];
 114
 115 extern Bitboard SetMaskBB[64];
 116 extern Bitboard ClearMaskBB[64];
 117
 118 extern Bitboard StepAttackBB[16][64];
 119 extern Bitboard RayBB[64][8];
 120 extern Bitboard BetweenBB[64][64];
 121
 122 extern Bitboard PassedPawnMask[2][64];
 123 extern Bitboard OutpostMask[2][64];
 124
 125 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 126 extern Bitboard RankAttacks[8][64], FileAttacks[8][64];
 127 #else
 128 extern const uint64_t RMult[64];
 129 extern const int RShift[64];
 130 extern Bitboard RMask[64];
 131 extern int RAttackIndex[64];
 132 extern Bitboard RAttacks[0x19000];
 133 #endif // defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 134
 135 extern const uint64_t BMult[64];
 136 extern const int BShift[64];
 137 extern Bitboard BMask[64];
 138 extern int BAttackIndex[64];
 139 extern Bitboard BAttacks[0x1480];
 140
 141 extern Bitboard BishopPseudoAttacks[64];
 142 extern Bitboard RookPseudoAttacks[64];
 143 extern Bitboard QueenPseudoAttacks[64];
 144
 145
 146 ////
 147 //// Inline functions
 148 ////
 149
 150 /// Functions for testing whether a given bit is set in a bitboard, and for
 151 /// setting and clearing bits.
 152
 153 inline Bitboard bit_is_set(Bitboard b, Square s) {
 154   return b & SetMaskBB[s];
 155 }
 156
 157 inline void set_bit(Bitboard *b, Square s) {
 158   *b |= SetMaskBB[s];
 159 }
 160
 161 inline void clear_bit(Bitboard *b, Square s) {
 162   *b &= ClearMaskBB[s];
 163 }
 164
 165
 166 /// rank_bb() and file_bb() gives a bitboard containing all squares on a given
 167 /// file or rank.  It is also possible to pass a square as input to these
 168 /// functions.
 169
 170 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
 171   return RankBB[r];
 172 }
 173
 174 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
 175   return rank_bb(square_rank(s));
 176 }
 177
 178 inline Bitboard file_bb(File f) {
 179   return FileBB[f];
 180 }
 181
 182 inline Bitboard file_bb(Square s) {
 183   return file_bb(square_file(s));
 184 }
 185
 186
 187 /// neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and returns a
 188 /// bitboard representing all squares on the neighboring files.
 189
 190 inline Bitboard neighboring_files_bb(File f) {
 191   return NeighboringFilesBB[f];
 192 }
 193
 194 inline Bitboard neighboring_files_bb(Square s) {
 195   return neighboring_files_bb(square_file(s));
 196 }
 197
 198
 199 /// this_and_neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and
 200 /// returns a bitboard representing all squares on the given and neighboring
 201 /// files.
 202
 203 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(File f) {
 204   return ThisAndNeighboringFilesBB[f];
 205 }
 206
 207 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(Square s) {
 208   return this_and_neighboring_files_bb(square_file(s));
 209 }
 210
 211
 212 /// relative_rank_bb() takes a color and a rank as input, and returns a bitboard
 213 /// representing all squares on the given rank from the given color's point of
 214 /// view.  For instance, relative_rank_bb(WHITE, 7) gives all squares on the
 215 /// 7th rank, while relative_rank_bb(BLACK, 7) gives all squares on the 2nd
 216 /// rank.
 217
 218 inline Bitboard relative_rank_bb(Color c, Rank r) {
 219   return RelativeRankBB[c][r];
 220 }
 221
 222
 223 /// in_front_bb() takes a color and a rank or square as input, and returns a
 224 /// bitboard representing all the squares on all ranks in front of the rank
 225 /// (or square), from the given color's point of view.  For instance,
 226 /// in_front_bb(WHITE, RANK_5) will give all squares on ranks 6, 7 and 8, while
 227 /// in_front_bb(BLACK, SQ_D3) will give all squares on ranks 1 and 2.
 228
 229 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 230   return InFrontBB[c][r];
 231 }
 232
 233 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Square s) {
 234   return in_front_bb(c, square_rank(s));
 235 }
 236
 237
 238 /// ray_bb() gives a bitboard representing all squares along the ray in a
 239 /// given direction from a given square.
 240
 241 inline Bitboard ray_bb(Square s, SignedDirection d) {
 242   return RayBB[s][d];
 243 }
 244
 245
 246 /// Functions for computing sliding attack bitboards.  rook_attacks_bb(),
 247 /// bishop_attacks_bb() and queen_attacks_bb() all take a square and a
 248 /// bitboard of occupied squares as input, and return a bitboard representing
 249 /// all squares attacked by a rook, bishop or queen on the given square.
 250
 251 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 252
 253 inline Bitboard file_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 254   Bitboard b = (blockers >> square_file(s)) & 0x01010101010100ULL;
 255   return
 256     FileAttacks[square_rank(s)][(b*0xd6e8802041d0c441ULL)>>58] & file_bb(s);
 257 }
 258
 259 inline Bitboard rank_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 260   Bitboard b = (blockers >> ((s & 56) + 1)) & 63;
 261   return RankAttacks[square_file(s)][b] & rank_bb(s);
 262 }
 263
 264 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 265   return file_attacks_bb(s, blockers) | rank_attacks_bb(s, blockers);
 266 }
 267
 268 #elif defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 269
 270 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 271   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 272   return RAttacks[RAttackIndex[s] +
 273                   (unsigned(int(b) * int(RMult[s]) ^
 274                             int(b >> 32) * int(RMult[s] >> 32))
 275                    >> RShift[s])];
 276 }
 277
 278 #else
 279
 280 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 281   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 282   return RAttacks[RAttackIndex[s] + ((b * RMult[s]) >> RShift[s])];
 283 }
 284
 285 #endif
 286
 287 #if defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 288
 289 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 290   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 291   return BAttacks[BAttackIndex[s] +
 292                   (unsigned(int(b) * int(BMult[s]) ^
 293                             int(b >> 32) * int(BMult[s] >> 32))
 294                    >> BShift[s])];
 295 }
 296
 297 #else // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 298
 299 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 300   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 301   return BAttacks[BAttackIndex[s] + ((b * BMult[s]) >> BShift[s])];
 302 }
 303
 304 #endif // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 305
 306 inline Bitboard queen_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 307   return rook_attacks_bb(s, blockers) | bishop_attacks_bb(s, blockers);
 308 }
 309
 310
 311 /// squares_between returns a bitboard representing all squares between
 312 /// two squares.  For instance, squares_between(SQ_C4, SQ_F7) returns a
 313 /// bitboard with the bits for square d5 and e6 set.  If s1 and s2 are not
 314 /// on the same line, file or diagonal, EmptyBoardBB is returned.
 315
 316 inline Bitboard squares_between(Square s1, Square s2) {
 317   return BetweenBB[s1][s2];
 318 }
 319
 320
 321 /// squares_in_front_of takes a color and a square as input, and returns a
 322 /// bitboard representing all squares along the line in front of the square,
 323 /// from the point of view of the given color.  For instance,
 324 /// squares_in_front_of(BLACK, SQ_E4) returns a bitboard with the squares
 325 /// e3, e2 and e1 set.
 326
 327 inline Bitboard squares_in_front_of(Color c, Square s) {
 328   return in_front_bb(c, s) & file_bb(s);
 329 }
 330
 331
 332 /// squares_behind is similar to squares_in_front, but returns the squares
 333 /// behind the square instead of in front of the square.
 334
 335 inline Bitboard squares_behind(Color c, Square s) {
 336   return in_front_bb(opposite_color(c), s) & file_bb(s);
 337 }
 338
 339
 340 /// passed_pawn_mask takes a color and a square as input, and returns a
 341 /// bitboard mask which can be used to test if a pawn of the given color on
 342 /// the given square is a passed pawn.
 343
 344 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 345   return PassedPawnMask[c][s];
 346 }
 347
 348
 349 /// outpost_mask takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 350 /// mask which can be used to test whether a piece on the square can possibly
 351 /// be driven away by an enemy pawn.
 352
 353 inline Bitboard outpost_mask(Color c, Square s) {
 354   return OutpostMask[c][s];
 355 }
 356
 357
 358 /// isolated_pawn_mask takes a square as input, and returns a bitboard mask
 359 /// which can be used to test whether a pawn on the given square is isolated.
 360
 361 inline Bitboard isolated_pawn_mask(Square s) {
 362   return neighboring_files_bb(s);
 363 }
 364
 365
 366 /// count_1s() counts the number of nonzero bits in a bitboard.
 367
 368 #if defined(BITCOUNT_LOOP)
 369
 370 inline int count_1s(Bitboard b) {
 371   int r;
 372   for(r = 0; b; r++, b &= b - 1);
 373   return r;
 374 }
 375
 376 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 377   return count_1s(b);
 378 }
 379
 380 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_32)
 381
 382 inline int count_1s(Bitboard b) {
 383   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 384   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 385   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 386   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 387   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 388   v = (v + (v >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 389   w = (w + (w >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 390   v = ((v+w) * 0x01010101) >> 24; // mul is fast on amd procs
 391   return int(v);
 392 }
 393
 394 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 395   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 396   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 397   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 398   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 399   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 400   v = ((v+w) * 0x11111111) >> 28;
 401   return int(v);
 402 }
 403
 404 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_64)
 405
 406 inline int count_1s(Bitboard b) {
 407   b -= ((b>>1) & 0x5555555555555555ULL);
 408   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 409   b = ((b>>4) + b) & 0x0F0F0F0F0F0F0F0FULL;
 410   b *= 0x0101010101010101ULL;
 411   return int(b >> 56);
 412 }
 413
 414 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 415   b -= (b>>1) & 0x5555555555555555ULL;
 416   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 417   b *= 0x1111111111111111ULL;
 418   return int(b >> 60);
 419 }
 420
 421 #endif // BITCOUNT
 422
 423
 424 ////
 425 //// Prototypes
 426 ////
 427
 428 extern void print_bitboard(Bitboard b);
 429 extern void init_bitboards();
 430 extern Square first_1(Bitboard b);
 431 extern Square pop_1st_bit(Bitboard *b);
 432
 433
 434 #endif // !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)