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
  34 // Check for 64 bits for different compilers: Intel, MSVC and gcc
  35 #if defined(__x86_64) || defined(_WIN64) || (__SIZEOF_INT__ > 4)
  36 #define IS_64BIT
  37 #endif
  38
  39 #if !defined(AUTO_CONFIGURATION) || defined(IS_64BIT)
  40
  41 //#define USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS
  42 //#define USE_32BIT_ATTACKS
  43 #define USE_FOLDED_BITSCAN
  44
  45 #define BITCOUNT_SWAR_64
  46 //#define BITCOUNT_SWAR_32
  47 //#define BITCOUNT_LOOP
  48
  49 #else
  50
  51 #define USE_32BIT_ATTACKS
  52 #define USE_FOLDED_BITSCAN
  53 #define BITCOUNT_SWAR_32
  54
  55 #endif
  56
  57 ////
  58 //// Includes
  59 ////
  60
  61 #include "direction.h"
  62 #include "piece.h"
  63 #include "square.h"
  64 #include "types.h"
  65
  66
  67 ////
  68 //// Types
  69 ////
  70
  71 typedef uint64_t Bitboard;
  72
  73
  74 ////
  75 //// Constants and variables
  76 ////
  77
  78 const Bitboard EmptyBoardBB = 0ULL;
  79
  80 const Bitboard WhiteSquaresBB = 0x55AA55AA55AA55AAULL;
  81 const Bitboard BlackSquaresBB = 0xAA55AA55AA55AA55ULL;
  82
  83 extern const Bitboard SquaresByColorBB[2];
  84
  85 const Bitboard FileABB = 0x0101010101010101ULL;
  86 const Bitboard FileBBB = 0x0202020202020202ULL;
  87 const Bitboard FileCBB = 0x0404040404040404ULL;
  88 const Bitboard FileDBB = 0x0808080808080808ULL;
  89 const Bitboard FileEBB = 0x1010101010101010ULL;
  90 const Bitboard FileFBB = 0x2020202020202020ULL;
  91 const Bitboard FileGBB = 0x4040404040404040ULL;
  92 const Bitboard FileHBB = 0x8080808080808080ULL;
  93
  94 extern const Bitboard FileBB[8];
  95 extern const Bitboard NeighboringFilesBB[8];
  96 extern const Bitboard ThisAndNeighboringFilesBB[8];
  97
  98 const Bitboard Rank1BB = 0xFFULL;
  99 const Bitboard Rank2BB = 0xFF00ULL;
 100 const Bitboard Rank3BB = 0xFF0000ULL;
 101 const Bitboard Rank4BB = 0xFF000000ULL;
 102 const Bitboard Rank5BB = 0xFF00000000ULL;
 103 const Bitboard Rank6BB = 0xFF0000000000ULL;
 104 const Bitboard Rank7BB = 0xFF000000000000ULL;
 105 const Bitboard Rank8BB = 0xFF00000000000000ULL;
 106
 107 extern const Bitboard RankBB[8];
 108 extern const Bitboard RelativeRankBB[2][8];
 109 extern const Bitboard InFrontBB[2][8];
 110
 111 extern Bitboard SetMaskBB[64];
 112 extern Bitboard ClearMaskBB[64];
 113
 114 extern Bitboard StepAttackBB[16][64];
 115 extern Bitboard RayBB[64][8];
 116 extern Bitboard BetweenBB[64][64];
 117
 118 extern Bitboard PassedPawnMask[2][64];
 119 extern Bitboard OutpostMask[2][64];
 120
 121 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 122 extern Bitboard RankAttacks[8][64], FileAttacks[8][64];
 123 #else
 124 extern const uint64_t RMult[64];
 125 extern const int RShift[64];
 126 extern Bitboard RMask[64];
 127 extern int RAttackIndex[64];
 128 extern Bitboard RAttacks[0x19000];
 129 #endif // defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 130
 131 extern const uint64_t BMult[64];
 132 extern const int BShift[64];
 133 extern Bitboard BMask[64];
 134 extern int BAttackIndex[64];
 135 extern Bitboard BAttacks[0x1480];
 136
 137 extern Bitboard BishopPseudoAttacks[64];
 138 extern Bitboard RookPseudoAttacks[64];
 139 extern Bitboard QueenPseudoAttacks[64];
 140
 141
 142 ////
 143 //// Inline functions
 144 ////
 145
 146 /// Functions for testing whether a given bit is set in a bitboard, and for
 147 /// setting and clearing bits.
 148
 149 inline Bitboard set_mask_bb(Square s) {
 150   //  return 1ULL << s;
 151   return SetMaskBB[s];
 152 }
 153
 154 inline Bitboard clear_mask_bb(Square s) {
 155   //  return ~set_mask_bb(s);
 156   return ClearMaskBB[s];
 157 }
 158
 159 inline Bitboard bit_is_set(Bitboard b, Square s) {
 160   return b & set_mask_bb(s);
 161 }
 162
 163 inline void set_bit(Bitboard *b, Square s) {
 164   *b |= set_mask_bb(s);
 165 }
 166
 167 inline void clear_bit(Bitboard *b, Square s) {
 168   *b &= clear_mask_bb(s);
 169 }
 170
 171
 172 /// rank_bb() and file_bb() gives a bitboard containing all squares on a given
 173 /// file or rank.  It is also possible to pass a square as input to these
 174 /// functions.
 175
 176 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
 177   return RankBB[r];
 178 }
 179
 180 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
 181   return rank_bb(square_rank(s));
 182 }
 183
 184 inline Bitboard file_bb(File f) {
 185   return FileBB[f];
 186 }
 187
 188 inline Bitboard file_bb(Square s) {
 189   return file_bb(square_file(s));
 190 }
 191
 192
 193 /// neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and returns a
 194 /// bitboard representing all squares on the neighboring files.
 195
 196 inline Bitboard neighboring_files_bb(File f) {
 197   return NeighboringFilesBB[f];
 198 }
 199
 200 inline Bitboard neighboring_files_bb(Square s) {
 201   return neighboring_files_bb(square_file(s));
 202 }
 203
 204
 205 /// this_and_neighboring_files_bb takes a file or a square as input, and
 206 /// returns a bitboard representing all squares on the given and neighboring
 207 /// files.
 208
 209 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(File f) {
 210   return ThisAndNeighboringFilesBB[f];
 211 }
 212
 213 inline Bitboard this_and_neighboring_files_bb(Square s) {
 214   return this_and_neighboring_files_bb(square_file(s));
 215 }
 216
 217
 218 /// relative_rank_bb() takes a color and a rank as input, and returns a bitboard
 219 /// representing all squares on the given rank from the given color's point of
 220 /// view.  For instance, relative_rank_bb(WHITE, 7) gives all squares on the
 221 /// 7th rank, while relative_rank_bb(BLACK, 7) gives all squares on the 2nd
 222 /// rank.
 223
 224 inline Bitboard relative_rank_bb(Color c, Rank r) {
 225   return RelativeRankBB[c][r];
 226 }
 227
 228
 229 /// in_front_bb() takes a color and a rank or square as input, and returns a
 230 /// bitboard representing all the squares on all ranks in front of the rank
 231 /// (or square), from the given color's point of view.  For instance,
 232 /// in_front_bb(WHITE, RANK_5) will give all squares on ranks 6, 7 and 8, while
 233 /// in_front_bb(BLACK, SQ_D3) will give all squares on ranks 1 and 2.
 234
 235 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 236   return InFrontBB[c][r];
 237 }
 238
 239 inline Bitboard in_front_bb(Color c, Square s) {
 240   return in_front_bb(c, square_rank(s));
 241 }
 242
 243
 244 /// ray_bb() gives a bitboard representing all squares along the ray in a
 245 /// given direction from a given square.
 246
 247 inline Bitboard ray_bb(Square s, SignedDirection d) {
 248   return RayBB[s][d];
 249 }
 250
 251
 252 /// Functions for computing sliding attack bitboards.  rook_attacks_bb(),
 253 /// bishop_attacks_bb() and queen_attacks_bb() all take a square and a
 254 /// bitboard of occupied squares as input, and return a bitboard representing
 255 /// all squares attacked by a rook, bishop or queen on the given square.
 256
 257 #if defined(USE_COMPACT_ROOK_ATTACKS)
 258
 259 inline Bitboard file_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 260   Bitboard b = (blockers >> square_file(s)) & 0x01010101010100ULL;
 261   return
 262     FileAttacks[square_rank(s)][(b*0xd6e8802041d0c441ULL)>>58] & file_bb(s);
 263 }
 264
 265 inline Bitboard rank_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 266   Bitboard b = (blockers >> ((s & 56) + 1)) & 63;
 267   return RankAttacks[square_file(s)][b] & rank_bb(s);
 268 }
 269
 270 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 271   return file_attacks_bb(s, blockers) | rank_attacks_bb(s, blockers);
 272 }
 273
 274 #elif defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 275
 276 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 277   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 278   return RAttacks[RAttackIndex[s] +
 279                   (unsigned(int(b) * int(RMult[s]) ^
 280                             int(b >> 32) * int(RMult[s] >> 32))
 281                    >> RShift[s])];
 282 }
 283
 284 #else
 285
 286 inline Bitboard rook_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 287   Bitboard b = blockers & RMask[s];
 288   return RAttacks[RAttackIndex[s] + ((b * RMult[s]) >> RShift[s])];
 289 }
 290
 291 #endif
 292
 293 #if defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 294
 295 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 296   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 297   return BAttacks[BAttackIndex[s] +
 298                   (unsigned(int(b) * int(BMult[s]) ^
 299                             int(b >> 32) * int(BMult[s] >> 32))
 300                    >> BShift[s])];
 301 }
 302
 303 #else // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 304
 305 inline Bitboard bishop_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 306   Bitboard b = blockers & BMask[s];
 307   return BAttacks[BAttackIndex[s] + ((b * BMult[s]) >> BShift[s])];
 308 }
 309
 310 #endif // defined(USE_32BIT_ATTACKS)
 311
 312 inline Bitboard queen_attacks_bb(Square s, Bitboard blockers) {
 313   return rook_attacks_bb(s, blockers) | bishop_attacks_bb(s, blockers);
 314 }
 315
 316
 317 /// squares_between returns a bitboard representing all squares between
 318 /// two squares.  For instance, squares_between(SQ_C4, SQ_F7) returns a
 319 /// bitboard with the bits for square d5 and e6 set.  If s1 and s2 are not
 320 /// on the same line, file or diagonal, EmptyBoardBB is returned.
 321
 322 inline Bitboard squares_between(Square s1, Square s2) {
 323   return BetweenBB[s1][s2];
 324 }
 325
 326
 327 /// squares_in_front_of takes a color and a square as input, and returns a
 328 /// bitboard representing all squares along the line in front of the square,
 329 /// from the point of view of the given color.  For instance,
 330 /// squares_in_front_of(BLACK, SQ_E4) returns a bitboard with the squares
 331 /// e3, e2 and e1 set.
 332
 333 inline Bitboard squares_in_front_of(Color c, Square s) {
 334   return in_front_bb(c, s) & file_bb(s);
 335 }
 336
 337
 338 /// squares_behind is similar to squares_in_front, but returns the squares
 339 /// behind the square instead of in front of the square.
 340
 341 inline Bitboard squares_behind(Color c, Square s) {
 342   return in_front_bb(opposite_color(c), s) & file_bb(s);
 343 }
 344
 345
 346 /// passed_pawn_mask takes a color and a square as input, and returns a
 347 /// bitboard mask which can be used to test if a pawn of the given color on
 348 /// the given square is a passed pawn.
 349
 350 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 351   return PassedPawnMask[c][s];
 352 }
 353
 354
 355 /// outpost_mask takes a color and a square as input, and returns a bitboard
 356 /// mask which can be used to test whether a piece on the square can possibly
 357 /// be driven away by an enemy pawn.
 358
 359 inline Bitboard outpost_mask(Color c, Square s) {
 360   return OutpostMask[c][s];
 361 }
 362
 363
 364 /// isolated_pawn_mask takes a square as input, and returns a bitboard mask
 365 /// which can be used to test whether a pawn on the given square is isolated.
 366
 367 inline Bitboard isolated_pawn_mask(Square s) {
 368   return neighboring_files_bb(s);
 369 }
 370
 371
 372 /// count_1s() counts the number of nonzero bits in a bitboard.
 373
 374 #if defined(BITCOUNT_LOOP)
 375
 376 inline int count_1s(Bitboard b) {
 377   int r;
 378   for(r = 0; b; r++, b &= b - 1);
 379   return r;
 380 }
 381
 382 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 383   return count_1s(b);
 384 }
 385
 386 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_32)
 387
 388 inline int count_1s(Bitboard b) {
 389   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 390   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 391   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 392   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 393   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 394   v = (v + (v >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 395   w = (w + (w >> 4)) & 0x0F0F0F0F;
 396   v = ((v+w) * 0x01010101) >> 24; // mul is fast on amd procs
 397   return int(v);
 398 }
 399
 400 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 401   unsigned w = unsigned(b >> 32), v = unsigned(b);
 402   v = v - ((v >> 1) & 0x55555555);
 403   w = w - ((w >> 1) & 0x55555555);
 404   v = (v & 0x33333333) + ((v >> 2) & 0x33333333);
 405   w = (w & 0x33333333) + ((w >> 2) & 0x33333333);
 406   v = ((v+w) * 0x11111111) >> 28;
 407   return int(v);
 408 }
 409
 410 #elif defined(BITCOUNT_SWAR_64)
 411
 412 inline int count_1s(Bitboard b) {
 413   b -= ((b>>1) & 0x5555555555555555ULL);
 414   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 415   b = ((b>>4) + b) & 0x0F0F0F0F0F0F0F0FULL;
 416   b *= 0x0101010101010101ULL;
 417   return int(b >> 56);
 418 }
 419
 420 inline int count_1s_max_15(Bitboard b) {
 421   b -= (b>>1) & 0x5555555555555555ULL;
 422   b = ((b>>2) & 0x3333333333333333ULL) + (b & 0x3333333333333333ULL);
 423   b *= 0x1111111111111111ULL;
 424   return int(b >> 60);
 425 }
 426
 427 #endif // BITCOUNT
 428
 429
 430 ////
 431 //// Prototypes
 432 ////
 433
 434 extern void print_bitboard(Bitboard b);
 435 extern void init_bitboards();
 436 extern Square first_1(Bitboard b);
 437 extern Square pop_1st_bit(Bitboard *b);
 438
 439
 440 #endif // !defined(BITBOARD_H_INCLUDED)