git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/types.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) 2008-2012 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   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 #if !defined(TYPES_H_INCLUDED)
  21 #define TYPES_H_INCLUDED
  22
  23 /// For Linux and OSX configuration is done automatically using Makefile. To get
  24 /// started type 'make help'.
  25 ///
  26 /// For Windows, part of the configuration is detected automatically, but some
  27 /// switches need to be set manually:
  28 ///
  29 /// -DNDEBUG      | Disable debugging mode. Use always.
  30 ///
  31 /// -DNO_PREFETCH | Disable use of prefetch asm-instruction. A must if you want
  32 ///               | the executable to run on some very old machines.
  33 ///
  34 /// -DUSE_POPCNT  | Add runtime support for use of popcnt asm-instruction. Works
  35 ///               | only in 64-bit mode. For compiling requires hardware with
  36 ///               | popcnt support.
  37
  38 #include <cctype>
  39 #include <climits>
  40 #include <cstdlib>
  41
  42 #include "platform.h"
  43
  44 #if defined(_WIN64)
  45 #  include <intrin.h> // MSVC popcnt and bsfq instrinsics
  46 #  define IS_64BIT
  47 #  define USE_BSFQ
  48 #endif
  49
  50 #if defined(USE_POPCNT) && defined(_MSC_VER) && defined(__INTEL_COMPILER)
  51 #  include <nmmintrin.h> // Intel header for _mm_popcnt_u64() intrinsic
  52 #endif
  53
  54 #if defined(_MSC_VER) || defined(__INTEL_COMPILER)
  55 #  define CACHE_LINE_ALIGNMENT __declspec(align(64))
  56 #else
  57 #  define CACHE_LINE_ALIGNMENT  __attribute__ ((aligned(64)))
  58 #endif
  59
  60 #if defined(_MSC_VER)
  61 #  define FORCE_INLINE  __forceinline
  62 #elif defined(__GNUC__)
  63 #  define FORCE_INLINE  inline __attribute__((always_inline))
  64 #else
  65 #  define FORCE_INLINE  inline
  66 #endif
  67
  68 #if defined(USE_POPCNT)
  69 const bool HasPopCnt = true;
  70 #else
  71 const bool HasPopCnt = false;
  72 #endif
  73
  74 #if defined(IS_64BIT)
  75 const bool Is64Bit = true;
  76 #else
  77 const bool Is64Bit = false;
  78 #endif
  79
  80 typedef uint64_t Key;
  81 typedef uint64_t Bitboard;
  82
  83 const int MAX_MOVES      = 192;
  84 const int MAX_PLY        = 100;
  85 const int MAX_PLY_PLUS_2 = MAX_PLY + 2;
  86
  87 const Bitboard FileABB = 0x0101010101010101ULL;
  88 const Bitboard FileBBB = FileABB << 1;
  89 const Bitboard FileCBB = FileABB << 2;
  90 const Bitboard FileDBB = FileABB << 3;
  91 const Bitboard FileEBB = FileABB << 4;
  92 const Bitboard FileFBB = FileABB << 5;
  93 const Bitboard FileGBB = FileABB << 6;
  94 const Bitboard FileHBB = FileABB << 7;
  95
  96 const Bitboard Rank1BB = 0xFF;
  97 const Bitboard Rank2BB = Rank1BB << (8 * 1);
  98 const Bitboard Rank3BB = Rank1BB << (8 * 2);
  99 const Bitboard Rank4BB = Rank1BB << (8 * 3);
 100 const Bitboard Rank5BB = Rank1BB << (8 * 4);
 101 const Bitboard Rank6BB = Rank1BB << (8 * 5);
 102 const Bitboard Rank7BB = Rank1BB << (8 * 6);
 103 const Bitboard Rank8BB = Rank1BB << (8 * 7);
 104
 105
 106 /// A move needs 16 bits to be stored
 107 ///
 108 /// bit  0- 5: destination square (from 0 to 63)
 109 /// bit  6-11: origin square (from 0 to 63)
 110 /// bit 12-13: promotion piece type - 2 (from KNIGHT-2 to QUEEN-2)
 111 /// bit 14-15: special move flag: promotion (1), en passant (2), castle (3)
 112 ///
 113 /// Special cases are MOVE_NONE and MOVE_NULL. We can sneak these in because in
 114 /// any normal move destination square is always different from origin square
 115 /// while MOVE_NONE and MOVE_NULL have the same origin and destination square.
 116
 117 enum Move {
 118   MOVE_NONE = 0,
 119   MOVE_NULL = 65
 120 };
 121
 122 enum MoveType {
 123   NORMAL    = 0,
 124   PROMOTION = 1 << 14,
 125   ENPASSANT = 2 << 14,
 126   CASTLE    = 3 << 14
 127 };
 128
 129 enum CastleRight {  // Defined as in PolyGlot book hash key
 130   CASTLES_NONE = 0,
 131   WHITE_OO     = 1,
 132   WHITE_OOO    = 2,
 133   BLACK_OO     = 4,
 134   BLACK_OOO    = 8,
 135   ALL_CASTLES  = 15
 136 };
 137
 138 enum CastlingSide {
 139   KING_SIDE,
 140   QUEEN_SIDE
 141 };
 142
 143 enum ScaleFactor {
 144   SCALE_FACTOR_DRAW   = 0,
 145   SCALE_FACTOR_NORMAL = 64,
 146   SCALE_FACTOR_MAX    = 128,
 147   SCALE_FACTOR_NONE   = 255
 148 };
 149
 150 enum Bound {
 151   BOUND_NONE  = 0,
 152   BOUND_UPPER = 1,
 153   BOUND_LOWER = 2,
 154   BOUND_EXACT = BOUND_UPPER | BOUND_LOWER
 155 };
 156
 157 enum Value {
 158   VALUE_ZERO      = 0,
 159   VALUE_DRAW      = 0,
 160   VALUE_KNOWN_WIN = 15000,
 161   VALUE_MATE      = 30000,
 162   VALUE_INFINITE  = 30001,
 163   VALUE_NONE      = 30002,
 164
 165   VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  =  VALUE_MATE - MAX_PLY,
 166   VALUE_MATED_IN_MAX_PLY = -VALUE_MATE + MAX_PLY,
 167
 168   VALUE_ENSURE_INTEGER_SIZE_P = INT_MAX,
 169   VALUE_ENSURE_INTEGER_SIZE_N = INT_MIN
 170 };
 171
 172 enum PieceType {
 173   NO_PIECE_TYPE = 0, ALL_PIECES = 0,
 174   PAWN = 1, KNIGHT = 2, BISHOP = 3, ROOK = 4, QUEEN = 5, KING = 6
 175 };
 176
 177 enum Piece {
 178   NO_PIECE = 16, // color_of(NO_PIECE) == NO_COLOR
 179   W_PAWN = 1, W_KNIGHT =  2, W_BISHOP =  3, W_ROOK =  4, W_QUEEN =  5, W_KING =  6,
 180   B_PAWN = 9, B_KNIGHT = 10, B_BISHOP = 11, B_ROOK = 12, B_QUEEN = 13, B_KING = 14
 181 };
 182
 183 enum Color {
 184   WHITE, BLACK, NO_COLOR
 185 };
 186
 187 enum Depth {
 188
 189   ONE_PLY = 2,
 190
 191   DEPTH_ZERO          =  0 * ONE_PLY,
 192   DEPTH_QS_CHECKS     = -1 * ONE_PLY,
 193   DEPTH_QS_NO_CHECKS  = -2 * ONE_PLY,
 194   DEPTH_QS_RECAPTURES = -5 * ONE_PLY,
 195
 196   DEPTH_NONE = -127 * ONE_PLY
 197 };
 198
 199 enum Square {
 200   SQ_A1, SQ_B1, SQ_C1, SQ_D1, SQ_E1, SQ_F1, SQ_G1, SQ_H1,
 201   SQ_A2, SQ_B2, SQ_C2, SQ_D2, SQ_E2, SQ_F2, SQ_G2, SQ_H2,
 202   SQ_A3, SQ_B3, SQ_C3, SQ_D3, SQ_E3, SQ_F3, SQ_G3, SQ_H3,
 203   SQ_A4, SQ_B4, SQ_C4, SQ_D4, SQ_E4, SQ_F4, SQ_G4, SQ_H4,
 204   SQ_A5, SQ_B5, SQ_C5, SQ_D5, SQ_E5, SQ_F5, SQ_G5, SQ_H5,
 205   SQ_A6, SQ_B6, SQ_C6, SQ_D6, SQ_E6, SQ_F6, SQ_G6, SQ_H6,
 206   SQ_A7, SQ_B7, SQ_C7, SQ_D7, SQ_E7, SQ_F7, SQ_G7, SQ_H7,
 207   SQ_A8, SQ_B8, SQ_C8, SQ_D8, SQ_E8, SQ_F8, SQ_G8, SQ_H8,
 208   SQ_NONE,
 209
 210   DELTA_N =  8,
 211   DELTA_E =  1,
 212   DELTA_S = -8,
 213   DELTA_W = -1,
 214
 215   DELTA_NN = DELTA_N + DELTA_N,
 216   DELTA_NE = DELTA_N + DELTA_E,
 217   DELTA_SE = DELTA_S + DELTA_E,
 218   DELTA_SS = DELTA_S + DELTA_S,
 219   DELTA_SW = DELTA_S + DELTA_W,
 220   DELTA_NW = DELTA_N + DELTA_W
 221 };
 222
 223 enum File {
 224   FILE_A, FILE_B, FILE_C, FILE_D, FILE_E, FILE_F, FILE_G, FILE_H
 225 };
 226
 227 enum Rank {
 228   RANK_1, RANK_2, RANK_3, RANK_4, RANK_5, RANK_6, RANK_7, RANK_8
 229 };
 230
 231
 232 /// Score enum keeps a midgame and an endgame value in a single integer (enum),
 233 /// first LSB 16 bits are used to store endgame value, while upper bits are used
 234 /// for midgame value. Compiler is free to choose the enum type as long as can
 235 /// keep its data, so ensure Score to be an integer type.
 236 enum Score {
 237   SCORE_ZERO = 0,
 238   SCORE_ENSURE_INTEGER_SIZE_P = INT_MAX,
 239   SCORE_ENSURE_INTEGER_SIZE_N = INT_MIN
 240 };
 241
 242 inline Score make_score(int mg, int eg) { return Score((mg << 16) + eg); }
 243
 244 /// Extracting the signed lower and upper 16 bits it not so trivial because
 245 /// according to the standard a simple cast to short is implementation defined
 246 /// and so is a right shift of a signed integer.
 247 inline Value mg_value(Score s) { return Value(((s + 32768) & ~0xffff) / 0x10000); }
 248
 249 /// On Intel 64 bit we have a small speed regression with the standard conforming
 250 /// version, so use a faster code in this case that, although not 100% standard
 251 /// compliant it seems to work for Intel and MSVC.
 252 #if defined(IS_64BIT) && (!defined(__GNUC__) || defined(__INTEL_COMPILER))
 253
 254 inline Value eg_value(Score s) { return Value(int16_t(s & 0xffff)); }
 255
 256 #else
 257
 258 inline Value eg_value(Score s) {
 259   return Value((int)(unsigned(s) & 0x7fffu) - (int)(unsigned(s) & 0x8000u));
 260 }
 261
 262 #endif
 263
 264 #define ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON(T)                                         \
 265 inline T operator+(const T d1, const T d2) { return T(int(d1) + int(d2)); } \
 266 inline T operator-(const T d1, const T d2) { return T(int(d1) - int(d2)); } \
 267 inline T operator*(int i, const T d) { return T(i * int(d)); }              \
 268 inline T operator*(const T d, int i) { return T(int(d) * i); }              \
 269 inline T operator-(const T d) { return T(-int(d)); }                        \
 270 inline T& operator+=(T& d1, const T d2) { d1 = d1 + d2; return d1; }        \
 271 inline T& operator-=(T& d1, const T d2) { d1 = d1 - d2; return d1; }        \
 272 inline T& operator*=(T& d, int i) { d = T(int(d) * i); return d; }
 273
 274 #define ENABLE_OPERATORS_ON(T) ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON(T)                  \
 275 inline T operator++(T& d, int) { d = T(int(d) + 1); return d; }             \
 276 inline T operator--(T& d, int) { d = T(int(d) - 1); return d; }             \
 277 inline T operator/(const T d, int i) { return T(int(d) / i); }              \
 278 inline T& operator/=(T& d, int i) { d = T(int(d) / i); return d; }
 279
 280 ENABLE_OPERATORS_ON(Value)
 281 ENABLE_OPERATORS_ON(PieceType)
 282 ENABLE_OPERATORS_ON(Piece)
 283 ENABLE_OPERATORS_ON(Color)
 284 ENABLE_OPERATORS_ON(Depth)
 285 ENABLE_OPERATORS_ON(Square)
 286 ENABLE_OPERATORS_ON(File)
 287 ENABLE_OPERATORS_ON(Rank)
 288
 289 /// Added operators for adding integers to a Value
 290 inline Value operator+(Value v, int i) { return Value(int(v) + i); }
 291 inline Value operator-(Value v, int i) { return Value(int(v) - i); }
 292
 293 ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON(Score)
 294
 295 /// Only declared but not defined. We don't want to multiply two scores due to
 296 /// a very high risk of overflow. So user should explicitly convert to integer.
 297 inline Score operator*(Score s1, Score s2);
 298
 299 /// Division of a Score must be handled separately for each term
 300 inline Score operator/(Score s, int i) {
 301   return make_score(mg_value(s) / i, eg_value(s) / i);
 302 }
 303
 304 /// Weight score v by score w trying to prevent overflow
 305 inline Score apply_weight(Score v, Score w) {
 306   return make_score((int(mg_value(v)) * mg_value(w)) / 0x100,
 307                     (int(eg_value(v)) * eg_value(w)) / 0x100);
 308 }
 309
 310 #undef ENABLE_OPERATORS_ON
 311 #undef ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON
 312
 313 const Value PawnValueMidgame   = Value(198);
 314 const Value PawnValueEndgame   = Value(258);
 315 const Value KnightValueMidgame = Value(817);
 316 const Value KnightValueEndgame = Value(846);
 317 const Value BishopValueMidgame = Value(836);
 318 const Value BishopValueEndgame = Value(857);
 319 const Value RookValueMidgame   = Value(1270);
 320 const Value RookValueEndgame   = Value(1278);
 321 const Value QueenValueMidgame  = Value(2521);
 322 const Value QueenValueEndgame  = Value(2558);
 323
 324 extern const Value PieceValueMidgame[17]; // Indexed by Piece or PieceType
 325 extern const Value PieceValueEndgame[17];
 326 extern int SquareDistance[64][64];
 327
 328 struct MoveStack {
 329   Move move;
 330   int score;
 331 };
 332
 333 inline bool operator<(const MoveStack& f, const MoveStack& s) {
 334   return f.score < s.score;
 335 }
 336
 337 inline Color operator~(Color c) {
 338   return Color(c ^ 1);
 339 }
 340
 341 inline Square operator~(Square s) {
 342   return Square(s ^ 56); // Vertical flip SQ_A1 -> SQ_A8
 343 }
 344
 345 inline Square operator|(File f, Rank r) {
 346   return Square((r << 3) | f);
 347 }
 348
 349 inline Value mate_in(int ply) {
 350   return VALUE_MATE - ply;
 351 }
 352
 353 inline Value mated_in(int ply) {
 354   return -VALUE_MATE + ply;
 355 }
 356
 357 inline Piece make_piece(Color c, PieceType pt) {
 358   return Piece((c << 3) | pt);
 359 }
 360
 361 inline CastleRight make_castle_right(Color c, CastlingSide s) {
 362   return CastleRight(WHITE_OO << ((s == QUEEN_SIDE) + 2 * c));
 363 }
 364
 365 inline PieceType type_of(Piece p)  {
 366   return PieceType(p & 7);
 367 }
 368
 369 inline Color color_of(Piece p) {
 370   return Color(p >> 3);
 371 }
 372
 373 inline bool is_ok(Square s) {
 374   return s >= SQ_A1 && s <= SQ_H8;
 375 }
 376
 377 inline File file_of(Square s) {
 378   return File(s & 7);
 379 }
 380
 381 inline Rank rank_of(Square s) {
 382   return Rank(s >> 3);
 383 }
 384
 385 inline Square mirror(Square s) {
 386   return Square(s ^ 7); // Horizontal flip SQ_A1 -> SQ_H1
 387 }
 388
 389 inline Square relative_square(Color c, Square s) {
 390   return Square(s ^ (c * 56));
 391 }
 392
 393 inline Rank relative_rank(Color c, Rank r) {
 394   return Rank(r ^ (c * 7));
 395 }
 396
 397 inline Rank relative_rank(Color c, Square s) {
 398   return relative_rank(c, rank_of(s));
 399 }
 400
 401 inline bool opposite_colors(Square s1, Square s2) {
 402   int s = int(s1) ^ int(s2);
 403   return ((s >> 3) ^ s) & 1;
 404 }
 405
 406 inline int file_distance(Square s1, Square s2) {
 407   return abs(file_of(s1) - file_of(s2));
 408 }
 409
 410 inline int rank_distance(Square s1, Square s2) {
 411   return abs(rank_of(s1) - rank_of(s2));
 412 }
 413
 414 inline int square_distance(Square s1, Square s2) {
 415   return SquareDistance[s1][s2];
 416 }
 417
 418 inline char file_to_char(File f) {
 419   return char(f - FILE_A + int('a'));
 420 }
 421
 422 inline char rank_to_char(Rank r) {
 423   return char(r - RANK_1 + int('1'));
 424 }
 425
 426 inline Square pawn_push(Color c) {
 427   return c == WHITE ? DELTA_N : DELTA_S;
 428 }
 429
 430 inline Square from_sq(Move m) {
 431   return Square((m >> 6) & 0x3F);
 432 }
 433
 434 inline Square to_sq(Move m) {
 435   return Square(m & 0x3F);
 436 }
 437
 438 inline MoveType type_of(Move m) {
 439   return MoveType(m & (3 << 14));
 440 }
 441
 442 inline PieceType promotion_type(Move m) {
 443   return PieceType(((m >> 12) & 3) + 2);
 444 }
 445
 446 inline Move make_move(Square from, Square to) {
 447   return Move(to | (from << 6));
 448 }
 449
 450 template<MoveType T>
 451 inline Move make(Square from, Square to, PieceType pt = KNIGHT) {
 452   return Move(to | (from << 6) | T | ((pt - KNIGHT) << 12)) ;
 453 }
 454
 455 inline bool is_ok(Move m) {
 456   return from_sq(m) != to_sq(m); // Catches also MOVE_NULL and MOVE_NONE
 457 }
 458
 459 #include <string>
 460
 461 inline const std::string square_to_string(Square s) {
 462   char ch[] = { file_to_char(file_of(s)), rank_to_char(rank_of(s)), 0 };
 463   return ch;
 464 }
 465
 466 /// Our insertion sort implementation, works with pointers and iterators and is
 467 /// guaranteed to be stable, as is needed.
 468 template<typename T, typename K>
 469 void sort(K first, K last)
 470 {
 471   T tmp;
 472   K p, q;
 473
 474   for (p = first + 1; p < last; p++)
 475   {
 476       tmp = *p;
 477       for (q = p; q != first && *(q-1) < tmp; --q)
 478           *q = *(q-1);
 479       *q = tmp;
 480   }
 481 }
 482
 483 #endif // !defined(TYPES_H_INCLUDED)