bf0a03f49e9e1d367de21c9e33b7cbd55e90efb2
[stockfish] / 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) 2008-2010 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 #include <climits>
24 #include <cstdlib>
25
26 #if defined(_MSC_VER)
27
28 // Disable some silly and noisy warning from MSVC compiler
29 #pragma warning(disable: 4800) // Forcing value to bool 'true' or 'false'
30 #pragma warning(disable: 4127) // Conditional expression is constant
31 #pragma warning(disable: 4146) // Unary minus operator applied to unsigned type
32
33 // MSVC does not support <inttypes.h>
34 typedef   signed __int8    int8_t;
35 typedef unsigned __int8   uint8_t;
36 typedef   signed __int16  int16_t;
37 typedef unsigned __int16 uint16_t;
38 typedef   signed __int32  int32_t;
39 typedef unsigned __int32 uint32_t;
40 typedef   signed __int64  int64_t;
41 typedef unsigned __int64 uint64_t;
42
43 #else
44
45 #include <inttypes.h>
46
47 #endif
48
49 #define Min(x, y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))
50 #define Max(x, y) (((x) < (y)) ? (y) : (x))
51
52 ////
53 //// Configuration
54 ////
55
56 //// For Linux and OSX configuration is done automatically using Makefile.
57 //// To get started type "make help".
58 ////
59 //// For windows part of the configuration is detected automatically, but
60 //// some switches need to be set manually:
61 ////
62 //// -DNDEBUG       | Disable debugging mode. Use always.
63 ////
64 //// -DNO_PREFETCH  | Disable use of prefetch asm-instruction. A must if you want the
65 ////                | executable to run on some very old machines.
66 ////
67 //// -DUSE_POPCNT   | Add runtime support for use of popcnt asm-instruction.
68 ////                | Works only in 64-bit mode. For compiling requires hardware
69 ////                | with popcnt support. Around 4% speed-up.
70 ////
71 //// -DOLD_LOCKS    | By default under Windows are used the fast Slim Reader/Writer (SRW)
72 ////                | Locks and Condition Variables: these are not supported by Windows XP
73 ////                | and older, to compile for those platforms you should enable OLD_LOCKS.
74
75 // Automatic detection for 64-bit under Windows
76 #if defined(_WIN64)
77 #define IS_64BIT
78 #endif
79
80 // Automatic detection for use of bsfq asm-instruction under Windows
81 #if defined(_WIN64)
82 #define USE_BSFQ
83 #endif
84
85 // Intel header for _mm_popcnt_u64() intrinsic
86 #if defined(USE_POPCNT) && defined(_MSC_VER) && defined(__INTEL_COMPILER)
87 #include <nmmintrin.h>
88 #endif
89
90 // Cache line alignment specification
91 #if defined(_MSC_VER) || defined(__INTEL_COMPILER)
92 #define CACHE_LINE_ALIGNMENT __declspec(align(64))
93 #else
94 #define CACHE_LINE_ALIGNMENT  __attribute__ ((aligned(64)))
95 #endif
96
97 // Define a __cpuid() function for gcc compilers, for Intel and MSVC
98 // is already available as an intrinsic.
99 #if defined(_MSC_VER)
100 #include <intrin.h>
101 #elif defined(__GNUC__) && (defined(__i386__) || defined(__x86_64__))
102 inline void __cpuid(int CPUInfo[4], int InfoType)
103 {
104   int* eax = CPUInfo + 0;
105   int* ebx = CPUInfo + 1;
106   int* ecx = CPUInfo + 2;
107   int* edx = CPUInfo + 3;
108
109   *eax = InfoType;
110   *ecx = 0;
111   __asm__("cpuid" : "=a" (*eax), "=b" (*ebx), "=c" (*ecx), "=d" (*edx)
112                   : "0" (*eax), "2" (*ecx));
113 }
114 #else
115 inline void __cpuid(int CPUInfo[4], int)
116 {
117    CPUInfo[0] = CPUInfo[1] = CPUInfo[2] = CPUInfo[3] = 0;
118 }
119 #endif
120
121 // Define FORCE_INLINE macro to force inlining overriding compiler choice
122 #if defined(_MSC_VER)
123 #define FORCE_INLINE  __forceinline
124 #elif defined(__GNUC__)
125 #define FORCE_INLINE  inline __attribute__((always_inline))
126 #else
127 #define FORCE_INLINE  inline
128 #endif
129
130 /// cpu_has_popcnt() detects support for popcnt instruction at runtime
131 inline bool cpu_has_popcnt() {
132
133   int CPUInfo[4] = {-1};
134   __cpuid(CPUInfo, 0x00000001);
135   return (CPUInfo[2] >> 23) & 1;
136 }
137
138 /// CpuHasPOPCNT is a global constant initialized at startup that
139 /// is set to true if CPU on which application runs supports popcnt
140 /// hardware instruction. Unless USE_POPCNT is not defined.
141 #if defined(USE_POPCNT)
142 const bool CpuHasPOPCNT = cpu_has_popcnt();
143 #else
144 const bool CpuHasPOPCNT = false;
145 #endif
146
147
148 /// CpuIs64Bit is a global constant initialized at compile time that
149 /// is set to true if CPU on which application runs is a 64 bits.
150 #if defined(IS_64BIT)
151 const bool CpuIs64Bit = true;
152 #else
153 const bool CpuIs64Bit = false;
154 #endif
155
156 #include <string>
157
158 typedef uint64_t Key;
159 typedef uint64_t Bitboard;
160
161 const int PLY_MAX = 100;
162 const int PLY_MAX_PLUS_2 = PLY_MAX + 2;
163
164 enum ValueType {
165   VALUE_TYPE_NONE  = 0,
166   VALUE_TYPE_UPPER = 1,
167   VALUE_TYPE_LOWER = 2,
168   VALUE_TYPE_EXACT = VALUE_TYPE_UPPER | VALUE_TYPE_LOWER
169 };
170
171 enum Value {
172   VALUE_ZERO      = 0,
173   VALUE_DRAW      = 0,
174   VALUE_KNOWN_WIN = 15000,
175   VALUE_MATE      = 30000,
176   VALUE_INFINITE  = 30001,
177   VALUE_NONE      = 30002,
178
179   VALUE_MATE_IN_PLY_MAX  =  VALUE_MATE - PLY_MAX,
180   VALUE_MATED_IN_PLY_MAX = -VALUE_MATE + PLY_MAX,
181
182   VALUE_ENSURE_INTEGER_SIZE_P = INT_MAX,
183   VALUE_ENSURE_INTEGER_SIZE_N = INT_MIN
184 };
185
186 enum PieceType {
187   PIECE_TYPE_NONE = 0,
188   PAWN = 1, KNIGHT = 2, BISHOP = 3, ROOK = 4, QUEEN = 5, KING = 6
189 };
190
191 enum Piece {
192   PIECE_NONE_DARK_SQ = 0, WP = 1, WN = 2, WB = 3, WR = 4, WQ = 5, WK = 6,
193   BP = 9, BN = 10, BB = 11, BR = 12, BQ = 13, BK = 14, PIECE_NONE = 16
194 };
195
196 enum Color {
197   WHITE, BLACK, COLOR_NONE
198 };
199
200 enum Depth {
201
202   ONE_PLY = 2,
203
204   DEPTH_ZERO         =  0 * ONE_PLY,
205   DEPTH_QS_CHECKS    = -1 * ONE_PLY,
206   DEPTH_QS_NO_CHECKS = -2 * ONE_PLY,
207
208   DEPTH_NONE = -127 * ONE_PLY
209 };
210
211 enum Square {
212   SQ_A1, SQ_B1, SQ_C1, SQ_D1, SQ_E1, SQ_F1, SQ_G1, SQ_H1,
213   SQ_A2, SQ_B2, SQ_C2, SQ_D2, SQ_E2, SQ_F2, SQ_G2, SQ_H2,
214   SQ_A3, SQ_B3, SQ_C3, SQ_D3, SQ_E3, SQ_F3, SQ_G3, SQ_H3,
215   SQ_A4, SQ_B4, SQ_C4, SQ_D4, SQ_E4, SQ_F4, SQ_G4, SQ_H4,
216   SQ_A5, SQ_B5, SQ_C5, SQ_D5, SQ_E5, SQ_F5, SQ_G5, SQ_H5,
217   SQ_A6, SQ_B6, SQ_C6, SQ_D6, SQ_E6, SQ_F6, SQ_G6, SQ_H6,
218   SQ_A7, SQ_B7, SQ_C7, SQ_D7, SQ_E7, SQ_F7, SQ_G7, SQ_H7,
219   SQ_A8, SQ_B8, SQ_C8, SQ_D8, SQ_E8, SQ_F8, SQ_G8, SQ_H8,
220   SQ_NONE,
221
222   DELTA_N =  8,
223   DELTA_E =  1,
224   DELTA_S = -8,
225   DELTA_W = -1,
226
227   DELTA_NN = DELTA_N + DELTA_N,
228   DELTA_NE = DELTA_N + DELTA_E,
229   DELTA_SE = DELTA_S + DELTA_E,
230   DELTA_SS = DELTA_S + DELTA_S,
231   DELTA_SW = DELTA_S + DELTA_W,
232   DELTA_NW = DELTA_N + DELTA_W
233 };
234
235 enum File {
236   FILE_A, FILE_B, FILE_C, FILE_D, FILE_E, FILE_F, FILE_G, FILE_H
237 };
238
239 enum Rank {
240   RANK_1, RANK_2, RANK_3, RANK_4, RANK_5, RANK_6, RANK_7, RANK_8
241 };
242
243 enum SquareColor {
244   DARK, LIGHT
245 };
246
247 enum ScaleFactor {
248   SCALE_FACTOR_ZERO   = 0,
249   SCALE_FACTOR_NORMAL = 64,
250   SCALE_FACTOR_MAX    = 128,
251   SCALE_FACTOR_NONE   = 255
252 };
253
254
255 /// Score enum keeps a midgame and an endgame value in a single
256 /// integer (enum), first LSB 16 bits are used to store endgame
257 /// value, while upper bits are used for midgame value. Compiler
258 /// is free to choose the enum type as long as can keep its data,
259 /// so ensure Score to be an integer type.
260 enum Score {
261     SCORE_ZERO = 0,
262     SCORE_ENSURE_INTEGER_SIZE_P = INT_MAX,
263     SCORE_ENSURE_INTEGER_SIZE_N = INT_MIN
264 };
265
266 #define ENABLE_OPERATORS_ON(T) \
267 inline T operator+ (const T d1, const T d2) { return T(int(d1) + int(d2)); } \
268 inline T operator- (const T d1, const T d2) { return T(int(d1) - int(d2)); } \
269 inline T operator* (int i, const T d) {  return T(i * int(d)); } \
270 inline T operator* (const T d, int i) {  return T(int(d) * i); } \
271 inline T operator/ (const T d, int i) { return T(int(d) / i); } \
272 inline T operator- (const T d) { return T(-int(d)); } \
273 inline T operator++ (T& d, int) {d = T(int(d) + 1); return d; } \
274 inline T operator-- (T& d, int) { d = T(int(d) - 1); return d; } \
275 inline void operator+= (T& d1, const T d2) { d1 = d1 + d2; } \
276 inline void operator-= (T& d1, const T d2) { d1 = d1 - d2; } \
277 inline void operator*= (T& d, int i) { d = T(int(d) * i); } \
278 inline void operator/= (T& d, int i) { d = T(int(d) / i); }
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 #undef ENABLE_OPERATORS_ON
290
291 // Extra operators for adding integers to a Value
292 inline Value operator+ (Value v, int i) { return Value(int(v) + i); }
293 inline Value operator- (Value v, int i) { return Value(int(v) - i); }
294
295 // Extracting the _signed_ lower and upper 16 bits it not so trivial
296 // because according to the standard a simple cast to short is
297 // implementation defined and so is a right shift of a signed integer.
298 inline Value mg_value(Score s) { return Value(((int(s) + 32768) & ~0xffff) / 0x10000); }
299
300 // Unfortunatly on Intel 64 bit we have a small speed regression, so use a faster code in
301 // this case, although not 100% standard compliant it seems to work for Intel and MSVC.
302 #if defined(IS_64BIT) && (!defined(__GNUC__) || defined(__INTEL_COMPILER))
303 inline Value eg_value(Score s) { return Value(int16_t(s & 0xffff)); }
304 #else
305 inline Value eg_value(Score s) { return Value((int)(unsigned(s) & 0x7fffu) - (int)(unsigned(s) & 0x8000u)); }
306 #endif
307
308 inline Score make_score(int mg, int eg) { return Score((mg << 16) + eg); }
309
310 // Division must be handled separately for each term
311 inline Score operator/(Score s, int i) { return make_score(mg_value(s) / i, eg_value(s) / i); }
312
313 // Only declared but not defined. We don't want to multiply two scores due to
314 // a very high risk of overflow. So user should explicitly convert to integer.
315 inline Score operator*(Score s1, Score s2);
316
317 // Remaining Score operators are standard
318 inline Score operator+ (const Score d1, const Score d2) { return Score(int(d1) + int(d2)); }
319 inline Score operator- (const Score d1, const Score d2) { return Score(int(d1) - int(d2)); }
320 inline Score operator* (int i, const Score d) {  return Score(i * int(d)); }
321 inline Score operator* (const Score d, int i) {  return Score(int(d) * i); }
322 inline Score operator- (const Score d) { return Score(-int(d)); }
323 inline void operator+= (Score& d1, const Score d2) { d1 = d1 + d2; }
324 inline void operator-= (Score& d1, const Score d2) { d1 = d1 - d2; }
325 inline void operator*= (Score& d, int i) { d = Score(int(d) * i); }
326 inline void operator/= (Score& d, int i) { d = Score(int(d) / i); }
327
328 const Value PawnValueMidgame   = Value(0x0C6);
329 const Value PawnValueEndgame   = Value(0x102);
330 const Value KnightValueMidgame = Value(0x331);
331 const Value KnightValueEndgame = Value(0x34E);
332 const Value BishopValueMidgame = Value(0x344);
333 const Value BishopValueEndgame = Value(0x359);
334 const Value RookValueMidgame   = Value(0x4F6);
335 const Value RookValueEndgame   = Value(0x4FE);
336 const Value QueenValueMidgame  = Value(0x9D9);
337 const Value QueenValueEndgame  = Value(0x9FE);
338
339 inline Value value_mate_in(int ply) {
340   return VALUE_MATE - ply;
341 }
342
343 inline Value value_mated_in(int ply) {
344   return -VALUE_MATE + ply;
345 }
346
347 inline Piece make_piece(Color c, PieceType pt) {
348   return Piece((int(c) << 3) | int(pt));
349 }
350
351 inline PieceType type_of_piece(Piece p)  {
352   return PieceType(int(p) & 7);
353 }
354
355 inline Color color_of_piece(Piece p) {
356   return Color(int(p) >> 3);
357 }
358
359 inline Color opposite_color(Color c) {
360   return Color(int(c) ^ 1);
361 }
362
363 inline bool color_is_ok(Color c) {
364   return c == WHITE || c == BLACK;
365 }
366
367 inline bool piece_type_is_ok(PieceType pt) {
368   return pt >= PAWN && pt <= KING;
369 }
370
371 inline bool piece_is_ok(Piece p) {
372   return piece_type_is_ok(type_of_piece(p)) && color_is_ok(color_of_piece(p));
373 }
374
375 inline char piece_type_to_char(PieceType pt) {
376   static const char ch[] = " PNBRQK";
377   return ch[pt];
378 }
379
380 inline Square make_square(File f, Rank r) {
381   return Square((int(r) << 3) | int(f));
382 }
383
384 inline File square_file(Square s) {
385   return File(int(s) & 7);
386 }
387
388 inline Rank square_rank(Square s) {
389   return Rank(int(s) >> 3);
390 }
391
392 inline Square flip_square(Square s) {
393   return Square(int(s) ^ 56);
394 }
395
396 inline Square flop_square(Square s) {
397   return Square(int(s) ^ 7);
398 }
399
400 inline Square relative_square(Color c, Square s) {
401   return Square(int(s) ^ (int(c) * 56));
402 }
403
404 inline Rank relative_rank(Color c, Rank r) {
405   return Rank(int(r) ^ (int(c) * 7));
406 }
407
408 inline Rank relative_rank(Color c, Square s) {
409   return relative_rank(c, square_rank(s));
410 }
411
412 inline SquareColor square_color(Square s) {
413   return SquareColor(int(square_rank(s) + s) & 1);
414 }
415
416 inline bool opposite_color_squares(Square s1, Square s2) {
417   int s = int(s1) ^ int(s2);
418   return ((s >> 3) ^ s) & 1;
419 }
420
421 inline int file_distance(Square s1, Square s2) {
422   return abs(square_file(s1) - square_file(s2));
423 }
424
425 inline int rank_distance(Square s1, Square s2) {
426   return abs(square_rank(s1) - square_rank(s2));
427 }
428
429 inline int square_distance(Square s1, Square s2) {
430   return Max(file_distance(s1, s2), rank_distance(s1, s2));
431 }
432
433 inline File file_from_char(char c) {
434   return File(c - 'a') + FILE_A;
435 }
436
437 inline char file_to_char(File f) {
438   return char(f - FILE_A + int('a'));
439 }
440
441 inline Rank rank_from_char(char c) {
442   return Rank(c - '1') + RANK_1;
443 }
444
445 inline char rank_to_char(Rank r) {
446   return char(r - RANK_1 + int('1'));
447 }
448
449 inline const std::string square_to_string(Square s) {
450   char ch[] = { file_to_char(square_file(s)), rank_to_char(square_rank(s)), 0 };
451   return std::string(ch);
452 }
453
454 inline bool file_is_ok(File f) {
455   return f >= FILE_A && f <= FILE_H;
456 }
457
458 inline bool rank_is_ok(Rank r) {
459   return r >= RANK_1 && r <= RANK_8;
460 }
461
462 inline bool square_is_ok(Square s) {
463   return s >= SQ_A1 && s <= SQ_H8;
464 }
465
466 #endif // !defined(TYPES_H_INCLUDED)