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) 2008-2014 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 #ifndef 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. Always use this.
  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 <cassert>
  39 #include <cctype>
  40 #include <climits>
  41 #include <cstdlib>
  42
  43 #include "platform.h"
  44
  45 #define unlikely(x) (x) // For code annotation purposes
  46
  47 #if defined(_WIN64) && !defined(IS_64BIT)
  48 #  include <intrin.h> // MSVC popcnt and bsfq instrinsics
  49 #  define IS_64BIT
  50 #  define USE_BSFQ
  51 #endif
  52
  53 #if defined(USE_POPCNT) && defined(_MSC_VER) && defined(__INTEL_COMPILER)
  54 #  include <nmmintrin.h> // Intel header for _mm_popcnt_u64() intrinsic
  55 #endif
  56
  57 #  if !defined(NO_PREFETCH) && (defined(__INTEL_COMPILER) || defined(_MSC_VER))
  58 #   include <xmmintrin.h> // Intel and Microsoft header for _mm_prefetch()
  59 #  endif
  60
  61 #define CACHE_LINE_SIZE 64
  62 #if defined(_MSC_VER) || defined(__INTEL_COMPILER)
  63 #  define CACHE_LINE_ALIGNMENT __declspec(align(CACHE_LINE_SIZE))
  64 #else
  65 #  define CACHE_LINE_ALIGNMENT  __attribute__ ((aligned(CACHE_LINE_SIZE)))
  66 #endif
  67
  68 #ifdef _MSC_VER
  69 #  define FORCE_INLINE  __forceinline
  70 #elif defined(__GNUC__)
  71 #  define FORCE_INLINE  inline __attribute__((always_inline))
  72 #else
  73 #  define FORCE_INLINE  inline
  74 #endif
  75
  76 #ifdef USE_POPCNT
  77 const bool HasPopCnt = true;
  78 #else
  79 const bool HasPopCnt = false;
  80 #endif
  81
  82 #ifdef IS_64BIT
  83 const bool Is64Bit = true;
  84 #else
  85 const bool Is64Bit = false;
  86 #endif
  87
  88 typedef uint64_t Key;
  89 typedef uint64_t Bitboard;
  90
  91 const int MAX_MOVES      = 256;
  92 const int MAX_PLY        = 120;
  93 const int MAX_PLY_PLUS_6 = MAX_PLY + 6;
  94
  95 /// A move needs 16 bits to be stored
  96 ///
  97 /// bit  0- 5: destination square (from 0 to 63)
  98 /// bit  6-11: origin square (from 0 to 63)
  99 /// bit 12-13: promotion piece type - 2 (from KNIGHT-2 to QUEEN-2)
 100 /// bit 14-15: special move flag: promotion (1), en passant (2), castling (3)
 101 /// NOTE: EN-PASSANT bit is set only when a pawn can be captured
 102 ///
 103 /// Special cases are MOVE_NONE and MOVE_NULL. We can sneak these in because in
 104 /// any normal move destination square is always different from origin square
 105 /// while MOVE_NONE and MOVE_NULL have the same origin and destination square.
 106
 107 enum Move {
 108   MOVE_NONE,
 109   MOVE_NULL = 65
 110 };
 111
 112 enum MoveType {
 113   NORMAL,
 114   PROMOTION = 1 << 14,
 115   ENPASSANT = 2 << 14,
 116   CASTLING  = 3 << 14
 117 };
 118
 119 enum Color {
 120   WHITE, BLACK, NO_COLOR, COLOR_NB = 2
 121 };
 122
 123 enum CastlingSide {
 124   KING_SIDE, QUEEN_SIDE, CASTLING_SIDE_NB = 2
 125 };
 126
 127 enum CastlingRight {  // Defined as in PolyGlot book hash key
 128   NO_CASTLING,
 129   WHITE_OO,
 130   WHITE_OOO   = WHITE_OO << 1,
 131   BLACK_OO    = WHITE_OO << 2,
 132   BLACK_OOO   = WHITE_OO << 3,
 133   ANY_CASTLING = WHITE_OO | WHITE_OOO | BLACK_OO | BLACK_OOO,
 134   CASTLING_RIGHT_NB = 16
 135 };
 136
 137 template<Color C, CastlingSide S> struct MakeCastling {
 138   static const CastlingRight
 139   right = C == WHITE ? S == QUEEN_SIDE ? WHITE_OOO : WHITE_OO
 140                      : S == QUEEN_SIDE ? BLACK_OOO : BLACK_OO;
 141 };
 142
 143 enum Phase {
 144   PHASE_ENDGAME,
 145   PHASE_MIDGAME = 128,
 146   MG = 0, EG = 1, PHASE_NB = 2
 147 };
 148
 149 enum ScaleFactor {
 150   SCALE_FACTOR_DRAW    = 0,
 151   SCALE_FACTOR_ONEPAWN = 48,
 152   SCALE_FACTOR_NORMAL  = 64,
 153   SCALE_FACTOR_MAX     = 128,
 154   SCALE_FACTOR_NONE    = 255
 155 };
 156
 157 enum Bound {
 158   BOUND_NONE,
 159   BOUND_UPPER,
 160   BOUND_LOWER,
 161   BOUND_EXACT = BOUND_UPPER | BOUND_LOWER
 162 };
 163
 164 enum Value {
 165   VALUE_ZERO      = 0,
 166   VALUE_DRAW      = 0,
 167   VALUE_KNOWN_WIN = 10000,
 168   VALUE_MATE      = 32000,
 169   VALUE_INFINITE  = 32001,
 170   VALUE_NONE      = 32002,
 171
 172   VALUE_MATE_IN_MAX_PLY  =  VALUE_MATE - MAX_PLY,
 173   VALUE_MATED_IN_MAX_PLY = -VALUE_MATE + MAX_PLY,
 174
 175   VALUE_ENSURE_INTEGER_SIZE_P = INT_MAX,
 176   VALUE_ENSURE_INTEGER_SIZE_N = INT_MIN,
 177
 178   PawnValueMg   = 198,   PawnValueEg   = 258,
 179   KnightValueMg = 817,   KnightValueEg = 846,
 180   BishopValueMg = 836,   BishopValueEg = 857,
 181   RookValueMg   = 1270,  RookValueEg   = 1278,
 182   QueenValueMg  = 2521,  QueenValueEg  = 2558
 183 };
 184
 185 enum PieceType {
 186   NO_PIECE_TYPE, PAWN, KNIGHT, BISHOP, ROOK, QUEEN, KING,
 187   ALL_PIECES = 0,
 188   PIECE_TYPE_NB = 8
 189 };
 190
 191 enum Piece {
 192   NO_PIECE,
 193   W_PAWN = 1, W_KNIGHT, W_BISHOP, W_ROOK, W_QUEEN, W_KING,
 194   B_PAWN = 9, B_KNIGHT, B_BISHOP, B_ROOK, B_QUEEN, B_KING,
 195   PIECE_NB = 16
 196 };
 197
 198 enum Depth {
 199
 200   ONE_PLY = 2,
 201
 202   DEPTH_ZERO          =  0 * ONE_PLY,
 203   DEPTH_QS_CHECKS     =  0 * ONE_PLY,
 204   DEPTH_QS_NO_CHECKS  = -1 * ONE_PLY,
 205   DEPTH_QS_RECAPTURES = -5 * ONE_PLY,
 206
 207   DEPTH_NONE = -127 * ONE_PLY
 208 };
 209
 210 enum Square {
 211   SQ_A1, SQ_B1, SQ_C1, SQ_D1, SQ_E1, SQ_F1, SQ_G1, SQ_H1,
 212   SQ_A2, SQ_B2, SQ_C2, SQ_D2, SQ_E2, SQ_F2, SQ_G2, SQ_H2,
 213   SQ_A3, SQ_B3, SQ_C3, SQ_D3, SQ_E3, SQ_F3, SQ_G3, SQ_H3,
 214   SQ_A4, SQ_B4, SQ_C4, SQ_D4, SQ_E4, SQ_F4, SQ_G4, SQ_H4,
 215   SQ_A5, SQ_B5, SQ_C5, SQ_D5, SQ_E5, SQ_F5, SQ_G5, SQ_H5,
 216   SQ_A6, SQ_B6, SQ_C6, SQ_D6, SQ_E6, SQ_F6, SQ_G6, SQ_H6,
 217   SQ_A7, SQ_B7, SQ_C7, SQ_D7, SQ_E7, SQ_F7, SQ_G7, SQ_H7,
 218   SQ_A8, SQ_B8, SQ_C8, SQ_D8, SQ_E8, SQ_F8, SQ_G8, SQ_H8,
 219   SQ_NONE,
 220
 221   SQUARE_NB = 64,
 222
 223   DELTA_N =  8,
 224   DELTA_E =  1,
 225   DELTA_S = -8,
 226   DELTA_W = -1,
 227
 228   DELTA_NN = DELTA_N + DELTA_N,
 229   DELTA_NE = DELTA_N + DELTA_E,
 230   DELTA_SE = DELTA_S + DELTA_E,
 231   DELTA_SS = DELTA_S + DELTA_S,
 232   DELTA_SW = DELTA_S + DELTA_W,
 233   DELTA_NW = DELTA_N + DELTA_W
 234 };
 235
 236 enum File {
 237   FILE_A, FILE_B, FILE_C, FILE_D, FILE_E, FILE_F, FILE_G, FILE_H, FILE_NB
 238 };
 239
 240 enum Rank {
 241   RANK_1, RANK_2, RANK_3, RANK_4, RANK_5, RANK_6, RANK_7, RANK_8, RANK_NB
 242 };
 243
 244
 245 /// The Score enum stores a middlegame and an endgame value in a single integer
 246 /// (enum). The least significant 16 bits are used to store the endgame value
 247 /// and the upper 16 bits are used to store the middlegame value. The compiler
 248 /// is free to choose the enum type as long as it can store the data, so we
 249 /// ensure that Score is an integer type by assigning some big int values.
 250 enum Score {
 251   SCORE_ZERO,
 252   SCORE_ENSURE_INTEGER_SIZE_P = INT_MAX,
 253   SCORE_ENSURE_INTEGER_SIZE_N = INT_MIN
 254 };
 255
 256 inline Score make_score(int mg, int eg) { return Score((mg << 16) + eg); }
 257
 258 /// Extracting the signed lower and upper 16 bits is not so trivial because
 259 /// according to the standard a simple cast to short is implementation defined
 260 /// and so is a right shift of a signed integer.
 261 inline Value mg_value(Score s) { return Value(((s + 0x8000) & ~0xffff) / 0x10000); }
 262
 263 /// On Intel 64 bit we have a small speed regression with the standard conforming
 264 /// version. Therefore, in this case we use faster code that, although not 100%
 265 /// standard compliant, seems to work for Intel and MSVC.
 266 #if defined(IS_64BIT) && (!defined(__GNUC__) || defined(__INTEL_COMPILER))
 267
 268 inline Value eg_value(Score s) { return Value(int16_t(s & 0xFFFF)); }
 269
 270 #else
 271
 272 inline Value eg_value(Score s) {
 273   return Value((int)(unsigned(s) & 0x7FFFU) - (int)(unsigned(s) & 0x8000U));
 274 }
 275
 276 #endif
 277
 278 #define ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON(T)                                         \
 279 inline T operator+(const T d1, const T d2) { return T(int(d1) + int(d2)); } \
 280 inline T operator-(const T d1, const T d2) { return T(int(d1) - int(d2)); } \
 281 inline T operator*(int i, const T d) { return T(i * int(d)); }              \
 282 inline T operator*(const T d, int i) { return T(int(d) * i); }              \
 283 inline T operator-(const T d) { return T(-int(d)); }                        \
 284 inline T& operator+=(T& d1, const T d2) { return d1 = d1 + d2; }            \
 285 inline T& operator-=(T& d1, const T d2) { return d1 = d1 - d2; }            \
 286 inline T& operator*=(T& d, int i) { return d = T(int(d) * i); }
 287
 288 #define ENABLE_OPERATORS_ON(T) ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON(T)                  \
 289 inline T& operator++(T& d) { return d = T(int(d) + 1); }                    \
 290 inline T& operator--(T& d) { return d = T(int(d) - 1); }                    \
 291 inline T operator/(const T d, int i) { return T(int(d) / i); }              \
 292 inline T& operator/=(T& d, int i) { return d = T(int(d) / i); }
 293
 294 ENABLE_OPERATORS_ON(Value)
 295 ENABLE_OPERATORS_ON(PieceType)
 296 ENABLE_OPERATORS_ON(Piece)
 297 ENABLE_OPERATORS_ON(Color)
 298 ENABLE_OPERATORS_ON(Depth)
 299 ENABLE_OPERATORS_ON(Square)
 300 ENABLE_OPERATORS_ON(File)
 301 ENABLE_OPERATORS_ON(Rank)
 302
 303 /// Additional operators to add integers to a Value
 304 inline Value operator+(Value v, int i) { return Value(int(v) + i); }
 305 inline Value operator-(Value v, int i) { return Value(int(v) - i); }
 306
 307 ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON(Score)
 308
 309 /// Only declared but not defined. We don't want to multiply two scores due to
 310 /// a very high risk of overflow. So user should explicitly convert to integer.
 311 inline Score operator*(Score s1, Score s2);
 312
 313 /// Division of a Score must be handled separately for each term
 314 inline Score operator/(Score s, int i) {
 315   return make_score(mg_value(s) / i, eg_value(s) / i);
 316 }
 317
 318 #undef ENABLE_OPERATORS_ON
 319 #undef ENABLE_SAFE_OPERATORS_ON
 320
 321 extern Value PieceValue[PHASE_NB][PIECE_NB];
 322
 323 struct ExtMove {
 324   Move move;
 325   Value value;
 326 };
 327
 328 inline bool operator<(const ExtMove& f, const ExtMove& s) {
 329   return f.value < s.value;
 330 }
 331
 332 inline Color operator~(Color c) {
 333   return Color(c ^ BLACK);
 334 }
 335
 336 inline Square operator~(Square s) {
 337   return Square(s ^ SQ_A8); // Vertical flip SQ_A1 -> SQ_A8
 338 }
 339
 340 inline CastlingRight operator|(Color c, CastlingSide s) {
 341   return CastlingRight(WHITE_OO << ((s == QUEEN_SIDE) + 2 * c));
 342 }
 343
 344 inline Value mate_in(int ply) {
 345   return VALUE_MATE - ply;
 346 }
 347
 348 inline Value mated_in(int ply) {
 349   return -VALUE_MATE + ply;
 350 }
 351
 352 inline Square make_square(File f, Rank r) {
 353   return Square((r << 3) | f);
 354 }
 355
 356 inline Piece make_piece(Color c, PieceType pt) {
 357   return Piece((c << 3) | pt);
 358 }
 359
 360 inline PieceType type_of(Piece p)  {
 361   return PieceType(p & 7);
 362 }
 363
 364 inline Color color_of(Piece p) {
 365   assert(p != NO_PIECE);
 366   return Color(p >> 3);
 367 }
 368
 369 inline bool is_ok(Square s) {
 370   return s >= SQ_A1 && s <= SQ_H8;
 371 }
 372
 373 inline File file_of(Square s) {
 374   return File(s & 7);
 375 }
 376
 377 inline Rank rank_of(Square s) {
 378   return Rank(s >> 3);
 379 }
 380
 381 inline Square relative_square(Color c, Square s) {
 382   return Square(s ^ (c * 56));
 383 }
 384
 385 inline Rank relative_rank(Color c, Rank r) {
 386   return Rank(r ^ (c * 7));
 387 }
 388
 389 inline Rank relative_rank(Color c, Square s) {
 390   return relative_rank(c, rank_of(s));
 391 }
 392
 393 inline bool opposite_colors(Square s1, Square s2) {
 394   int s = int(s1) ^ int(s2);
 395   return ((s >> 3) ^ s) & 1;
 396 }
 397
 398 inline char to_char(File f, bool tolower = true) {
 399   return char(f - FILE_A + (tolower ? 'a' : 'A'));
 400 }
 401
 402 inline char to_char(Rank r) {
 403   return char(r - RANK_1 + '1');
 404 }
 405
 406 inline Square pawn_push(Color c) {
 407   return c == WHITE ? DELTA_N : DELTA_S;
 408 }
 409
 410 inline Square from_sq(Move m) {
 411   return Square((m >> 6) & 0x3F);
 412 }
 413
 414 inline Square to_sq(Move m) {
 415   return Square(m & 0x3F);
 416 }
 417
 418 inline MoveType type_of(Move m) {
 419   return MoveType(m & (3 << 14));
 420 }
 421
 422 inline PieceType promotion_type(Move m) {
 423   return PieceType(((m >> 12) & 3) + 2);
 424 }
 425
 426 inline Move make_move(Square from, Square to) {
 427   return Move(to | (from << 6));
 428 }
 429
 430 template<MoveType T>
 431 inline Move make(Square from, Square to, PieceType pt = KNIGHT) {
 432   return Move(to | (from << 6) | T | ((pt - KNIGHT) << 12));
 433 }
 434
 435 inline bool is_ok(Move m) {
 436   return from_sq(m) != to_sq(m); // Catches also MOVE_NULL and MOVE_NONE
 437 }
 438
 439 #include <string>
 440
 441 inline const std::string to_string(Square s) {
 442   char ch[] = { to_char(file_of(s)), to_char(rank_of(s)), 0 };
 443   return ch;
 444 }
 445
 446 #endif // #ifndef TYPES_H_INCLUDED