]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/bitboard.cpp
Fix compilation after recent merge.
[stockfish] / src / bitboard.cpp
index 6ab90124aeaad62c4242926555a1539c68ba06a7..a8a10cbb874f103e1c55480ede6e359659db3fcd 100644 (file)
@@ -1,7 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2014 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
+#include "bitboard.h"
+
 #include <algorithm>
-#include <cstring>   // For std::memset
+#include <bitset>
+#include <initializer_list>
 
-#include "bitboard.h"
-#include "bitcount.h"
 #include "misc.h"
 
-int SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
+namespace Stockfish {
 
-Bitboard  RookMasks  [SQUARE_NB];
-Bitboard  RookMagics [SQUARE_NB];
-Bitboard* RookAttacks[SQUARE_NB];
-unsigned  RookShifts [SQUARE_NB];
+uint8_t PopCnt16[1 << 16];
+uint8_t SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 
-Bitboard  BishopMasks  [SQUARE_NB];
-Bitboard  BishopMagics [SQUARE_NB];
-Bitboard* BishopAttacks[SQUARE_NB];
-unsigned  BishopShifts [SQUARE_NB];
-
-Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
-Bitboard FileBB[FILE_NB];
-Bitboard RankBB[RANK_NB];
-Bitboard AdjacentFilesBB[FILE_NB];
-Bitboard InFrontBB[COLOR_NB][RANK_NB];
-Bitboard StepAttacksBB[PIECE_NB][SQUARE_NB];
-Bitboard BetweenBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 Bitboard LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
-Bitboard DistanceRingBB[SQUARE_NB][8];
-Bitboard ForwardBB[COLOR_NB][SQUARE_NB];
-Bitboard PassedPawnMask[COLOR_NB][SQUARE_NB];
-Bitboard PawnAttackSpan[COLOR_NB][SQUARE_NB];
+Bitboard BetweenBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
+Bitboard PawnAttacks[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 
-namespace {
-
-  // De Bruijn sequences. See chessprogramming.wikispaces.com/BitScan
-  const uint64_t DeBruijn64 = 0x3F79D71B4CB0A89ULL;
-  const uint32_t DeBruijn32 = 0x783A9B23;
-
-  int MS1BTable[256];           // To implement software msb()
-  Square BSFTable[SQUARE_NB];   // To implement software bitscan
-  Bitboard RookTable[0x19000];  // To store rook attacks
-  Bitboard BishopTable[0x1480]; // To store bishop attacks
+Magic RookMagics[SQUARE_NB];
+Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
 
-  typedef unsigned (Fn)(Square, Bitboard);
+namespace {
 
-  void init_magics(Bitboard table[], Bitboard* attacks[], Bitboard magics[],
-                   Bitboard masks[], unsigned shifts[], Square deltas[], Fn index);
+Bitboard RookTable[0x19000];   // To store rook attacks
+Bitboard BishopTable[0x1480];  // To store bishop attacks
 
-  // bsf_index() returns the index into BSFTable[] to look up the bitscan. Uses
-  // Matt Taylor's folding for 32 bit case, extended to 64 bit by Kim Walisch.
+void init_magics(PieceType pt, Bitboard table[], Magic magics[]);
 
-  FORCE_INLINE unsigned bsf_index(Bitboard b) {
-    b ^= b - 1;
-    return Is64Bit ? (b * DeBruijn64) >> 58
-                   : ((unsigned(b) ^ unsigned(b >> 32)) * DeBruijn32) >> 26;
-  }
 }
 
-#ifndef USE_BSFQ
-
-/// Software fall-back of lsb() and msb() for CPU lacking hardware support
-
-Square lsb(Bitboard b) {
-  return BSFTable[bsf_index(b)];
+// Returns the bitboard of target square for the given step
+// from the given square. If the step is off the board, returns empty bitboard.
+inline Bitboard safe_destination(Square s, int step) {
+    Square to = Square(s + step);
+    return is_ok(to) && distance(s, to) <= 2 ? square_bb(to) : Bitboard(0);
 }
 
-Square msb(Bitboard b) {
 
-  unsigned b32;
-  int result = 0;
+// Returns an ASCII representation of a bitboard suitable
+// to be printed to standard output. Useful for debugging.
+std::string Bitboards::pretty(Bitboard b) {
 
-  if (b > 0xFFFFFFFF)
-  {
-      b >>= 32;
-      result = 32;
-  }
+    std::string s = "+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
 
-  b32 = unsigned(b);
-
-  if (b32 > 0xFFFF)
-  {
-      b32 >>= 16;
-      result += 16;
-  }
+    for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r)
+    {
+        for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
+            s += b & make_square(f, r) ? "| X " : "|   ";
 
-  if (b32 > 0xFF)
-  {
-      b32 >>= 8;
-      result += 8;
-  }
+        s += "| " + std::to_string(1 + r) + "\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
+    }
+    s += "  a   b   c   d   e   f   g   h\n";
 
-  return Square(result + MS1BTable[b32]);
+    return s;
 }
 
-#endif // ifndef USE_BSFQ
 
+// Initializes various bitboard tables. It is called at
+// startup and relies on global objects to be already zero-initialized.
+void Bitboards::init() {
 
-/// Bitboards::pretty() returns an ASCII representation of a bitboard suitable
-/// to be printed to standard output. Useful for debugging.
-
-const std::string Bitboards::pretty(Bitboard b) {
-
-  std::string s = "+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
+    for (unsigned i = 0; i < (1 << 16); ++i)
+        PopCnt16[i] = uint8_t(std::bitset<16>(i).count());
 
-  for (Rank r = RANK_8; r >= RANK_1; --r)
-  {
-      for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
-          s.append(b & make_square(f, r) ? "| X " : "|   ");
+    for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
+        for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
+            SquareDistance[s1][s2] = std::max(distance<File>(s1, s2), distance<Rank>(s1, s2));
 
-      s.append("|\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n");
-  }
+    init_magics(ROOK, RookTable, RookMagics);
+    init_magics(BISHOP, BishopTable, BishopMagics);
 
-  return s;
-}
+    for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
+    {
+        PawnAttacks[WHITE][s1] = pawn_attacks_bb<WHITE>(square_bb(s1));
+        PawnAttacks[BLACK][s1] = pawn_attacks_bb<BLACK>(square_bb(s1));
 
+        for (int step : {-9, -8, -7, -1, 1, 7, 8, 9})
+            PseudoAttacks[KING][s1] |= safe_destination(s1, step);
 
-/// Bitboards::init() initializes various bitboard tables. It is called at
-/// startup and relies on global objects to be already zero-initialized.
+        for (int step : {-17, -15, -10, -6, 6, 10, 15, 17})
+            PseudoAttacks[KNIGHT][s1] |= safe_destination(s1, step);
 
-void Bitboards::init() {
+        PseudoAttacks[QUEEN][s1] = PseudoAttacks[BISHOP][s1] = attacks_bb<BISHOP>(s1, 0);
+        PseudoAttacks[QUEEN][s1] |= PseudoAttacks[ROOK][s1]  = attacks_bb<ROOK>(s1, 0);
 
-  for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
-  {
-      SquareBB[s] = 1ULL << s;
-      BSFTable[bsf_index(SquareBB[s])] = s;
-  }
-
-  for (Bitboard b = 1; b < 256; ++b)
-      MS1BTable[b] = more_than_one(b) ? MS1BTable[b - 1] : lsb(b);
-
-  for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
-      FileBB[f] = f > FILE_A ? FileBB[f - 1] << 1 : FileABB;
-
-  for (Rank r = RANK_1; r <= RANK_8; ++r)
-      RankBB[r] = r > RANK_1 ? RankBB[r - 1] << 8 : Rank1BB;
-
-  for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
-      AdjacentFilesBB[f] = (f > FILE_A ? FileBB[f - 1] : 0) | (f < FILE_H ? FileBB[f + 1] : 0);
-
-  for (Rank r = RANK_1; r < RANK_8; ++r)
-      InFrontBB[WHITE][r] = ~(InFrontBB[BLACK][r + 1] = InFrontBB[BLACK][r] | RankBB[r]);
-
-  for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
-      for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
-      {
-          ForwardBB[c][s]      = InFrontBB[c][rank_of(s)] & FileBB[file_of(s)];
-          PawnAttackSpan[c][s] = InFrontBB[c][rank_of(s)] & AdjacentFilesBB[file_of(s)];
-          PassedPawnMask[c][s] = ForwardBB[c][s] | PawnAttackSpan[c][s];
-      }
-
-  for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
-      for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
-          if (s1 != s2)
-          {
-              SquareDistance[s1][s2] = std::max(distance<File>(s1, s2), distance<Rank>(s1, s2));
-              DistanceRingBB[s1][SquareDistance[s1][s2] - 1] |= s2;
-          }
-
-  int steps[][9] = { {}, { 7, 9 }, { 17, 15, 10, 6, -6, -10, -15, -17 },
-                     {}, {}, {}, { 9, 7, -7, -9, 8, 1, -1, -8 } };
-
-  for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
-      for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
-          for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
-              for (int i = 0; steps[pt][i]; ++i)
-              {
-                  Square to = s + Square(c == WHITE ? steps[pt][i] : -steps[pt][i]);
-
-                  if (is_ok(to) && distance(s, to) < 3)
-                      StepAttacksBB[make_piece(c, pt)][s] |= to;
-              }
-
-  Square RookDeltas[] = { DELTA_N,  DELTA_E,  DELTA_S,  DELTA_W  };
-  Square BishopDeltas[] = { DELTA_NE, DELTA_SE, DELTA_SW, DELTA_NW };
-
-  init_magics(RookTable, RookAttacks, RookMagics, RookMasks, RookShifts, RookDeltas, magic_index<ROOK>);
-  init_magics(BishopTable, BishopAttacks, BishopMagics, BishopMasks, BishopShifts, BishopDeltas, magic_index<BISHOP>);
-
-  for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
-  {
-      PseudoAttacks[QUEEN][s1]  = PseudoAttacks[BISHOP][s1] = attacks_bb<BISHOP>(s1, 0);
-      PseudoAttacks[QUEEN][s1] |= PseudoAttacks[  ROOK][s1] = attacks_bb<  ROOK>(s1, 0);
-
-      for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
-      {
-          Piece pc = (PseudoAttacks[BISHOP][s1] & s2) ? W_BISHOP :
-                     (PseudoAttacks[ROOK][s1]   & s2) ? W_ROOK   : NO_PIECE;
-
-          if (pc == NO_PIECE)
-              continue;
-
-          LineBB[s1][s2] = (attacks_bb(pc, s1, 0) & attacks_bb(pc, s2, 0)) | s1 | s2;
-          BetweenBB[s1][s2] = attacks_bb(pc, s1, SquareBB[s2]) & attacks_bb(pc, s2, SquareBB[s1]);
-      }
-  }
+        for (PieceType pt : {BISHOP, ROOK})
+            for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
+            {
+                if (PseudoAttacks[pt][s1] & s2)
+                {
+                    LineBB[s1][s2] = (attacks_bb(pt, s1, 0) & attacks_bb(pt, s2, 0)) | s1 | s2;
+                    BetweenBB[s1][s2] =
+                      (attacks_bb(pt, s1, square_bb(s2)) & attacks_bb(pt, s2, square_bb(s1)));
+                }
+                BetweenBB[s1][s2] |= s2;
+            }
+    }
 }
 
-
 namespace {
 
-  Bitboard sliding_attack(Square deltas[], Square sq, Bitboard occupied) {
-
-    Bitboard attack = 0;
+Bitboard sliding_attack(PieceType pt, Square sq, Bitboard occupied) {
 
-    for (int i = 0; i < 4; ++i)
-        for (Square s = sq + deltas[i];
-             is_ok(s) && distance(s, s - deltas[i]) == 1;
-             s += deltas[i])
-        {
-            attack |= s;
-
-            if (occupied & s)
-                break;
-        }
+    Bitboard  attacks             = 0;
+    Direction RookDirections[4]   = {NORTH, SOUTH, EAST, WEST};
+    Direction BishopDirections[4] = {NORTH_EAST, SOUTH_EAST, SOUTH_WEST, NORTH_WEST};
 
-    return attack;
-  }
+    for (Direction d : (pt == ROOK ? RookDirections : BishopDirections))
+    {
+        Square s = sq;
+        while (safe_destination(s, d) && !(occupied & s))
+            attacks |= (s += d);
+    }
 
+    return attacks;
+}
 
-  // init_magics() computes all rook and bishop attacks at startup. Magic
-  // bitboards are used to look up attacks of sliding pieces. As a reference see
-  // chessprogramming.wikispaces.com/Magic+Bitboards. In particular, here we
-  // use the so called "fancy" approach.
 
-  void init_magics(Bitboard table[], Bitboard* attacks[], Bitboard magics[],
-                   Bitboard masks[], unsigned shifts[], Square deltas[], Fn index) {
+// Computes all rook and bishop attacks at startup. Magic
+// bitboards are used to look up attacks of sliding pieces. As a reference see
+// www.chessprogramming.org/Magic_Bitboards. In particular, here we use the so
+// called "fancy" approach.
+void init_magics(PieceType pt, Bitboard table[], Magic magics[]) {
 
-    int seeds[][RANK_NB] = { { 8977, 44560, 54343, 38998,  5731, 95205, 104912, 17020 },
-                             {  728, 10316, 55013, 32803, 12281, 15100,  16645,   255 } };
+    // Optimal PRNG seeds to pick the correct magics in the shortest time
+    int seeds[][RANK_NB] = {{8977, 44560, 54343, 38998, 5731, 95205, 104912, 17020},
+                            {728, 10316, 55013, 32803, 12281, 15100, 16645, 255}};
 
     Bitboard occupancy[4096], reference[4096], edges, b;
-    int i, size;
-
-    // attacks[s] is a pointer to the beginning of the attacks table for square 's'
-    attacks[SQ_A1] = table;
+    int      epoch[4096] = {}, cnt = 0, size = 0;
 
     for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
     {
@@ -264,28 +157,29 @@ namespace {
         // all the attacks for each possible subset of the mask and so is 2 power
         // the number of 1s of the mask. Hence we deduce the size of the shift to
         // apply to the 64 or 32 bits word to get the index.
-        masks[s]  = sliding_attack(deltas, s, 0) & ~edges;
-        shifts[s] = (Is64Bit ? 64 : 32) - popcount<Max15>(masks[s]);
+        Magic& m = magics[s];
+        m.mask   = sliding_attack(pt, s, 0) & ~edges;
+        m.shift  = (Is64Bit ? 64 : 32) - popcount(m.mask);
+
+        // Set the offset for the attacks table of the square. We have individual
+        // table sizes for each square with "Fancy Magic Bitboards".
+        m.attacks = s == SQ_A1 ? table : magics[s - 1].attacks + size;
 
         // Use Carry-Rippler trick to enumerate all subsets of masks[s] and
         // store the corresponding sliding attack bitboard in reference[].
         b = size = 0;
-        do {
+        do
+        {
             occupancy[size] = b;
-            reference[size] = sliding_attack(deltas, s, b);
+            reference[size] = sliding_attack(pt, s, b);
 
             if (HasPext)
-                attacks[s][_pext_u64(b, masks[s])] = reference[size];
+                m.attacks[pext(b, m.mask)] = reference[size];
 
             size++;
-            b = (b - masks[s]) & masks[s];
+            b = (b - m.mask) & m.mask;
         } while (b);
 
-        // Set the offset for the table of the next square. We have individual
-        // table sizes for each square with "Fancy Magic Bitboards".
-        if (s < SQ_H8)
-            attacks[s + 1] = attacks[s] + size;
-
         if (HasPext)
             continue;
 
@@ -293,29 +187,32 @@ namespace {
 
         // Find a magic for square 's' picking up an (almost) random number
         // until we find the one that passes the verification test.
-        do {
-            do
-                magics[s] = rng.sparse_rand<Bitboard>();
-            while (popcount<Max15>((magics[s] * masks[s]) >> 56) < 6);
-
-            std::memset(attacks[s], 0, size * sizeof(Bitboard));
+        for (int i = 0; i < size;)
+        {
+            for (m.magic = 0; popcount((m.magic * m.mask) >> 56) < 6;)
+                m.magic = rng.sparse_rand<Bitboard>();
 
             // A good magic must map every possible occupancy to an index that
             // looks up the correct sliding attack in the attacks[s] database.
             // Note that we build up the database for square 's' as a side
-            // effect of verifying the magic.
-            for (i = 0; i < size; ++i)
+            // effect of verifying the magic. Keep track of the attempt count
+            // and save it in epoch[], little speed-up trick to avoid resetting
+            // m.attacks[] after every failed attempt.
+            for (++cnt, i = 0; i < size; ++i)
             {
-                Bitboard& attack = attacks[s][index(s, occupancy[i])];
-
-                if (attack && attack != reference[i])
+                unsigned idx = m.index(occupancy[i]);
+
+                if (epoch[idx] < cnt)
+                {
+                    epoch[idx]     = cnt;
+                    m.attacks[idx] = reference[i];
+                }
+                else if (m.attacks[idx] != reference[i])
                     break;
-
-                assert(reference[i]);
-
-                attack = reference[i];
             }
-        } while (i < size);
+        }
     }
-  }
 }
+}
+
+}  // namespace Stockfish