]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/bitboard.cpp
Reordering magic data
[stockfish] / src / bitboard.cpp
index f6504aa9098b6aa808cdc89d1957c5da18930c1f..99070ef2c0a6f9e606781517af9a4a213c91cb35 100644 (file)
@@ -2,6 +2,7 @@
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2015-2017 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 */
 
 #include <algorithm>
-#include <cstring>   // For std::memset
 
 #include "bitboard.h"
-#include "bitcount.h"
 #include "misc.h"
 
+uint8_t PopCnt16[1 << 16];
 int SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 
-Bitboard  RookMasks  [SQUARE_NB];
-Bitboard  RookMagics [SQUARE_NB];
-Bitboard* RookAttacks[SQUARE_NB];
-unsigned  RookShifts [SQUARE_NB];
-
-Bitboard  BishopMasks  [SQUARE_NB];
-Bitboard  BishopMagics [SQUARE_NB];
-Bitboard* BishopAttacks[SQUARE_NB];
-unsigned  BishopShifts [SQUARE_NB];
+Magic RookMagics[SQUARE_NB];
+Magic BishopMagics[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];
@@ -49,6 +41,7 @@ Bitboard ForwardBB[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 Bitboard PassedPawnMask[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 Bitboard PawnAttackSpan[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
+Bitboard PawnAttacks[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 
 namespace {
 
@@ -56,36 +49,47 @@ namespace {
   const uint64_t DeBruijn64 = 0x3F79D71B4CB0A89ULL;
   const uint32_t DeBruijn32 = 0x783A9B23;
 
-  int MS1BTable[256];           // To implement software msb()
+  int MSBTable[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
 
   typedef unsigned (Fn)(Square, Bitboard);
 
-  void init_magics(Bitboard table[], Bitboard* attacks[], Bitboard magics[],
-                   Bitboard masks[], unsigned shifts[], Square deltas[], Fn index);
+  void init_magics(Bitboard table[], Magic magics[], Square deltas[], Fn index);
 
   // 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.
 
-  FORCE_INLINE unsigned bsf_index(Bitboard b) {
+  unsigned bsf_index(Bitboard b) {
     b ^= b - 1;
     return Is64Bit ? (b * DeBruijn64) >> 58
                    : ((unsigned(b) ^ unsigned(b >> 32)) * DeBruijn32) >> 26;
   }
+
+
+  // popcount16() counts the non-zero bits using SWAR-Popcount algorithm
+
+  unsigned popcount16(unsigned u) {
+    u -= (u >> 1) & 0x5555U;
+    u = ((u >> 2) & 0x3333U) + (u & 0x3333U);
+    u = ((u >> 4) + u) & 0x0F0FU;
+    return (u * 0x0101U) >> 8;
+  }
 }
 
-#ifndef USE_BSFQ
+#ifdef NO_BSF
 
 /// Software fall-back of lsb() and msb() for CPU lacking hardware support
 
 Square lsb(Bitboard b) {
+  assert(b);
   return BSFTable[bsf_index(b)];
 }
 
 Square msb(Bitboard b) {
 
+  assert(b);
   unsigned b32;
   int result = 0;
 
@@ -109,10 +113,10 @@ Square msb(Bitboard b) {
       result += 8;
   }
 
-  return Square(result + MS1BTable[b32]);
+  return Square(result + MSBTable[b32]);
 }
 
-#endif // ifndef USE_BSFQ
+#endif // ifdef NO_BSF
 
 
 /// Bitboards::pretty() returns an ASCII representation of a bitboard suitable
@@ -125,9 +129,9 @@ const std::string Bitboards::pretty(Bitboard b) {
   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 " : "|   ");
+          s += b & make_square(f, r) ? "| X " : "|   ";
 
-      s.append("|\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n");
+      s += "|\n+---+---+---+---+---+---+---+---+\n";
   }
 
   return s;
@@ -139,14 +143,17 @@ const std::string Bitboards::pretty(Bitboard b) {
 
 void Bitboards::init() {
 
+  for (unsigned i = 0; i < (1 << 16); ++i)
+      PopCnt16[i] = (uint8_t) popcount16(i);
+
   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 (Bitboard b = 2; b < 256; ++b)
+      MSBTable[b] = MSBTable[b - 1] + !more_than_one(b);
 
   for (File f = FILE_A; f <= FILE_H; ++f)
       FileBB[f] = f > FILE_A ? FileBB[f - 1] << 1 : FileABB;
@@ -176,42 +183,44 @@ void Bitboards::init() {
               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 } };
+  int steps[][5] = { {}, { 7, 9 }, { 6, 10, 15, 17 }, {}, {}, {}, { 1, 7, 8, 9 } };
 
   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
-      for (PieceType pt = PAWN; pt <= KING; ++pt)
+      for (PieceType pt : { PAWN, KNIGHT, KING })
           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;
+                  {
+                      if (pt == PAWN)
+                          PawnAttacks[c][s] |= to;
+                      else
+                          PseudoAttacks[pt][s] |= to;
+                  }
               }
 
-  Square RookDeltas[] = { DELTA_N,  DELTA_E,  DELTA_S,  DELTA_W  };
-  Square BishopDeltas[] = { DELTA_NE, DELTA_SE, DELTA_SW, DELTA_NW };
+  Square RookDeltas[] = { NORTH,  EAST,  SOUTH,  WEST };
+  Square BishopDeltas[] = { NORTH_EAST, SOUTH_EAST, SOUTH_WEST, NORTH_WEST };
 
-  init_magics(RookTable, RookAttacks, RookMagics, RookMasks, RookShifts, RookDeltas, magic_index<ROOK>);
-  init_magics(BishopTable, BishopAttacks, BishopMagics, BishopMasks, BishopShifts, BishopDeltas, magic_index<BISHOP>);
+  init_magics(RookTable, RookMagics, RookDeltas, magic_index<ROOK>);
+  init_magics(BishopTable, BishopMagics, 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;
+      for (PieceType pt : { BISHOP, ROOK })
+          for (Square s2 = SQ_A1; s2 <= SQ_H8; ++s2)
+          {
+              if (!(PseudoAttacks[pt][s1] & s2))
+                  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]);
-      }
+              LineBB[s1][s2] = (attacks_bb(pt, s1, 0) & attacks_bb(pt, s2, 0)) | s1 | s2;
+              BetweenBB[s1][s2] = attacks_bb(pt, s1, SquareBB[s2]) & attacks_bb(pt, s2, SquareBB[s1]);
+          }
   }
 }
 
@@ -242,19 +251,16 @@ namespace {
   // 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) {
+  void init_magics(Bitboard table[], Magic magics[], Square deltas[], Fn index) {
 
     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 age[4096], current = 0, i, size;
-
-    std::memset(age, 0, sizeof(age));
+    int age[4096] = {0}, current = 0, i, size;
 
     // attacks[s] is a pointer to the beginning of the attacks table for square 's'
-    attacks[SQ_A1] = table;
+    magics[SQ_A1].attacks = table;
 
     for (Square s = SQ_A1; s <= SQ_H8; ++s)
     {
@@ -266,8 +272,8 @@ 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]);
+        magics[s].mask  = sliding_attack(deltas, s, 0) & ~edges;
+        magics[s].shift = (Is64Bit ? 64 : 32) - popcount(magics[s].mask);
 
         // Use Carry-Rippler trick to enumerate all subsets of masks[s] and
         // store the corresponding sliding attack bitboard in reference[].
@@ -277,16 +283,16 @@ namespace {
             reference[size] = sliding_attack(deltas, s, b);
 
             if (HasPext)
-                attacks[s][pext(b, masks[s])] = reference[size];
+                magics[s].attacks[pext(b, magics[s].mask)] = reference[size];
 
             size++;
-            b = (b - masks[s]) & masks[s];
+            b = (b - magics[s].mask) & magics[s].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;
+            magics[s + 1].attacks = magics[s].attacks + size;
 
         if (HasPext)
             continue;
@@ -297,8 +303,8 @@ namespace {
         // 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);
+                magics[s].magic = rng.sparse_rand<Bitboard>();
+            while (popcount((magics[s].magic * magics[s].mask) >> 56) < 6);
 
             // A good magic must map every possible occupancy to an index that
             // looks up the correct sliding attack in the attacks[s] database.
@@ -311,9 +317,9 @@ namespace {
                 if (age[idx] < current)
                 {
                     age[idx] = current;
-                    attacks[s][idx] = reference[i];
+                    magics[s].attacks[idx] = reference[i];
                 }
-                else if (attacks[s][idx] != reference[i])
+                else if (magics[s].attacks[idx] != reference[i])
                     break;
             }
         } while (i < size);