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Reordering magic data
[stockfish] / src / bitboard.h
index 38ddc6191cf31149820deafe07b68a5bf563f649..3ea92bdf2e56400b273cafaf4f1689bc12a5de7e 100644 (file)
@@ -2,13 +2,13 @@
   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
   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   (at your option) any later version.
 
-
   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
@@ -61,22 +61,11 @@ const Bitboard Rank8BB = Rank1BB << (8 * 7);
 
 extern int SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 
-extern Bitboard  RookMasks  [SQUARE_NB];
-extern Bitboard  RookMagics [SQUARE_NB];
-extern Bitboard* RookAttacks[SQUARE_NB];
-extern unsigned  RookShifts [SQUARE_NB];
-
-extern Bitboard  BishopMasks  [SQUARE_NB];
-extern Bitboard  BishopMagics [SQUARE_NB];
-extern Bitboard* BishopAttacks[SQUARE_NB];
-extern unsigned  BishopShifts [SQUARE_NB];
-
 extern Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
 extern Bitboard FileBB[FILE_NB];
 extern Bitboard RankBB[RANK_NB];
 extern Bitboard AdjacentFilesBB[FILE_NB];
 extern Bitboard InFrontBB[COLOR_NB][RANK_NB];
-extern Bitboard StepAttacksBB[PIECE_NB][SQUARE_NB];
 extern Bitboard BetweenBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 extern Bitboard LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 extern Bitboard DistanceRingBB[SQUARE_NB][8];
@@ -84,6 +73,7 @@ extern Bitboard ForwardBB[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 extern Bitboard PassedPawnMask[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 extern Bitboard PawnAttackSpan[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 extern Bitboard PseudoAttacks[PIECE_TYPE_NB][SQUARE_NB];
+extern Bitboard PawnAttacks[COLOR_NB][SQUARE_NB];
 
 
 /// Overloads of bitwise operators between a Bitboard and a Square for testing
@@ -134,13 +124,13 @@ inline Bitboard file_bb(Square s) {
 }
 
 
-/// shift_bb() moves a bitboard one step along direction Delta. Mainly for pawns
+/// shift() moves a bitboard one step along direction D. Mainly for pawns
 
-template<Square Delta>
-inline Bitboard shift_bb(Bitboard b) {
-  return  Delta == DELTA_N  ?  b             << 8 : Delta == DELTA_S  ?  b             >> 8
-        : Delta == DELTA_NE ? (b & ~FileHBB) << 9 : Delta == DELTA_SE ? (b & ~FileHBB) >> 7
-        : Delta == DELTA_NW ? (b & ~FileABB) << 7 : Delta == DELTA_SW ? (b & ~FileABB) >> 9
+template<Square D>
+inline Bitboard shift(Bitboard b) {
+  return  D == NORTH      ?  b             << 8 : D == SOUTH      ?  b             >> 8
+        : D == NORTH_EAST ? (b & ~FileHBB) << 9 : D == SOUTH_EAST ? (b & ~FileHBB) >> 7
+        : D == NORTH_WEST ? (b & ~FileABB) << 7 : D == SOUTH_WEST ? (b & ~FileABB) >> 9
         : 0;
 }
 
@@ -174,7 +164,7 @@ inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
 
 /// forward_bb() returns a bitboard representing all the squares along the line
 /// in front of the given one, from the point of view of the given color:
-///        ForwardBB[c][s] = in_front_bb(c, s) & file_bb(s)
+///        ForwardBB[c][s] = in_front_bb(c, rank_of(s)) & file_bb(s)
 
 inline Bitboard forward_bb(Color c, Square s) {
   return ForwardBB[c][s];
@@ -184,7 +174,7 @@ inline Bitboard forward_bb(Color c, Square s) {
 /// pawn_attack_span() returns a bitboard representing all the squares that can be
 /// attacked by a pawn of the given color when it moves along its file, starting
 /// from the given square:
-///       PawnAttackSpan[c][s] = in_front_bb(c, s) & adjacent_files_bb(s);
+///       PawnAttackSpan[c][s] = in_front_bb(c, rank_of(s)) & adjacent_files_bb(s);
 
 inline Bitboard pawn_attack_span(Color c, Square s) {
   return PawnAttackSpan[c][s];
@@ -200,14 +190,6 @@ inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
 }
 
 
-/// squares_of_color() returns a bitboard representing all the squares of the
-/// same color of the given one.
-
-inline Bitboard squares_of_color(Square s) {
-  return DarkSquares & s ? DarkSquares : ~DarkSquares;
-}
-
-
 /// aligned() returns true if the squares s1, s2 and s3 are aligned either on a
 /// straight or on a diagonal line.
 
@@ -227,94 +209,118 @@ template<> inline int distance<File>(Square x, Square y) { return distance(file_
 template<> inline int distance<Rank>(Square x, Square y) { return distance(rank_of(x), rank_of(y)); }
 
 
+/// Magic holds all magic relevant data for a single square
+struct Magic {
+
+    Bitboard  mask;
+    Bitboard  magic;
+    Bitboard* attacks;
+    unsigned  shift;
+};
+
 /// attacks_bb() returns a bitboard representing all the squares attacked by a
 /// piece of type Pt (bishop or rook) placed on 's'. The helper magic_index()
 /// looks up the index using the 'magic bitboards' approach.
 template<PieceType Pt>
-FORCE_INLINE unsigned magic_index(Square s, Bitboard occupied) {
+inline unsigned magic_index(Square s, Bitboard occupied) {
 
-  Bitboard* const Masks  = Pt == ROOK ? RookMasks  : BishopMasks;
-  Bitboard* const Magics = Pt == ROOK ? RookMagics : BishopMagics;
-  unsigned* const Shifts = Pt == ROOK ? RookShifts : BishopShifts;
+  extern Magic RookMagics[SQUARE_NB];
+  extern Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
+
+  const Magic* Magics = Pt == ROOK ? RookMagics : BishopMagics;
+  Bitboard mask  = Magics[s].mask;
+  Bitboard magic = Magics[s].magic;
+  unsigned shift = Magics[s].shift;
 
   if (HasPext)
-      return unsigned(_pext_u64(occupied, Masks[s]));
+      return unsigned(pext(occupied, mask));
 
   if (Is64Bit)
-      return unsigned(((occupied & Masks[s]) * Magics[s]) >> Shifts[s]);
+      return unsigned(((occupied & mask) * magic) >> shift);
 
-  unsigned lo = unsigned(occupied) & unsigned(Masks[s]);
-  unsigned hi = unsigned(occupied >> 32) & unsigned(Masks[s] >> 32);
-  return (lo * unsigned(Magics[s]) ^ hi * unsigned(Magics[s] >> 32)) >> Shifts[s];
+  unsigned lo = unsigned(occupied) & unsigned(mask);
+  unsigned hi = unsigned(occupied >> 32) & unsigned(mask >> 32);
+  return  (lo * unsigned(magic) ^ hi * unsigned(magic >> 32)) >> shift;
 }
 
 template<PieceType Pt>
 inline Bitboard attacks_bb(Square s, Bitboard occupied) {
-  return (Pt == ROOK ? RookAttacks : BishopAttacks)[s][magic_index<Pt>(s, occupied)];
+
+    extern Magic RookMagics[SQUARE_NB];
+    extern Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
+
+    return (Pt == ROOK ? RookMagics : BishopMagics)[s].attacks[magic_index<Pt>(s, occupied)];
 }
 
-inline Bitboard attacks_bb(Piece pc, Square s, Bitboard occupied) {
+inline Bitboard attacks_bb(PieceType pt, Square s, Bitboard occupied) {
+
+  assert(pt != PAWN);
 
-  switch (type_of(pc))
+  switch (pt)
   {
   case BISHOP: return attacks_bb<BISHOP>(s, occupied);
   case ROOK  : return attacks_bb<ROOK>(s, occupied);
   case QUEEN : return attacks_bb<BISHOP>(s, occupied) | attacks_bb<ROOK>(s, occupied);
-  default    : return StepAttacksBB[pc][s];
+  default    : return PseudoAttacks[pt][s];
   }
 }
 
 
-/// lsb() and msb() return the least/most significant bit in a non-zero bitboard
+/// popcount() counts the number of non-zero bits in a bitboard
 
-#ifdef USE_BSFQ
+inline int popcount(Bitboard b) {
 
-#  if defined(_MSC_VER) && !defined(__INTEL_COMPILER)
+#ifndef USE_POPCNT
 
-FORCE_INLINE Square lsb(Bitboard b) {
-  unsigned long idx;
-  _BitScanForward64(&idx, b);
-  return (Square) idx;
-}
+  extern uint8_t PopCnt16[1 << 16];
+  union { Bitboard bb; uint16_t u[4]; } v = { b };
+  return PopCnt16[v.u[0]] + PopCnt16[v.u[1]] + PopCnt16[v.u[2]] + PopCnt16[v.u[3]];
 
-FORCE_INLINE Square msb(Bitboard b) {
-  unsigned long idx;
-  _BitScanReverse64(&idx, b);
-  return (Square) idx;
-}
+#elif defined(_MSC_VER) || defined(__INTEL_COMPILER)
+
+  return (int)_mm_popcnt_u64(b);
 
-#  elif defined(__arm__)
+#else // Assumed gcc or compatible compiler
 
-FORCE_INLINE int lsb32(uint32_t v) {
-  __asm__("rbit %0, %1" : "=r"(v) : "r"(v));
-  return __builtin_clz(v);
+  return __builtin_popcountll(b);
+
+#endif
 }
 
-FORCE_INLINE Square msb(Bitboard b) {
-  return (Square) (63 - __builtin_clzll(b));
+
+/// lsb() and msb() return the least/most significant bit in a non-zero bitboard
+
+#if defined(__GNUC__)
+
+inline Square lsb(Bitboard b) {
+  assert(b);
+  return Square(__builtin_ctzll(b));
 }
 
-FORCE_INLINE Square lsb(Bitboard b) {
-  return (Square) (uint32_t(b) ? lsb32(uint32_t(b)) : 32 + lsb32(uint32_t(b >> 32)));
+inline Square msb(Bitboard b) {
+  assert(b);
+  return Square(63 ^ __builtin_clzll(b));
 }
 
-#  else // Assumed gcc or compatible compiler
+#elif defined(_WIN64) && defined(_MSC_VER)
 
-FORCE_INLINE Square lsb(Bitboard b) { // Assembly code by Heinz van Saanen
-  Bitboard idx;
-  __asm__("bsfq %1, %0": "=r"(idx): "rm"(b) );
+inline Square lsb(Bitboard b) {
+  assert(b);
+  unsigned long idx;
+  _BitScanForward64(&idx, b);
   return (Square) idx;
 }
 
-FORCE_INLINE Square msb(Bitboard b) {
-  Bitboard idx;
-  __asm__("bsrq %1, %0": "=r"(idx): "rm"(b) );
+inline Square msb(Bitboard b) {
+  assert(b);
+  unsigned long idx;
+  _BitScanReverse64(&idx, b);
   return (Square) idx;
 }
 
-#  endif
+#else
 
-#else // ifdef(USE_BSFQ)
+#define NO_BSF // Fallback on software implementation for other cases
 
 Square lsb(Bitboard b);
 Square msb(Bitboard b);
@@ -324,7 +330,7 @@ Square msb(Bitboard b);
 
 /// pop_lsb() finds and clears the least significant bit in a non-zero bitboard
 
-FORCE_INLINE Square pop_lsb(Bitboard* b) {
+inline Square pop_lsb(Bitboard* b) {
   const Square s = lsb(*b);
   *b &= *b - 1;
   return s;