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[stockfish] / src / bitboard.h
index a813ea12b3cc73a0fd5d2b8df2650e15959f8289..529e3dfe5f44e31e18099dfa85e372a11e31c76e 100644 (file)
@@ -2,7 +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) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2015-2020 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
@@ -60,19 +60,22 @@ constexpr Bitboard Rank6BB = Rank1BB << (8 * 5);
 constexpr Bitboard Rank7BB = Rank1BB << (8 * 6);
 constexpr Bitboard Rank8BB = Rank1BB << (8 * 7);
 
-extern int SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
+constexpr Bitboard QueenSide   = FileABB | FileBBB | FileCBB | FileDBB;
+constexpr Bitboard CenterFiles = FileCBB | FileDBB | FileEBB | FileFBB;
+constexpr Bitboard KingSide    = FileEBB | FileFBB | FileGBB | FileHBB;
+constexpr Bitboard Center      = (FileDBB | FileEBB) & (Rank4BB | Rank5BB);
+
+constexpr Bitboard KingFlank[FILE_NB] = {
+  QueenSide ^ FileDBB, QueenSide, QueenSide,
+  CenterFiles, CenterFiles,
+  KingSide, KingSide, KingSide ^ FileEBB
+};
+
+extern uint8_t PopCnt16[1 << 16];
+extern uint8_t SquareDistance[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 
 extern Bitboard SquareBB[SQUARE_NB];
-extern Bitboard FileBB[FILE_NB];
-extern Bitboard RankBB[RANK_NB];
-extern Bitboard AdjacentFilesBB[FILE_NB];
-extern Bitboard ForwardRanksBB[COLOR_NB][RANK_NB];
-extern Bitboard BetweenBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
 extern Bitboard LineBB[SQUARE_NB][SQUARE_NB];
-extern Bitboard DistanceRingBB[SQUARE_NB][8];
-extern Bitboard ForwardFileBB[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];
 
@@ -102,69 +105,61 @@ struct Magic {
 extern Magic RookMagics[SQUARE_NB];
 extern Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
 
+inline Bitboard square_bb(Square s) {
+  assert(s >= SQ_A1 && s <= SQ_H8);
+  return SquareBB[s];
+}
 
 /// Overloads of bitwise operators between a Bitboard and a Square for testing
 /// whether a given bit is set in a bitboard, and for setting and clearing bits.
 
-inline Bitboard operator&(Bitboard b, Square s) {
-  return b & SquareBB[s];
-}
+inline Bitboard  operator&( Bitboard  b, Square s) { return b &  square_bb(s); }
+inline Bitboard  operator|( Bitboard  b, Square s) { return b |  square_bb(s); }
+inline Bitboard  operator^( Bitboard  b, Square s) { return b ^  square_bb(s); }
+inline Bitboard& operator|=(Bitboard& b, Square s) { return b |= square_bb(s); }
+inline Bitboard& operator^=(Bitboard& b, Square s) { return b ^= square_bb(s); }
 
-inline Bitboard operator|(Bitboard b, Square s) {
-  return b | SquareBB[s];
-}
+inline Bitboard  operator&(Square s, Bitboard b) { return b & s; }
+inline Bitboard  operator|(Square s, Bitboard b) { return b | s; }
+inline Bitboard  operator^(Square s, Bitboard b) { return b ^ s; }
 
-inline Bitboard operator^(Bitboard b, Square s) {
-  return b ^ SquareBB[s];
-}
+inline Bitboard  operator|(Square s, Square s2) { return square_bb(s) | square_bb(s2); }
 
-inline Bitboard& operator|=(Bitboard& b, Square s) {
-  return b |= SquareBB[s];
+constexpr bool more_than_one(Bitboard b) {
+  return b & (b - 1);
 }
 
-inline Bitboard& operator^=(Bitboard& b, Square s) {
-  return b ^= SquareBB[s];
+constexpr bool opposite_colors(Square s1, Square s2) {
+  return (s1 + rank_of(s1) + s2 + rank_of(s2)) & 1;
 }
 
-constexpr bool more_than_one(Bitboard b) {
-  return b & (b - 1);
-}
 
 /// rank_bb() and file_bb() return a bitboard representing all the squares on
 /// the given file or rank.
 
 inline Bitboard rank_bb(Rank r) {
-  return RankBB[r];
+  return Rank1BB << (8 * r);
 }
 
 inline Bitboard rank_bb(Square s) {
-  return RankBB[rank_of(s)];
+  return rank_bb(rank_of(s));
 }
 
 inline Bitboard file_bb(File f) {
-  return FileBB[f];
+  return FileABB << f;
 }
 
 inline Bitboard file_bb(Square s) {
-  return FileBB[file_of(s)];
-}
-
-
-/// make_bitboard() returns a bitboard from a list of squares
-
-constexpr Bitboard make_bitboard() { return 0; }
-
-template<typename ...Squares>
-constexpr Bitboard make_bitboard(Square s, Squares... squares) {
-  return (1ULL << s) | make_bitboard(squares...);
+  return file_bb(file_of(s));
 }
 
 
-/// shift() moves a bitboard one step along direction D (mainly for pawns)
+/// shift() moves a bitboard one or two steps as specified by the direction D
 
 template<Direction D>
 constexpr Bitboard shift(Bitboard b) {
   return  D == NORTH      ?  b             << 8 : D == SOUTH      ?  b             >> 8
+        : D == NORTH+NORTH?  b             <<16 : D == SOUTH+SOUTH?  b             >>16
         : D == EAST       ? (b & ~FileHBB) << 1 : D == WEST       ? (b & ~FileABB) >> 1
         : D == NORTH_EAST ? (b & ~FileHBB) << 9 : D == NORTH_WEST ? (b & ~FileABB) << 7
         : D == SOUTH_EAST ? (b & ~FileHBB) >> 7 : D == SOUTH_WEST ? (b & ~FileABB) >> 9
@@ -172,8 +167,8 @@ constexpr Bitboard shift(Bitboard b) {
 }
 
 
-/// pawn_attacks_bb() returns the pawn attacks for the given color from the
-/// squares in the given bitboard.
+/// pawn_attacks_bb() returns the squares attacked by pawns of the given color
+/// from the squares in the given bitboard.
 
 template<Color C>
 constexpr Bitboard pawn_attacks_bb(Bitboard b) {
@@ -182,58 +177,65 @@ constexpr Bitboard pawn_attacks_bb(Bitboard b) {
 }
 
 
+/// pawn_double_attacks_bb() returns the squares doubly attacked by pawns of the
+/// given color from the squares in the given bitboard.
+
+template<Color C>
+constexpr Bitboard pawn_double_attacks_bb(Bitboard b) {
+  return C == WHITE ? shift<NORTH_WEST>(b) & shift<NORTH_EAST>(b)
+                    : shift<SOUTH_WEST>(b) & shift<SOUTH_EAST>(b);
+}
+
+
 /// adjacent_files_bb() returns a bitboard representing all the squares on the
 /// adjacent files of the given one.
 
-inline Bitboard adjacent_files_bb(File f) {
-  return AdjacentFilesBB[f];
+inline Bitboard adjacent_files_bb(Square s) {
+  return shift<EAST>(file_bb(s)) | shift<WEST>(file_bb(s));
 }
 
 
-/// between_bb() returns a bitboard representing all the squares between the two
-/// given ones. For instance, between_bb(SQ_C4, SQ_F7) returns a bitboard with
-/// the bits for square d5 and e6 set. If s1 and s2 are not on the same rank, file
-/// or diagonal, 0 is returned.
+/// between_bb() returns squares that are linearly between the given squares
+/// If the given squares are not on a same file/rank/diagonal, return 0.
 
 inline Bitboard between_bb(Square s1, Square s2) {
-  return BetweenBB[s1][s2];
+  Bitboard b = LineBB[s1][s2] & ((AllSquares << s1) ^ (AllSquares << s2));
+  return b & (b - 1); //exclude lsb
 }
 
 
-/// forward_ranks_bb() returns a bitboard representing the squares on all the ranks
+/// forward_ranks_bb() returns a bitboard representing the squares on the ranks
 /// in front of the given one, from the point of view of the given color. For instance,
 /// forward_ranks_bb(BLACK, SQ_D3) will return the 16 squares on ranks 1 and 2.
 
 inline Bitboard forward_ranks_bb(Color c, Square s) {
-  return ForwardRanksBB[c][rank_of(s)];
+  return c == WHITE ? ~Rank1BB << 8 * (rank_of(s) - RANK_1)
+                    : ~Rank8BB >> 8 * (RANK_8 - rank_of(s));
 }
 
 
-/// forward_file_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:
-///      ForwardFileBB[c][s] = forward_ranks_bb(c, s) & file_bb(s)
+/// forward_file_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.
 
 inline Bitboard forward_file_bb(Color c, Square s) {
-  return ForwardFileBB[c][s];
+  return forward_ranks_bb(c, s) & file_bb(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] = forward_ranks_bb(c, s) & adjacent_files_bb(file_of(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.
 
 inline Bitboard pawn_attack_span(Color c, Square s) {
-  return PawnAttackSpan[c][s];
+  return forward_ranks_bb(c, s) & adjacent_files_bb(s);
 }
 
 
-/// passed_pawn_mask() returns a bitboard mask which can be used to test if a
-/// pawn of the given color and on the given square is a passed pawn:
-///      PassedPawnMask[c][s] = pawn_attack_span(c, s) | forward_file_bb(c, s)
+/// passed_pawn_span() returns a bitboard which can be used to test if a pawn of
+/// the given color and on the given square is a passed pawn.
 
-inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
-  return PassedPawnMask[c][s];
+inline Bitboard passed_pawn_span(Color c, Square s) {
+  return forward_ranks_bb(c, s) & (adjacent_files_bb(s) | file_bb(s));
 }
 
 
@@ -246,15 +248,15 @@ inline bool aligned(Square s1, Square s2, Square s3) {
 
 
 /// distance() functions return the distance between x and y, defined as the
-/// number of steps for a king in x to reach y. Works with squares, ranks, files.
+/// number of steps for a king in x to reach y.
 
-template<typename T> inline int distance(T x, T y) { return x < y ? y - x : x - y; }
+template<typename T1 = Square> inline int distance(Square x, Square y);
+template<> inline int distance<File>(Square x, Square y) { return std::abs(file_of(x) - file_of(y)); }
+template<> inline int distance<Rank>(Square x, Square y) { return std::abs(rank_of(x) - rank_of(y)); }
 template<> inline int distance<Square>(Square x, Square y) { return SquareDistance[x][y]; }
 
-template<typename T1, typename T2> inline int distance(T2 x, T2 y);
-template<> inline int distance<File>(Square x, Square y) { return distance(file_of(x), file_of(y)); }
-template<> inline int distance<Rank>(Square x, Square y) { return distance(rank_of(x), rank_of(y)); }
-
+inline File edge_distance(File f) { return std::min(f, File(FILE_H - f)); }
+inline Rank edge_distance(Rank r) { return std::min(r, Rank(RANK_8 - r)); }
 
 /// attacks_bb() returns a bitboard representing all the squares attacked by a
 /// piece of type Pt (bishop or rook) placed on 's'.
@@ -286,7 +288,6 @@ inline int popcount(Bitboard b) {
 
 #ifndef USE_POPCNT
 
-  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]];
 
@@ -374,16 +375,18 @@ inline Square msb(Bitboard b) {
 /// pop_lsb() finds and clears the least significant bit in a non-zero bitboard
 
 inline Square pop_lsb(Bitboard* b) {
+  assert(*b);
   const Square s = lsb(*b);
   *b &= *b - 1;
   return s;
 }
 
 
-/// frontmost_sq() and backmost_sq() return the square corresponding to the
-/// most/least advanced bit relative to the given color.
-
-inline Square frontmost_sq(Color c, Bitboard b) { return c == WHITE ? msb(b) : lsb(b); }
-inline Square  backmost_sq(Color c, Bitboard b) { return c == WHITE ? lsb(b) : msb(b); }
+/// frontmost_sq() returns the most advanced square for the given color,
+/// requires a non-zero bitboard.
+inline Square frontmost_sq(Color c, Bitboard b) {
+  assert(b);
+  return c == WHITE ? msb(b) : lsb(b);
+}
 
 #endif // #ifndef BITBOARD_H_INCLUDED