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[stockfish] / src / bitboard.h
index 2ad8773634dce967e6cc6b223e68eeb3d4d66f05..9aa3375026f6ee722ef256c5956bb840e47730cd 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) 2015-2016 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, 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
@@ -61,29 +61,45 @@ 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 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 ForwardBB[COLOR_NB][SQUARE_NB];
+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];
+
+
+/// Magic holds all magic bitboards relevant data for a single square
+struct Magic {
+  Bitboard  mask;
+  Bitboard  magic;
+  Bitboard* attacks;
+  unsigned  shift;
+
+  /// looks up the index using the 'magic bitboards' approach.
+  unsigned index(Bitboard occupied) const {
+
+      if (HasPext)
+          return unsigned(pext(occupied, mask));
+
+      if (Is64Bit)
+          return unsigned(((occupied & mask) * magic) >> shift);
+
+      unsigned lo = unsigned(occupied) & unsigned(mask);
+      unsigned hi = unsigned(occupied >> 32) & unsigned(mask >> 32);
+      return (lo * unsigned(magic) ^ hi * unsigned(magic >> 32)) >> shift;
+  }
+};
+
+extern Magic RookMagics[SQUARE_NB];
+extern Magic BishopMagics[SQUARE_NB];
 
 
 /// Overloads of bitwise operators between a Bitboard and a Square for testing
@@ -134,13 +150,13 @@ 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;
 }
 
@@ -163,28 +179,28 @@ inline Bitboard between_bb(Square s1, Square s2) {
 }
 
 
-/// in_front_bb() returns a bitboard representing all the squares on all the ranks
+/// forward_ranks_bb() returns a bitboard representing all the squares on all the ranks
 /// in front of the given one, from the point of view of the given color. For
-/// instance, in_front_bb(BLACK, RANK_3) will return the squares on ranks 1 and 2.
+/// instance, forward_ranks_bb(BLACK, SQ_D3) will return the 16 squares on ranks 1 and 2.
 
-inline Bitboard in_front_bb(Color c, Rank r) {
-  return InFrontBB[c][r];
+inline Bitboard forward_ranks_bb(Color c, Square s) {
+  return ForwardRanksBB[c][rank_of(s)];
 }
 
 
-/// forward_bb() returns a bitboard representing all the squares along the line
+/// 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:
-///        ForwardBB[c][s] = in_front_bb(c, s) & file_bb(s)
+///      ForwardFileBB[c][s] = forward_ranks_bb(c, s) & file_bb(s)
 
-inline Bitboard forward_bb(Color c, Square s) {
-  return ForwardBB[c][s];
+inline Bitboard forward_file_bb(Color c, Square s) {
+  return ForwardFileBB[c][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] = forward_ranks_bb(c, s) & adjacent_files_bb(file_of(s));
 
 inline Bitboard pawn_attack_span(Color c, Square s) {
   return PawnAttackSpan[c][s];
@@ -193,7 +209,7 @@ inline Bitboard pawn_attack_span(Color c, Square 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_bb(c, s)
+///      PassedPawnMask[c][s] = pawn_attack_span(c, s) | forward_file_bb(c, s)
 
 inline Bitboard passed_pawn_mask(Color c, Square s) {
   return PassedPawnMask[c][s];
@@ -220,59 +236,76 @@ template<> inline int distance<Rank>(Square x, Square y) { return distance(rank_
 
 
 /// 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>
-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;
-
-  if (HasPext)
-      return unsigned(pext(occupied, Masks[s]));
-
-  if (Is64Bit)
-      return unsigned(((occupied & Masks[s]) * Magics[s]) >> Shifts[s]);
-
-  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];
-}
+/// piece of type Pt (bishop or rook) placed on 's'.
 
 template<PieceType Pt>
 inline Bitboard attacks_bb(Square s, Bitboard occupied) {
-  return (Pt == ROOK ? RookAttacks : BishopAttacks)[s][magic_index<Pt>(s, occupied)];
+
+  const Magic& M = Pt == ROOK ? RookMagics[s] : BishopMagics[s];
+  return M.attacks[M.index(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 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];
   }
 }
 
 
+/// popcount() counts the number of non-zero bits in a bitboard
+
+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]];
+
+#elif defined(_MSC_VER) || defined(__INTEL_COMPILER)
+
+  return (int)_mm_popcnt_u64(b);
+
+#else // Assumed gcc or compatible compiler
+
+  return __builtin_popcountll(b);
+
+#endif
+}
+
+
 /// lsb() and msb() return the least/most significant bit in a non-zero bitboard
 
 #if defined(__GNUC__)
 
-inline Square lsb(Bitboard b) { return Square(__builtin_ctzll(b)); }
-inline Square msb(Bitboard b) { return Square(63 - __builtin_clzll(b)); }
+inline Square lsb(Bitboard b) {
+  assert(b);
+  return Square(__builtin_ctzll(b));
+}
+
+inline Square msb(Bitboard b) {
+  assert(b);
+  return Square(63 ^ __builtin_clzll(b));
+}
 
 #elif defined(_WIN64) && defined(_MSC_VER)
 
 inline Square lsb(Bitboard b) {
+  assert(b);
   unsigned long idx;
   _BitScanForward64(&idx, b);
   return (Square) idx;
 }
 
 inline Square msb(Bitboard b) {
+  assert(b);
   unsigned long idx;
   _BitScanReverse64(&idx, b);
   return (Square) idx;