]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/bitboard.h
Magic::index()
[stockfish] / src / bitboard.h
index 4aecf418a67b85db7510086cb39be5d47a28f2d1..ed7e318ca3198ed970aa9508752bf10e1e7d4ded 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 +73,33 @@ 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];
+
+
+/// 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;
 }
 
@@ -174,7 +190,7 @@ 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 +200,7 @@ 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(file_of(s));
 
 inline Bitboard pawn_attack_span(Color c, Square s) {
   return PawnAttackSpan[c][s];
@@ -220,93 +236,84 @@ 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) {
 
-  switch (type_of(pc))
+  assert(pt != PAWN);
+
+  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];
   }
 }
 
 
-/// 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
 
-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]];
 
-inline Square msb(Bitboard b) {
-  unsigned long idx;
-  _BitScanReverse64(&idx, b);
-  return (Square) idx;
-}
+#elif defined(_MSC_VER) || defined(__INTEL_COMPILER)
 
-#  elif defined(__arm__)
+  return (int)_mm_popcnt_u64(b);
 
-inline int lsb32(uint32_t v) {
-  __asm__("rbit %0, %1" : "=r"(v) : "r"(v));
-  return __builtin_clz(v);
-}
+#else // Assumed gcc or compatible compiler
 
-inline Square msb(Bitboard b) {
-  return (Square) (63 - __builtin_clzll(b));
+  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) (uint32_t(b) ? lsb32(uint32_t(b)) : 32 + lsb32(uint32_t(b >> 32)));
+  assert(b);
+  return Square(__builtin_ctzll(b));
+}
+
+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)
 
-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;
 }
 
 inline Square msb(Bitboard b) {
-  Bitboard idx;
-  __asm__("bsrq %1, %0": "=r"(idx): "rm"(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);