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Micro-optmize castling moves
[stockfish] / src / position.h
index 37d55ed81d3e5f30b462a2accaf7b24c181129ee..30c25652f5b2455f966cd6767d9ae5011c43b814 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, 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 <cassert>
 
 #include "bitboard.h"
-#include "move.h"
 #include "types.h"
 
-/// Maximum number of plies per game (220 should be enough, because the
-/// maximum search depth is 100, and during position setup we reset the
-/// move counter for every non-reversible move).
-const int MaxGameLength = 220;
-
 
 /// The checkInfo struct is initialized at c'tor time and keeps info used
 /// to detect if a move gives check.
+class Position;
 
 struct CheckInfo {
 
-    explicit CheckInfo(const Position&);
+  explicit CheckInfo(const Position&);
 
-    Bitboard dcCandidates;
-    Bitboard pinned;
-    Bitboard checkSq[8];
+  Bitboard dcCandidates;
+  Bitboard pinned;
+  Bitboard checkSq[8];
+  Square ksq;
 };
 
 
@@ -49,14 +45,13 @@ struct CheckInfo {
 /// object to its previous state when we retract a move. Whenever a move
 /// is made on the board (by calling Position::do_move), an StateInfo object
 /// must be passed as a parameter.
-class Position;
 
 struct StateInfo {
   Key pawnKey, materialKey;
-  int castleRights, rule50, gamePly, pliesFromNull;
-  Square epSquare;
-  Score value;
   Value npMaterial[2];
+  int castleRights, rule50, pliesFromNull;
+  Score value;
+  Square epSquare;
 
   Key key;
   Bitboard checkersBB;
@@ -89,27 +84,30 @@ struct StateInfo {
 
 class Position {
 
-  Position(); // No default or copy c'tor allowed
-  Position(const Position& pos);
+  // No copy c'tor or assignment operator allowed
+  Position(const Position&);
+  Position& operator=(const Position&);
 
 public:
-  Position(const Position& pos, int threadID);
-  Position(const std::string& fen, bool isChess960, int threadID);
+  Position() {}
+  Position(const Position& pos, int th) { copy(pos, th); }
+  Position(const std::string& fen, bool isChess960, int th);
 
   // Text input/output
+  void copy(const Position& pos, int th);
   void from_fen(const std::string& fen, bool isChess960);
   const std::string to_fen() const;
   void print(Move m = MOVE_NONE) const;
 
   // The piece on a given square
   Piece piece_on(Square s) const;
+  Piece piece_moved(Move m) const;
   bool square_is_empty(Square s) const;
 
   // Side to move
   Color side_to_move() const;
 
   // Bitboard representation of the position
-  Bitboard empty_squares() const;
   Bitboard occupied_squares() const;
   Bitboard pieces(Color c) const;
   Bitboard pieces(PieceType pt) const;
@@ -129,11 +127,12 @@ public:
   // Castling rights
   bool can_castle(CastleRight f) const;
   bool can_castle(Color c) const;
+  bool castle_impeded(CastleRight f) const;
   Square castle_rook_square(CastleRight f) const;
 
   // Bitboards for pinned pieces and discovered check candidates
-  Bitboard discovered_check_candidates(Color c) const;
-  Bitboard pinned_pieces(Color c) const;
+  Bitboard discovered_check_candidates() const;
+  Bitboard pinned_pieces() const;
 
   // Checking pieces and under check information
   Bitboard checkers() const;
@@ -151,13 +150,13 @@ public:
   template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s, Color c) const;
 
   // Properties of moves
-  bool pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const;
-  bool move_is_pl(const Move m) const;
   bool move_gives_check(Move m, const CheckInfo& ci) const;
-  bool move_is_capture(Move m) const;
-  bool move_is_capture_or_promotion(Move m) const;
-  bool move_is_passed_pawn_push(Move m) const;
   bool move_attacks_square(Move m, Square s) const;
+  bool pl_move_is_legal(Move m, Bitboard pinned) const;
+  bool is_pseudo_legal(const Move m) const;
+  bool is_capture(Move m) const;
+  bool is_capture_or_promotion(Move m) const;
+  bool is_passed_pawn_push(Move m) const;
 
   // Piece captured with previous moves
   PieceType captured_piece_type() const;
@@ -166,49 +165,40 @@ public:
   bool pawn_is_passed(Color c, Square s) const;
 
   // Doing and undoing moves
-  void do_setup_move(Move m);
   void do_move(Move m, StateInfo& st);
   void do_move(Move m, StateInfo& st, const CheckInfo& ci, bool moveIsCheck);
   void undo_move(Move m);
-  void do_null_move(StateInfo& st);
-  void undo_null_move();
+  template<bool Do> void do_null_move(StateInfo& st);
 
   // Static exchange evaluation
   int see(Move m) const;
   int see_sign(Move m) const;
 
   // Accessing hash keys
-  Key get_key() const;
-  Key get_exclusion_key() const;
-  Key get_pawn_key() const;
-  Key get_material_key() const;
+  Key key() const;
+  Key exclusion_key() const;
+  Key pawn_key() const;
+  Key material_key() const;
 
   // Incremental evaluation
   Score value() const;
   Value non_pawn_material(Color c) const;
   Score pst_delta(Piece piece, Square from, Square to) const;
 
-  // Game termination checks
-  bool is_mate() const;
+  // Other properties of the position
   template<bool SkipRepetition> bool is_draw() const;
-
-  // Number of plies from starting position
   int startpos_ply_counter() const;
-
-  // Other properties of the position
   bool opposite_colored_bishops() const;
+  bool both_color_bishops(Color c) const;
   bool has_pawn_on_7th(Color c) const;
   bool is_chess960() const;
-
-  // Current thread ID searching on the position
   int thread() const;
-
   int64_t nodes_searched() const;
   void set_nodes_searched(int64_t n);
 
   // Position consistency check, for debugging
-  bool is_ok(int* failedStep = NULL) const;
-  void flip();
+  bool pos_is_ok(int* failedStep = NULL) const;
+  void flip_me();
 
   // Global initialization
   static void init();
@@ -217,19 +207,13 @@ private:
 
   // Initialization helper functions (used while setting up a position)
   void clear();
-  void detach();
   void put_piece(Piece p, Square s);
-  void set_castle(int f, Square ksq, Square rsq);
-  void set_castling_rights(char token);
+  void set_castle_right(Color c, Square rfrom);
   bool move_is_legal(const Move m) const;
 
-  // Helper functions for doing and undoing moves
-  void do_capture_move(Key& key, PieceType capture, Color them, Square to, bool ep);
-  void do_castle_move(Move m);
-  void undo_castle_move(Move m);
-
-  template<bool FindPinned>
-  Bitboard hidden_checkers(Color c) const;
+  // Helper template functions
+  template<bool Do> void do_castle_move(Move m);
+  template<bool FindPinned> Bitboard hidden_checkers() const;
 
   // Computing hash keys from scratch (for initialization and debugging)
   Key compute_key() const;
@@ -247,6 +231,7 @@ private:
   // Bitboards
   Bitboard byTypeBB[8];        // [pieceType]
   Bitboard byColorBB[2];       // [color]
+  Bitboard occupied;
 
   // Piece counts
   int pieceCount[2][8];        // [color][pieceType]
@@ -256,21 +241,21 @@ private:
   int index[64];               // [square]
 
   // Other info
-  Key history[MaxGameLength];
   int castleRightsMask[64];    // [square]
   Square castleRookSquare[16]; // [castleRight]
+  Bitboard castlePath[16];     // [castleRight]
   StateInfo startState;
   int64_t nodes;
+  int startPosPly;
   Color sideToMove;
-  int fullMoves;
   int threadID;
   StateInfo* st;
   int chess960;
 
   // Static variables
   static Score pieceSquareTable[16][64]; // [piece][square]
-  static Key zobrist[2][8][64];          // [color][pieceType][square]
-  static Key zobEp[64];                  // [square]
+  static Key zobrist[2][8][64];          // [color][pieceType][square]/[piece count]
+  static Key zobEp[8];                   // [file]
   static Key zobCastle[16];              // [castleRight]
   static Key zobSideToMove;
   static Key zobExclusion;
@@ -288,8 +273,12 @@ inline Piece Position::piece_on(Square s) const {
   return board[s];
 }
 
+inline Piece Position::piece_moved(Move m) const {
+  return board[from_sq(m)];
+}
+
 inline bool Position::square_is_empty(Square s) const {
-  return piece_on(s) == PIECE_NONE;
+  return board[s] == NO_PIECE;
 }
 
 inline Color Position::side_to_move() const {
@@ -297,11 +286,7 @@ inline Color Position::side_to_move() const {
 }
 
 inline Bitboard Position::occupied_squares() const {
-  return byTypeBB[0];
-}
-
-inline Bitboard Position::empty_squares() const {
-  return ~occupied_squares();
+  return occupied;
 }
 
 inline Bitboard Position::pieces(Color c) const {
@@ -348,33 +333,32 @@ inline bool Position::can_castle(Color c) const {
   return st->castleRights & ((WHITE_OO | WHITE_OOO) << c);
 }
 
-inline Square Position::castle_rook_square(CastleRight f) const {
-  return castleRookSquare[f];
+inline bool Position::castle_impeded(CastleRight f) const {
+  return occupied & castlePath[f];
 }
 
-template<>
-inline Bitboard Position::attacks_from<PAWN>(Square s, Color c) const {
-  return StepAttacksBB[make_piece(c, PAWN)][s];
+inline Square Position::castle_rook_square(CastleRight f) const {
+  return castleRookSquare[f];
 }
 
-template<PieceType Piece> // Knight and King and white pawns
+template<PieceType Pt>
 inline Bitboard Position::attacks_from(Square s) const {
-  return StepAttacksBB[Piece][s];
+  return  Pt == BISHOP || Pt == ROOK ? attacks_bb<Pt>(s, occupied_squares())
+        : Pt == QUEEN  ? attacks_from<ROOK>(s) | attacks_from<BISHOP>(s)
+        : StepAttacksBB[Pt][s];
 }
 
 template<>
-inline Bitboard Position::attacks_from<BISHOP>(Square s) const {
-  return bishop_attacks_bb(s, occupied_squares());
+inline Bitboard Position::attacks_from<PAWN>(Square s, Color c) const {
+  return StepAttacksBB[make_piece(c, PAWN)][s];
 }
 
-template<>
-inline Bitboard Position::attacks_from<ROOK>(Square s) const {
-  return rook_attacks_bb(s, occupied_squares());
+inline Bitboard Position::attacks_from(Piece p, Square s) const {
+  return attacks_from(p, s, occupied);
 }
 
-template<>
-inline Bitboard Position::attacks_from<QUEEN>(Square s) const {
-  return attacks_from<ROOK>(s) | attacks_from<BISHOP>(s);
+inline Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
+  return attackers_to(s, occupied);
 }
 
 inline Bitboard Position::checkers() const {
@@ -382,26 +366,34 @@ inline Bitboard Position::checkers() const {
 }
 
 inline bool Position::in_check() const {
-  return st->checkersBB != EmptyBoardBB;
+  return st->checkersBB != 0;
+}
+
+inline Bitboard Position::discovered_check_candidates() const {
+  return hidden_checkers<false>();
+}
+
+inline Bitboard Position::pinned_pieces() const {
+  return hidden_checkers<true>();
 }
 
 inline bool Position::pawn_is_passed(Color c, Square s) const {
-  return !(pieces(PAWN, opposite_color(c)) & passed_pawn_mask(c, s));
+  return !(pieces(PAWN, ~c) & passed_pawn_mask(c, s));
 }
 
-inline Key Position::get_key() const {
+inline Key Position::key() const {
   return st->key;
 }
 
-inline Key Position::get_exclusion_key() const {
+inline Key Position::exclusion_key() const {
   return st->key ^ zobExclusion;
 }
 
-inline Key Position::get_pawn_key() const {
+inline Key Position::pawn_key() const {
   return st->pawnKey;
 }
 
-inline Key Position::get_material_key() const {
+inline Key Position::material_key() const {
   return st->materialKey;
 }
 
@@ -421,22 +413,27 @@ inline Value Position::non_pawn_material(Color c) const {
   return st->npMaterial[c];
 }
 
-inline bool Position::move_is_passed_pawn_push(Move m) const {
+inline bool Position::is_passed_pawn_push(Move m) const {
 
-  Color c = side_to_move();
-  return   piece_on(move_from(m)) == make_piece(c, PAWN)
-        && pawn_is_passed(c, move_to(m));
+  return   board[from_sq(m)] == make_piece(sideToMove, PAWN)
+        && pawn_is_passed(sideToMove, to_sq(m));
 }
 
 inline int Position::startpos_ply_counter() const {
-  return Max(2 * (fullMoves - 1), 0) + int(sideToMove == BLACK);
+  return startPosPly + st->pliesFromNull; // HACK
 }
 
 inline bool Position::opposite_colored_bishops() const {
 
-  return   piece_count(WHITE, BISHOP) == 1
-        && piece_count(BLACK, BISHOP) == 1
-        && opposite_color_squares(piece_list(WHITE, BISHOP)[0], piece_list(BLACK, BISHOP)[0]);
+  return   pieceCount[WHITE][BISHOP] == 1
+        && pieceCount[BLACK][BISHOP] == 1
+        && opposite_colors(pieceList[WHITE][BISHOP][0], pieceList[BLACK][BISHOP][0]);
+}
+
+inline bool Position::both_color_bishops(Color c) const {
+  // Assumes that there are only two bishops
+  return  pieceCount[c][BISHOP] >= 2 &&
+          opposite_colors(pieceList[c][BISHOP][0], pieceList[c][BISHOP][1]);
 }
 
 inline bool Position::has_pawn_on_7th(Color c) const {
@@ -447,17 +444,17 @@ inline bool Position::is_chess960() const {
   return chess960;
 }
 
-inline bool Position::move_is_capture_or_promotion(Move m) const {
+inline bool Position::is_capture_or_promotion(Move m) const {
 
-  assert(move_is_ok(m));
-  return move_is_special(m) ? !move_is_castle(m) : !square_is_empty(move_to(m));
+  assert(is_ok(m));
+  return is_special(m) ? !is_castle(m) : !square_is_empty(to_sq(m));
 }
 
-inline bool Position::move_is_capture(Move m) const {
+inline bool Position::is_capture(Move m) const {
 
   // Note that castle is coded as "king captures the rook"
-  assert(move_is_ok(m));
-  return (!square_is_empty(move_to(m)) && !move_is_castle(m)) || move_is_ep(m);
+  assert(is_ok(m));
+  return (!square_is_empty(to_sq(m)) && !is_castle(m)) || is_enpassant(m);
 }
 
 inline PieceType Position::captured_piece_type() const {