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Improve play for closed positions
[stockfish] / src / position.h
index d94ef185ac9c45a47de27148ce34f8dfe0ff3685..928366bcf4307036d579ccd1cfd814a28f79e242 100644 (file)
@@ -1,8 +1,6 @@
 /*
   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) 2015-2019 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   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 <string>
 
 #include "bitboard.h"
+#include "evaluate.h"
 #include "types.h"
 
+#include "nnue/nnue_accumulator.h"
+
 
 /// StateInfo struct stores information needed to restore a Position object to
 /// its previous state when we retract a move. Whenever a move is made on the
@@ -53,8 +54,14 @@ struct StateInfo {
   Bitboard   blockersForKing[COLOR_NB];
   Bitboard   pinners[COLOR_NB];
   Bitboard   checkSquares[PIECE_TYPE_NB];
+  int        repetition;
+
+  // Used by NNUE
+  Eval::NNUE::Accumulator accumulator;
+  DirtyPiece dirtyPiece;
 };
 
+
 /// A list to keep track of the position states along the setup moves (from the
 /// start position to the position just before the search starts). Needed by
 /// 'draw by repetition' detection. Use a std::deque because pointers to
@@ -82,7 +89,6 @@ public:
   const std::string fen() const;
 
   // Position representation
-  Bitboard pieces() const;
   Bitboard pieces(PieceType pt) const;
   Bitboard pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const;
   Bitboard pieces(Color c) const;
@@ -93,26 +99,25 @@ public:
   bool empty(Square s) const;
   template<PieceType Pt> int count(Color c) const;
   template<PieceType Pt> int count() const;
-  template<PieceType Pt> const Square* squares(Color c) const;
   template<PieceType Pt> Square square(Color c) const;
+  bool is_on_semiopen_file(Color c, Square s) const;
 
   // Castling
-  int castling_rights(Color c) const;
-  bool can_castle(CastlingRight cr) const;
-  bool castling_impeded(CastlingRight cr) const;
-  Square castling_rook_square(CastlingRight cr) const;
+  CastlingRights castling_rights(Color c) const;
+  bool can_castle(CastlingRights cr) const;
+  bool castling_impeded(CastlingRights cr) const;
+  Square castling_rook_square(CastlingRights cr) const;
 
   // Checking
   Bitboard checkers() const;
   Bitboard blockers_for_king(Color c) const;
   Bitboard check_squares(PieceType pt) const;
+  Bitboard pinners(Color c) const;
+  bool is_discovered_check_on_king(Color c, Move m) const;
 
   // Attacks to/from a given square
   Bitboard attackers_to(Square s) const;
   Bitboard attackers_to(Square s, Bitboard occupied) const;
-  Bitboard attacks_from(PieceType pt, Square s) const;
-  template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s) const;
-  template<PieceType> Bitboard attacks_from(Square s, Color c) const;
   Bitboard slider_blockers(Bitboard sliders, Square s, Bitboard& pinners) const;
 
   // Properties of moves
@@ -128,6 +133,7 @@ public:
   // Piece specific
   bool pawn_passed(Color c, Square s) const;
   bool opposite_bishops() const;
+  int  pawns_on_same_color_squares(Color c, Square s) const;
 
   // Doing and undoing moves
   void do_move(Move m, StateInfo& newSt);
@@ -162,6 +168,9 @@ public:
   bool pos_is_ok() const;
   void flip();
 
+  // Used by NNUE
+  StateInfo* state() const;
+
 private:
   // Initialization helpers (used while setting up a position)
   void set_castling_right(Color c, Square rfrom);
@@ -170,8 +179,8 @@ private:
 
   // Other helpers
   void put_piece(Piece pc, Square s);
-  void remove_piece(Piece pc, Square s);
-  void move_piece(Piece pc, Square from, Square to);
+  void remove_piece(Square s);
+  void move_piece(Square from, Square to);
   template<bool Do>
   void do_castling(Color us, Square from, Square& to, Square& rfrom, Square& rto);
 
@@ -180,8 +189,6 @@ private:
   Bitboard byTypeBB[PIECE_TYPE_NB];
   Bitboard byColorBB[COLOR_NB];
   int pieceCount[PIECE_NB];
-  Square pieceList[PIECE_NB][16];
-  int index[SQUARE_NB];
   int castlingRightsMask[SQUARE_NB];
   Square castlingRookSquare[CASTLING_RIGHT_NB];
   Bitboard castlingPath[CASTLING_RIGHT_NB];
@@ -203,28 +210,25 @@ inline Color Position::side_to_move() const {
   return sideToMove;
 }
 
-inline bool Position::empty(Square s) const {
-  return board[s] == NO_PIECE;
-}
-
 inline Piece Position::piece_on(Square s) const {
+  assert(is_ok(s));
   return board[s];
 }
 
-inline Piece Position::moved_piece(Move m) const {
-  return board[from_sq(m)];
+inline bool Position::empty(Square s) const {
+  return piece_on(s) == NO_PIECE;
 }
 
-inline Bitboard Position::pieces() const {
-  return byTypeBB[ALL_PIECES];
+inline Piece Position::moved_piece(Move m) const {
+  return piece_on(from_sq(m));
 }
 
-inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt) const {
+inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt = ALL_PIECES) const {
   return byTypeBB[pt];
 }
 
 inline Bitboard Position::pieces(PieceType pt1, PieceType pt2) const {
-  return byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2];
+  return pieces(pt1) | pieces(pt2);
 }
 
 inline Bitboard Position::pieces(Color c) const {
@@ -232,11 +236,11 @@ inline Bitboard Position::pieces(Color c) const {
 }
 
 inline Bitboard Position::pieces(Color c, PieceType pt) const {
-  return byColorBB[c] & byTypeBB[pt];
+  return pieces(c) & pieces(pt);
 }
 
 inline Bitboard Position::pieces(Color c, PieceType pt1, PieceType pt2) const {
-  return byColorBB[c] & (byTypeBB[pt1] | byTypeBB[pt2]);
+  return pieces(c) & (pieces(pt1) | pieces(pt2));
 }
 
 template<PieceType Pt> inline int Position::count(Color c) const {
@@ -244,57 +248,44 @@ template<PieceType Pt> inline int Position::count(Color c) const {
 }
 
 template<PieceType Pt> inline int Position::count() const {
-  return pieceCount[make_piece(WHITE, Pt)] + pieceCount[make_piece(BLACK, Pt)];
-}
-
-template<PieceType Pt> inline const Square* Position::squares(Color c) const {
-  return pieceList[make_piece(c, Pt)];
+  return count<Pt>(WHITE) + count<Pt>(BLACK);
 }
 
 template<PieceType Pt> inline Square Position::square(Color c) const {
-  assert(pieceCount[make_piece(c, Pt)] == 1);
-  return pieceList[make_piece(c, Pt)][0];
+  assert(count<Pt>(c) == 1);
+  return lsb(pieces(c, Pt));
 }
 
 inline Square Position::ep_square() const {
   return st->epSquare;
 }
 
-inline bool Position::can_castle(CastlingRight cr) const {
-  return st->castlingRights & cr;
+inline bool Position::is_on_semiopen_file(Color c, Square s) const {
+  return !(pieces(c, PAWN) & file_bb(s));
 }
 
-inline int Position::castling_rights(Color c) const {
-  return st->castlingRights & ((WHITE_OO | WHITE_OOO) << (2 * c));
+inline bool Position::can_castle(CastlingRights cr) const {
+  return st->castlingRights & cr;
 }
 
-inline bool Position::castling_impeded(CastlingRight cr) const {
-  return byTypeBB[ALL_PIECES] & castlingPath[cr];
+inline CastlingRights Position::castling_rights(Color c) const {
+  return c & CastlingRights(st->castlingRights);
 }
 
-inline Square Position::castling_rook_square(CastlingRight cr) const {
-  return castlingRookSquare[cr];
-}
+inline bool Position::castling_impeded(CastlingRights cr) const {
+  assert(cr == WHITE_OO || cr == WHITE_OOO || cr == BLACK_OO || cr == BLACK_OOO);
 
-template<PieceType Pt>
-inline Bitboard Position::attacks_from(Square s) const {
-  assert(Pt != PAWN);
-  return  Pt == BISHOP || Pt == ROOK ? attacks_bb<Pt>(s, byTypeBB[ALL_PIECES])
-        : Pt == QUEEN  ? attacks_from<ROOK>(s) | attacks_from<BISHOP>(s)
-        : PseudoAttacks[Pt][s];
+  return pieces() & castlingPath[cr];
 }
 
-template<>
-inline Bitboard Position::attacks_from<PAWN>(Square s, Color c) const {
-  return PawnAttacks[c][s];
-}
+inline Square Position::castling_rook_square(CastlingRights cr) const {
+  assert(cr == WHITE_OO || cr == WHITE_OOO || cr == BLACK_OO || cr == BLACK_OOO);
 
-inline Bitboard Position::attacks_from(PieceType pt, Square s) const {
-  return attacks_bb(pt, s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
+  return castlingRookSquare[cr];
 }
 
 inline Bitboard Position::attackers_to(Square s) const {
-  return attackers_to(s, byTypeBB[ALL_PIECES]);
+  return attackers_to(s, pieces());
 }
 
 inline Bitboard Position::checkers() const {
@@ -305,21 +296,34 @@ inline Bitboard Position::blockers_for_king(Color c) const {
   return st->blockersForKing[c];
 }
 
+inline Bitboard Position::pinners(Color c) const {
+  return st->pinners[c];
+}
+
 inline Bitboard Position::check_squares(PieceType pt) const {
   return st->checkSquares[pt];
 }
 
+inline bool Position::is_discovered_check_on_king(Color c, Move m) const {
+  return st->blockersForKing[c] & from_sq(m);
+}
+
 inline bool Position::pawn_passed(Color c, Square s) const {
-  return !(pieces(~c, PAWN) & passed_pawn_mask(c, s));
+  return !(pieces(~c, PAWN) & passed_pawn_span(c, s));
 }
 
 inline bool Position::advanced_pawn_push(Move m) const {
   return   type_of(moved_piece(m)) == PAWN
-        && relative_rank(sideToMove, from_sq(m)) > RANK_4;
+        && relative_rank(sideToMove, to_sq(m)) > RANK_5;
+}
+
+inline int Position::pawns_on_same_color_squares(Color c, Square s) const {
+  return popcount(pieces(c, PAWN) & ((DarkSquares & s) ? DarkSquares : ~DarkSquares));
 }
 
 inline Key Position::key() const {
-  return st->key;
+  return st->rule50 < 14 ? st->key
+                         : st->key ^ make_key((st->rule50 - 14) / 8);
 }
 
 inline Key Position::pawn_key() const {
@@ -339,7 +343,7 @@ inline Value Position::non_pawn_material(Color c) const {
 }
 
 inline Value Position::non_pawn_material() const {
-  return st->nonPawnMaterial[WHITE] + st->nonPawnMaterial[BLACK];
+  return non_pawn_material(WHITE) + non_pawn_material(BLACK);
 }
 
 inline int Position::game_ply() const {
@@ -351,8 +355,8 @@ inline int Position::rule50_count() const {
 }
 
 inline bool Position::opposite_bishops() const {
-  return   pieceCount[W_BISHOP] == 1
-        && pieceCount[B_BISHOP] == 1
+  return   count<BISHOP>(WHITE) == 1
+        && count<BISHOP>(BLACK) == 1
         && opposite_colors(square<BISHOP>(WHITE), square<BISHOP>(BLACK));
 }
 
@@ -368,7 +372,7 @@ inline bool Position::capture_or_promotion(Move m) const {
 inline bool Position::capture(Move m) const {
   assert(is_ok(m));
   // Castling is encoded as "king captures rook"
-  return (!empty(to_sq(m)) && type_of(m) != CASTLING) || type_of(m) == ENPASSANT;
+  return (!empty(to_sq(m)) && type_of(m) != CASTLING) || type_of(m) == EN_PASSANT;
 }
 
 inline Piece Position::captured_piece() const {
@@ -382,45 +386,34 @@ inline Thread* Position::this_thread() const {
 inline void Position::put_piece(Piece pc, Square s) {
 
   board[s] = pc;
-  byTypeBB[ALL_PIECES] |= s;
-  byTypeBB[type_of(pc)] |= s;
+  byTypeBB[ALL_PIECES] |= byTypeBB[type_of(pc)] |= s;
   byColorBB[color_of(pc)] |= s;
-  index[s] = pieceCount[pc]++;
-  pieceList[pc][index[s]] = s;
+  pieceCount[pc]++;
   pieceCount[make_piece(color_of(pc), ALL_PIECES)]++;
   psq += PSQT::psq[pc][s];
 }
 
-inline void Position::remove_piece(Piece pc, Square s) {
+inline void Position::remove_piece(Square s) {
 
-  // WARNING: This is not a reversible operation. If we remove a piece in
-  // do_move() and then replace it in undo_move() we will put it at the end of
-  // the list and not in its original place, it means index[] and pieceList[]
-  // are not invariant to a do_move() + undo_move() sequence.
+  Piece pc = board[s];
   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= s;
   byTypeBB[type_of(pc)] ^= s;
   byColorBB[color_of(pc)] ^= s;
   /* board[s] = NO_PIECE;  Not needed, overwritten by the capturing one */
-  Square lastSquare = pieceList[pc][--pieceCount[pc]];
-  index[lastSquare] = index[s];
-  pieceList[pc][index[lastSquare]] = lastSquare;
-  pieceList[pc][pieceCount[pc]] = SQ_NONE;
+  pieceCount[pc]--;
   pieceCount[make_piece(color_of(pc), ALL_PIECES)]--;
   psq -= PSQT::psq[pc][s];
 }
 
-inline void Position::move_piece(Piece pc, Square from, Square to) {
+inline void Position::move_piece(Square from, Square to) {
 
-  // index[from] is not updated and becomes stale. This works as long as index[]
-  // is accessed just by known occupied squares.
-  Bitboard fromTo = SquareBB[from] ^ SquareBB[to];
+  Piece pc = board[from];
+  Bitboard fromTo = from | to;
   byTypeBB[ALL_PIECES] ^= fromTo;
   byTypeBB[type_of(pc)] ^= fromTo;
   byColorBB[color_of(pc)] ^= fromTo;
   board[from] = NO_PIECE;
   board[to] = pc;
-  index[to] = index[from];
-  pieceList[pc][index[to]] = to;
   psq += PSQT::psq[pc][to] - PSQT::psq[pc][from];
 }
 
@@ -428,4 +421,9 @@ inline void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt) {
   do_move(m, newSt, gives_check(m));
 }
 
+inline StateInfo* Position::state() const {
+
+  return st;
+}
+
 #endif // #ifndef POSITION_H_INCLUDED