固有機能

コンピュータソフトウェアにおいて、コンパイラ理論では、組み込み関数または組み込み関数とも呼ばれる組み込み関数は、特定のプログラミング言語で使用できる関数（サブルーチン）であり、その実装はコンパイラによって特別に処理されます。通常、組み込み関数は、インライン関数と同様に、元の関数呼び出しの代わりに自動的に生成された一連の命令を代用します。^[1]インライン関数とは異なり、コンパイラは組み込み関数に関する詳細な情報を持っているため、特定の状況に合わせて組み込み関数をより適切に統合および最適化できます。

組み込み関数を実装するコンパイラは、プログラムが最適化を要求した場合にのみそれらを有効にし、それ以外の場合は言語ランタイム システム(環境) によって提供されるデフォルトの実装にフォールバックします。

組み込み関数は、ベクトル化や並列化を明示的に実装するために、そのような構造に対応していない言語で使用されることが多い。一部のアプリケーションプログラミングインターフェース（API）、たとえばAltiVecやOpenMPでは、組み込み関数を使用して、コンパイル時にそれぞれベクトル化可能な操作とマルチプロセス対応の操作を宣言する。コンパイラは組み込み関数を解析し、ターゲットプラットフォームに適したベクトル演算またはマルチプロセスオブジェクトコードに変換する。一部の組み込み関数は、変数がとることができない値など、オプティマイザに追加の制約を提供するために使用される。^[2]

Microsoft ^[3]、 Intel ^[1]、GNU Compiler Collection (GCC) ^[4]のCおよびC++コンパイラは、 x86のSIMD (単一命令複数データ)命令 ( MMX、ストリーミングSIMD拡張命令(SSE)、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4、AVX、AVX2、AVX512、FMA、...) に直接マップする組み込み関数を実装しています。Microsoft Visual StudioのMicrosoft Visual C++コンパイラは、 x86-64のインラインアセンブリをサポートしていません。^{[5] [6] [7] [8]}これを補うために、ビットスキャンなど、通常はC/C++からアクセスできない標準アセンブリ命令にマップする新しい組み込み関数が追加されました。

一部の C および C++ コンパイラは、移植性のないプラットフォーム固有の組み込み関数を提供します。その他の組み込み関数 ( GNU組み込み関数など) は、より抽象化されており、いくつかの最新プラットフォームの機能を近似していますが、適切な命令がないプラットフォームでは移植可能なフォールバック実装が用意されています。^[9] glmやSonyのベクトル数学ライブラリ^[10]などの C++ ライブラリでは、条件付きコンパイル(プラットフォーム固有のコンパイラ フラグに基づく)によって移植性を実現するのが一般的です。これにより、C++ の型システムとインライン展開のメリットを享受しながら、適切な低レベル プログラミング言語実装にマップされた完全に移植可能な高レベル プリミティブ (4 要素の浮動小数点ベクトル型など) が提供されます。そのため、Cアプリケーション バイナリ インターフェイス(ABI)を使用して手書きのアセンブリ オブジェクト ファイルにリンクするよりも有利です。

 uint64_t __rdtsc (); // 内部 CPU クロック カウンターを返しますuint64_t __popcnt64 ( uint64_t n ); // n に設定されているビットの数uint64_t _umul128 ( uint64_t Factor1 , uint64_t Factor2 , uint64_t * HighProduct ); // 64 ビット * 64 ビット => 128 ビットの乗算__m512 _mm512_add_ps ( __m512 a , __m512 b ); // 16 個の浮動小数点数のベクトル 2 つに対して a + b を計算します __m512 _mm512_fmadd_ps ( __m512 a , __m512 b , __m512 c ) ; // 16個の浮動小数点数のベクトル3 つに対して a*b + c を計算します                                                                   
                                                        
               
                                                 
                                       

^[11]

HotSpot Java仮想マシン(JVM)のジャストインタイムコンパイラには、特定のJava API用の組み込み関数も含まれています。^[12] HotSpot 組み込み関数は、一部のプラットフォームで1つ以上の最適化された実装を持つことができる標準のJava APIです。

ANSI/ISO PL/Iは約90個の組み込み関数を定義している。^[13]これらは慣例的に次のように分類される: ^{[14] : 337–338}

• INDEX、LENGTHなどの文字列処理組み込み関数
• ABS、CEIL、ROUNDなどの算術組み込み関数
• SIN、COS、LOG、ERFなどの数学組み込み関数
• 配列処理組み込み関数（例：ANY、ALL、PROD）
• ONCODE、ONFILEなどの条件処理組み込み関数
• ストレージ制御組み込み関数（ADDR、POINTERなど）
• 入出力組み込み: LINENO
• DATEやTIMEなどのその他の組み込み関数

個々のコンパイラは、マシン アーキテクチャまたはオペレーティング システムに固有の追加の組み込み機能を追加しています。

組み込み関数は、名前を宣言せずにデフォルトにするか、 と宣言することによって識別されますBUILTIN。 同じ名前のユーザー提供の関数は、 と宣言することで置き換えることができますENTRY。

• Intel イントリンシクス ガイド
• ミリコードルーチンの使用、IBM AIX 6.1 ドキュメント