Rename GetLanguageInfo to GetLanguageSpecificData (#117012)
[llvm-project.git] / clang / docs / LanguageExtensions.rst
blobff8e841ee53a2bdb5af1c526b371b56614264de8
1 =========================
2 Clang Language Extensions
3 =========================
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 1
9 .. toctree::
10    :hidden:
12    ObjectiveCLiterals
13    BlockLanguageSpec
14    Block-ABI-Apple
15    AutomaticReferenceCounting
16    PointerAuthentication
17    MatrixTypes
19 Introduction
20 ============
22 This document describes the language extensions provided by Clang.  In addition
23 to the language extensions listed here, Clang aims to support a broad range of
24 GCC extensions.  Please see the `GCC manual
25 <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/C-Extensions.html>`_ for more information on
26 these extensions.
28 .. _langext-feature_check:
30 Feature Checking Macros
31 =======================
33 Language extensions can be very useful, but only if you know you can depend on
34 them.  In order to allow fine-grain features checks, we support three builtin
35 function-like macros.  This allows you to directly test for a feature in your
36 code without having to resort to something like autoconf or fragile "compiler
37 version checks".
39 ``__has_builtin``
40 -----------------
42 This function-like macro takes a single identifier argument that is the name of
43 a builtin function, a builtin pseudo-function (taking one or more type
44 arguments), or a builtin template.
45 It evaluates to 1 if the builtin is supported or 0 if not.
46 It can be used like this:
48 .. code-block:: c++
50   #ifndef __has_builtin         // Optional of course.
51     #define __has_builtin(x) 0  // Compatibility with non-clang compilers.
52   #endif
54   ...
55   #if __has_builtin(__builtin_trap)
56     __builtin_trap();
57   #else
58     abort();
59   #endif
60   ...
62 .. note::
64   Prior to Clang 10, ``__has_builtin`` could not be used to detect most builtin
65   pseudo-functions.
67   ``__has_builtin`` should not be used to detect support for a builtin macro;
68   use ``#ifdef`` instead.
70 ``__has_constexpr_builtin``
71 ---------------------------
73 This function-like macro takes a single identifier argument that is the name of
74 a builtin function, a builtin pseudo-function (taking one or more type
75 arguments), or a builtin template.
76 It evaluates to 1 if the builtin is supported and can be constant evaluated or
77 0 if not. It can be used for writing conditionally constexpr code like this:
79 .. code-block:: c++
81   #ifndef __has_constexpr_builtin         // Optional of course.
82     #define __has_constexpr_builtin(x) 0  // Compatibility with non-clang compilers.
83   #endif
85   ...
86   #if __has_constexpr_builtin(__builtin_fmax)
87     constexpr
88   #endif
89     double money_fee(double amount) {
90         return __builtin_fmax(amount * 0.03, 10.0);
91     }
92   ...
94 For example, ``__has_constexpr_builtin`` is used in libcxx's implementation of
95 the ``<cmath>`` header file to conditionally make a function constexpr whenever
96 the constant evaluation of the corresponding builtin (for example,
97 ``std::fmax`` calls ``__builtin_fmax``) is supported in Clang.
99 .. _langext-__has_feature-__has_extension:
101 ``__has_feature`` and ``__has_extension``
102 -----------------------------------------
104 These function-like macros take a single identifier argument that is the name
105 of a feature.  ``__has_feature`` evaluates to 1 if the feature is both
106 supported by Clang and standardized in the current language standard or 0 if
107 not (but see :ref:`below <langext-has-feature-back-compat>`), while
108 ``__has_extension`` evaluates to 1 if the feature is supported by Clang in the
109 current language (either as a language extension or a standard language
110 feature) or 0 if not.  They can be used like this:
112 .. code-block:: c++
114   #ifndef __has_feature         // Optional of course.
115     #define __has_feature(x) 0  // Compatibility with non-clang compilers.
116   #endif
117   #ifndef __has_extension
118     #define __has_extension __has_feature // Compatibility with pre-3.0 compilers.
119   #endif
121   ...
122   #if __has_feature(cxx_rvalue_references)
123   // This code will only be compiled with the -std=c++11 and -std=gnu++11
124   // options, because rvalue references are only standardized in C++11.
125   #endif
127   #if __has_extension(cxx_rvalue_references)
128   // This code will be compiled with the -std=c++11, -std=gnu++11, -std=c++98
129   // and -std=gnu++98 options, because rvalue references are supported as a
130   // language extension in C++98.
131   #endif
133 .. _langext-has-feature-back-compat:
135 For backward compatibility, ``__has_feature`` can also be used to test
136 for support for non-standardized features, i.e. features not prefixed ``c_``,
137 ``cxx_`` or ``objc_``.
139 Another use of ``__has_feature`` is to check for compiler features not related
140 to the language standard, such as e.g. :doc:`AddressSanitizer
141 <AddressSanitizer>`.
143 If the ``-pedantic-errors`` option is given, ``__has_extension`` is equivalent
144 to ``__has_feature``.
146 The feature tag is described along with the language feature below.
148 The feature name or extension name can also be specified with a preceding and
149 following ``__`` (double underscore) to avoid interference from a macro with
150 the same name.  For instance, ``__cxx_rvalue_references__`` can be used instead
151 of ``cxx_rvalue_references``.
153 ``__has_cpp_attribute``
154 -----------------------
156 This function-like macro is available in C++20 by default, and is provided as an
157 extension in earlier language standards. It takes a single argument that is the
158 name of a double-square-bracket-style attribute. The argument can either be a
159 single identifier or a scoped identifier. If the attribute is supported, a
160 nonzero value is returned. If the attribute is a standards-based attribute, this
161 macro returns a nonzero value based on the year and month in which the attribute
162 was voted into the working draft. See `WG21 SD-6
163 <https://isocpp.org/std/standing-documents/sd-6-sg10-feature-test-recommendations>`_
164 for the list of values returned for standards-based attributes. If the attribute
165 is not supported by the current compilation target, this macro evaluates to 0.
166 It can be used like this:
168 .. code-block:: c++
170   #ifndef __has_cpp_attribute         // For backwards compatibility
171     #define __has_cpp_attribute(x) 0
172   #endif
174   ...
175   #if __has_cpp_attribute(clang::fallthrough)
176   #define FALLTHROUGH [[clang::fallthrough]]
177   #else
178   #define FALLTHROUGH
179   #endif
180   ...
182 The attribute scope tokens ``clang`` and ``_Clang`` are interchangeable, as are
183 the attribute scope tokens ``gnu`` and ``__gnu__``. Attribute tokens in either
184 of these namespaces can be specified with a preceding and following ``__``
185 (double underscore) to avoid interference from a macro with the same name. For
186 instance, ``gnu::__const__`` can be used instead of ``gnu::const``.
188 ``__has_c_attribute``
189 ---------------------
191 This function-like macro takes a single argument that is the name of an
192 attribute exposed with the double square-bracket syntax in C mode. The argument
193 can either be a single identifier or a scoped identifier. If the attribute is
194 supported, a nonzero value is returned. If the attribute is not supported by the
195 current compilation target, this macro evaluates to 0. It can be used like this:
197 .. code-block:: c
199   #ifndef __has_c_attribute         // Optional of course.
200     #define __has_c_attribute(x) 0  // Compatibility with non-clang compilers.
201   #endif
203   ...
204   #if __has_c_attribute(fallthrough)
205     #define FALLTHROUGH [[fallthrough]]
206   #else
207     #define FALLTHROUGH
208   #endif
209   ...
211 The attribute scope tokens ``clang`` and ``_Clang`` are interchangeable, as are
212 the attribute scope tokens ``gnu`` and ``__gnu__``. Attribute tokens in either
213 of these namespaces can be specified with a preceding and following ``__``
214 (double underscore) to avoid interference from a macro with the same name. For
215 instance, ``gnu::__const__`` can be used instead of ``gnu::const``.
217 ``__has_attribute``
218 -------------------
220 This function-like macro takes a single identifier argument that is the name of
221 a GNU-style attribute.  It evaluates to 1 if the attribute is supported by the
222 current compilation target, or 0 if not.  It can be used like this:
224 .. code-block:: c++
226   #ifndef __has_attribute         // Optional of course.
227     #define __has_attribute(x) 0  // Compatibility with non-clang compilers.
228   #endif
230   ...
231   #if __has_attribute(always_inline)
232   #define ALWAYS_INLINE __attribute__((always_inline))
233   #else
234   #define ALWAYS_INLINE
235   #endif
236   ...
238 The attribute name can also be specified with a preceding and following ``__``
239 (double underscore) to avoid interference from a macro with the same name.  For
240 instance, ``__always_inline__`` can be used instead of ``always_inline``.
243 ``__has_declspec_attribute``
244 ----------------------------
246 This function-like macro takes a single identifier argument that is the name of
247 an attribute implemented as a Microsoft-style ``__declspec`` attribute.  It
248 evaluates to 1 if the attribute is supported by the current compilation target,
249 or 0 if not.  It can be used like this:
251 .. code-block:: c++
253   #ifndef __has_declspec_attribute         // Optional of course.
254     #define __has_declspec_attribute(x) 0  // Compatibility with non-clang compilers.
255   #endif
257   ...
258   #if __has_declspec_attribute(dllexport)
259   #define DLLEXPORT __declspec(dllexport)
260   #else
261   #define DLLEXPORT
262   #endif
263   ...
265 The attribute name can also be specified with a preceding and following ``__``
266 (double underscore) to avoid interference from a macro with the same name.  For
267 instance, ``__dllexport__`` can be used instead of ``dllexport``.
269 ``__is_identifier``
270 -------------------
272 This function-like macro takes a single identifier argument that might be either
273 a reserved word or a regular identifier. It evaluates to 1 if the argument is just
274 a regular identifier and not a reserved word, in the sense that it can then be
275 used as the name of a user-defined function or variable. Otherwise it evaluates
276 to 0.  It can be used like this:
278 .. code-block:: c++
280   ...
281   #ifdef __is_identifier          // Compatibility with non-clang compilers.
282     #if __is_identifier(__wchar_t)
283       typedef wchar_t __wchar_t;
284     #endif
285   #endif
287   __wchar_t WideCharacter;
288   ...
290 Include File Checking Macros
291 ============================
293 Not all developments systems have the same include files.  The
294 :ref:`langext-__has_include` and :ref:`langext-__has_include_next` macros allow
295 you to check for the existence of an include file before doing a possibly
296 failing ``#include`` directive.  Include file checking macros must be used
297 as expressions in ``#if`` or ``#elif`` preprocessing directives.
299 .. _langext-__has_include:
301 ``__has_include``
302 -----------------
304 This function-like macro takes a single file name string argument that is the
305 name of an include file.  It evaluates to 1 if the file can be found using the
306 include paths, or 0 otherwise:
308 .. code-block:: c++
310   // Note the two possible file name string formats.
311   #if __has_include("myinclude.h") && __has_include(<stdint.h>)
312   # include "myinclude.h"
313   #endif
315 To test for this feature, use ``#if defined(__has_include)``:
317 .. code-block:: c++
319   // To avoid problem with non-clang compilers not having this macro.
320   #if defined(__has_include)
321   #if __has_include("myinclude.h")
322   # include "myinclude.h"
323   #endif
324   #endif
326 .. _langext-__has_include_next:
328 ``__has_include_next``
329 ----------------------
331 This function-like macro takes a single file name string argument that is the
332 name of an include file.  It is like ``__has_include`` except that it looks for
333 the second instance of the given file found in the include paths.  It evaluates
334 to 1 if the second instance of the file can be found using the include paths,
335 or 0 otherwise:
337 .. code-block:: c++
339   // Note the two possible file name string formats.
340   #if __has_include_next("myinclude.h") && __has_include_next(<stdint.h>)
341   # include_next "myinclude.h"
342   #endif
344   // To avoid problem with non-clang compilers not having this macro.
345   #if defined(__has_include_next)
346   #if __has_include_next("myinclude.h")
347   # include_next "myinclude.h"
348   #endif
349   #endif
351 Note that ``__has_include_next``, like the GNU extension ``#include_next``
352 directive, is intended for use in headers only, and will issue a warning if
353 used in the top-level compilation file.  A warning will also be issued if an
354 absolute path is used in the file argument.
356 ``__has_warning``
357 -----------------
359 This function-like macro takes a string literal that represents a command line
360 option for a warning and returns true if that is a valid warning option.
362 .. code-block:: c++
364   #if __has_warning("-Wformat")
365   ...
366   #endif
368 .. _languageextensions-builtin-macros:
370 Builtin Macros
371 ==============
373 ``__BASE_FILE__``
374   Defined to a string that contains the name of the main input file passed to
375   Clang.
377 ``__FILE_NAME__``
378   Clang-specific extension that functions similar to ``__FILE__`` but only
379   renders the last path component (the filename) instead of an invocation
380   dependent full path to that file.
382 ``__COUNTER__``
383   Defined to an integer value that starts at zero and is incremented each time
384   the ``__COUNTER__`` macro is expanded.
386 ``__INCLUDE_LEVEL__``
387   Defined to an integral value that is the include depth of the file currently
388   being translated.  For the main file, this value is zero.
390 ``__TIMESTAMP__``
391   Defined to the date and time of the last modification of the current source
392   file.
394 ``__clang__``
395   Defined when compiling with Clang
397 ``__clang_major__``
398   Defined to the major marketing version number of Clang (e.g., the 2 in
399   2.0.1).  Note that marketing version numbers should not be used to check for
400   language features, as different vendors use different numbering schemes.
401   Instead, use the :ref:`langext-feature_check`.
403 ``__clang_minor__``
404   Defined to the minor version number of Clang (e.g., the 0 in 2.0.1).  Note
405   that marketing version numbers should not be used to check for language
406   features, as different vendors use different numbering schemes.  Instead, use
407   the :ref:`langext-feature_check`.
409 ``__clang_patchlevel__``
410   Defined to the marketing patch level of Clang (e.g., the 1 in 2.0.1).
412 ``__clang_version__``
413   Defined to a string that captures the Clang marketing version, including the
414   Subversion tag or revision number, e.g., "``1.5 (trunk 102332)``".
416 ``__clang_literal_encoding__``
417   Defined to a narrow string literal that represents the current encoding of
418   narrow string literals, e.g., ``"hello"``. This macro typically expands to
419   "UTF-8" (but may change in the future if the
420   ``-fexec-charset="Encoding-Name"`` option is implemented.)
422 ``__clang_wide_literal_encoding__``
423   Defined to a narrow string literal that represents the current encoding of
424   wide string literals, e.g., ``L"hello"``. This macro typically expands to
425   "UTF-16" or "UTF-32" (but may change in the future if the
426   ``-fwide-exec-charset="Encoding-Name"`` option is implemented.)
428 Implementation-defined keywords
429 ===============================
431 __datasizeof
432 ------------
434 ``__datasizeof`` behaves like ``sizeof``, except that it returns the size of the
435 type ignoring tail padding.
438   FIXME: This should list all the keyword extensions
440 .. _langext-vectors:
442 Vectors and Extended Vectors
443 ============================
445 Supports the GCC, OpenCL, AltiVec, NEON and SVE vector extensions.
447 OpenCL vector types are created using the ``ext_vector_type`` attribute.  It
448 supports the ``V.xyzw`` syntax and other tidbits as seen in OpenCL.  An example
451 .. code-block:: c++
453   typedef float float4 __attribute__((ext_vector_type(4)));
454   typedef float float2 __attribute__((ext_vector_type(2)));
456   float4 foo(float2 a, float2 b) {
457     float4 c;
458     c.xz = a;
459     c.yw = b;
460     return c;
461   }
463 Query for this feature with ``__has_attribute(ext_vector_type)``.
465 Giving ``-maltivec`` option to clang enables support for AltiVec vector syntax
466 and functions.  For example:
468 .. code-block:: c++
470   vector float foo(vector int a) {
471     vector int b;
472     b = vec_add(a, a) + a;
473     return (vector float)b;
474   }
476 NEON vector types are created using ``neon_vector_type`` and
477 ``neon_polyvector_type`` attributes.  For example:
479 .. code-block:: c++
481   typedef __attribute__((neon_vector_type(8))) int8_t int8x8_t;
482   typedef __attribute__((neon_polyvector_type(16))) poly8_t poly8x16_t;
484   int8x8_t foo(int8x8_t a) {
485     int8x8_t v;
486     v = a;
487     return v;
488   }
490 GCC vector types are created using the ``vector_size(N)`` attribute.  The
491 argument ``N`` specifies the number of bytes that will be allocated for an
492 object of this type.  The size has to be multiple of the size of the vector
493 element type. For example:
495 .. code-block:: c++
497   // OK: This declares a vector type with four 'int' elements
498   typedef int int4 __attribute__((vector_size(4 * sizeof(int))));
500   // ERROR: '11' is not a multiple of sizeof(int)
501   typedef int int_impossible __attribute__((vector_size(11)));
503   int4 foo(int4 a) {
504     int4 v;
505     v = a;
506     return v;
507   }
510 Boolean Vectors
511 ---------------
513 Clang also supports the ext_vector_type attribute with boolean element types in
514 C and C++.  For example:
516 .. code-block:: c++
518   // legal for Clang, error for GCC:
519   typedef bool bool4 __attribute__((ext_vector_type(4)));
520   // Objects of bool4 type hold 8 bits, sizeof(bool4) == 1
522   bool4 foo(bool4 a) {
523     bool4 v;
524     v = a;
525     return v;
526   }
528 Boolean vectors are a Clang extension of the ext vector type.  Boolean vectors
529 are intended, though not guaranteed, to map to vector mask registers.  The size
530 parameter of a boolean vector type is the number of bits in the vector.  The
531 boolean vector is dense and each bit in the boolean vector is one vector
532 element.
534 The semantics of boolean vectors borrows from C bit-fields with the following
535 differences:
537 * Distinct boolean vectors are always distinct memory objects (there is no
538   packing).
539 * Only the operators `?:`, `!`, `~`, `|`, `&`, `^` and comparison are allowed on
540   boolean vectors.
541 * Casting a scalar bool value to a boolean vector type means broadcasting the
542   scalar value onto all lanes (same as general ext_vector_type).
543 * It is not possible to access or swizzle elements of a boolean vector
544   (different than general ext_vector_type).
546 The size and alignment are both the number of bits rounded up to the next power
547 of two, but the alignment is at most the maximum vector alignment of the
548 target.
551 Vector Literals
552 ---------------
554 Vector literals can be used to create vectors from a set of scalars, or
555 vectors.  Either parentheses or braces form can be used.  In the parentheses
556 form the number of literal values specified must be one, i.e. referring to a
557 scalar value, or must match the size of the vector type being created.  If a
558 single scalar literal value is specified, the scalar literal value will be
559 replicated to all the components of the vector type.  In the brackets form any
560 number of literals can be specified.  For example:
562 .. code-block:: c++
564   typedef int v4si __attribute__((__vector_size__(16)));
565   typedef float float4 __attribute__((ext_vector_type(4)));
566   typedef float float2 __attribute__((ext_vector_type(2)));
568   v4si vsi = (v4si){1, 2, 3, 4};
569   float4 vf = (float4)(1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f);
570   vector int vi1 = (vector int)(1);    // vi1 will be (1, 1, 1, 1).
571   vector int vi2 = (vector int){1};    // vi2 will be (1, 0, 0, 0).
572   vector int vi3 = (vector int)(1, 2); // error
573   vector int vi4 = (vector int){1, 2}; // vi4 will be (1, 2, 0, 0).
574   vector int vi5 = (vector int)(1, 2, 3, 4);
575   float4 vf = (float4)((float2)(1.0f, 2.0f), (float2)(3.0f, 4.0f));
577 Vector Operations
578 -----------------
580 The table below shows the support for each operation by vector extension.  A
581 dash indicates that an operation is not accepted according to a corresponding
582 specification.
584 ============================== ======= ======= ============= ======= =====
585          Operator              OpenCL  AltiVec     GCC        NEON    SVE
586 ============================== ======= ======= ============= ======= =====
587 []                               yes     yes       yes         yes    yes
588 unary operators +, --            yes     yes       yes         yes    yes
589 ++, -- --                        yes     yes       yes         no     no
590 +,--,*,/,%                       yes     yes       yes         yes    yes
591 bitwise operators &,|,^,~        yes     yes       yes         yes    yes
592 >>,<<                            yes     yes       yes         yes    yes
593 !, &&, ||                        yes     --        yes         yes    yes
594 ==, !=, >, <, >=, <=             yes     yes       yes         yes    yes
595 =                                yes     yes       yes         yes    yes
596 ?: [#]_                          yes     --        yes         yes    yes
597 sizeof                           yes     yes       yes         yes    yes [#]_
598 C-style cast                     yes     yes       yes         no     no
599 reinterpret_cast                 yes     no        yes         no     no
600 static_cast                      yes     no        yes         no     no
601 const_cast                       no      no        no          no     no
602 address &v[i]                    no      no        no [#]_     no     no
603 ============================== ======= ======= ============= ======= =====
605 See also :ref:`langext-__builtin_shufflevector`, :ref:`langext-__builtin_convertvector`.
607 .. [#] ternary operator(?:) has different behaviors depending on condition
608   operand's vector type. If the condition is a GNU vector (i.e. __vector_size__),
609   a NEON vector or an SVE vector, it's only available in C++ and uses normal bool
610   conversions (that is, != 0).
611   If it's an extension (OpenCL) vector, it's only available in C and OpenCL C.
612   And it selects base on signedness of the condition operands (OpenCL v1.1 s6.3.9).
613 .. [#] sizeof can only be used on vector length specific SVE types.
614 .. [#] Clang does not allow the address of an element to be taken while GCC
615    allows this. This is intentional for vectors with a boolean element type and
616    not implemented otherwise.
618 Vector Builtins
619 ---------------
621 **Note: The implementation of vector builtins is work-in-progress and incomplete.**
623 In addition to the operators mentioned above, Clang provides a set of builtins
624 to perform additional operations on certain scalar and vector types.
626 Let ``T`` be one of the following types:
628 * an integer type (as in C23 6.2.5p22), but excluding enumerated types and ``bool``
629 * the standard floating types float or double
630 * a half-precision floating point type, if one is supported on the target
631 * a vector type.
633 For scalar types, consider the operation applied to a vector with a single element.
635 *Vector Size*
636 To determine the number of elements in a vector, use ``__builtin_vectorelements()``.
637 For fixed-sized vectors, e.g., defined via ``__attribute__((vector_size(N)))`` or ARM
638 NEON's vector types (e.g., ``uint16x8_t``), this returns the constant number of
639 elements at compile-time. For scalable vectors, e.g., SVE or RISC-V V, the number of
640 elements is not known at compile-time and is determined at runtime. This builtin can
641 be used, e.g., to increment the loop-counter in vector-type agnostic loops.
643 *Elementwise Builtins*
645 Each builtin returns a vector equivalent to applying the specified operation
646 elementwise to the input.
648 Unless specified otherwise operation(±0) = Â±0 and operation(±infinity) = Â±infinity
650 ============================================== ====================================================================== =========================================
651          Name                                   Operation                                                             Supported element types
652 ============================================== ====================================================================== =========================================
653  T __builtin_elementwise_abs(T x)               return the absolute value of a number x; the absolute value of         signed integer and floating point types
654                                                 the most negative integer remains the most negative integer
655  T __builtin_elementwise_fma(T x, T y, T z)     fused multiply add, (x * y) +  z.                                      floating point types
656  T __builtin_elementwise_ceil(T x)              return the smallest integral value greater than or equal to x          floating point types
657  T __builtin_elementwise_sin(T x)               return the sine of x interpreted as an angle in radians                floating point types
658  T __builtin_elementwise_cos(T x)               return the cosine of x interpreted as an angle in radians              floating point types
659  T __builtin_elementwise_tan(T x)               return the tangent of x interpreted as an angle in radians             floating point types
660  T __builtin_elementwise_asin(T x)              return the arcsine of x interpreted as an angle in radians             floating point types
661  T __builtin_elementwise_acos(T x)              return the arccosine of x interpreted as an angle in radians           floating point types
662  T __builtin_elementwise_atan(T x)              return the arctangent of x interpreted as an angle in radians          floating point types
663  T __builtin_elementwise_atan2(T y, T x)        return the arctangent of y/x                                           floating point types
664  T __builtin_elementwise_sinh(T x)              return the hyperbolic sine of angle x in radians                       floating point types
665  T __builtin_elementwise_cosh(T x)              return the hyperbolic cosine of angle x in radians                     floating point types
666  T __builtin_elementwise_tanh(T x)              return the hyperbolic tangent of angle x in radians                    floating point types
667  T __builtin_elementwise_floor(T x)             return the largest integral value less than or equal to x              floating point types
668  T __builtin_elementwise_log(T x)               return the natural logarithm of x                                      floating point types
669  T __builtin_elementwise_log2(T x)              return the base 2 logarithm of x                                       floating point types
670  T __builtin_elementwise_log10(T x)             return the base 10 logarithm of x                                      floating point types
671  T __builtin_elementwise_popcount(T x)          return the number of 1 bits in x                                       integer types
672  T __builtin_elementwise_pow(T x, T y)          return x raised to the power of y                                      floating point types
673  T __builtin_elementwise_bitreverse(T x)        return the integer represented after reversing the bits of x           integer types
674  T __builtin_elementwise_exp(T x)               returns the base-e exponential, e^x, of the specified value            floating point types
675  T __builtin_elementwise_exp2(T x)              returns the base-2 exponential, 2^x, of the specified value            floating point types
677  T __builtin_elementwise_sqrt(T x)              return the square root of a floating-point number                      floating point types
678  T __builtin_elementwise_roundeven(T x)         round x to the nearest integer value in floating point format,         floating point types
679                                                 rounding halfway cases to even (that is, to the nearest value
680                                                 that is an even integer), regardless of the current rounding
681                                                 direction.
682  T __builtin_elementwise_round(T x)             round x to the nearest  integer value in floating point format,        floating point types
683                                                 rounding halfway cases away from zero, regardless of the
684                                                 current rounding direction. May raise floating-point
685                                                 exceptions.
686  T __builtin_elementwise_trunc(T x)             return the integral value nearest to but no larger in                  floating point types
687                                                 magnitude than x
689   T __builtin_elementwise_nearbyint(T x)        round x to the nearest  integer value in floating point format,        floating point types
690                                                 rounding according to the current rounding direction.
691                                                 May not raise the inexact floating-point exception. This is
692                                                 treated the same as ``__builtin_elementwise_rint`` unless
693                                                 :ref:`FENV_ACCESS is enabled <floating-point-environment>`.
695  T __builtin_elementwise_rint(T x)              round x to the nearest  integer value in floating point format,        floating point types
696                                                 rounding according to the current rounding
697                                                 direction. May raise floating-point exceptions. This is treated
698                                                 the same as ``__builtin_elementwise_nearbyint`` unless
699                                                 :ref:`FENV_ACCESS is enabled <floating-point-environment>`.
701  T __builtin_elementwise_canonicalize(T x)      return the platform specific canonical encoding                        floating point types
702                                                 of a floating-point number
703  T __builtin_elementwise_copysign(T x, T y)     return the magnitude of x with the sign of y.                          floating point types
704  T __builtin_elementwise_fmod(T x, T y)         return The floating-point remainder of (x/y) whose sign                floating point types
705                                                 matches the sign of x.
706  T __builtin_elementwise_max(T x, T y)          return x or y, whichever is larger                                     integer and floating point types
707  T __builtin_elementwise_min(T x, T y)          return x or y, whichever is smaller                                    integer and floating point types
708  T __builtin_elementwise_add_sat(T x, T y)      return the sum of x and y, clamped to the range of                     integer types
709                                                 representable values for the signed/unsigned integer type.
710  T __builtin_elementwise_sub_sat(T x, T y)      return the difference of x and y, clamped to the range of              integer types
711                                                 representable values for the signed/unsigned integer type.
712  T __builtin_elementwise_maximum(T x, T y)      return x or y, whichever is larger. Follows IEEE 754-2019              floating point types
713                                                 semantics, see `LangRef
714                                                 <http://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-min-intrinsics-comparation>`_
715                                                 for the comparison.
716  T __builtin_elementwise_minimum(T x, T y)      return x or y, whichever is smaller. Follows IEEE 754-2019             floating point types
717                                                 semantics, see `LangRef
718                                                 <http://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-min-intrinsics-comparation>`_
719                                                 for the comparison.
720 ============================================== ====================================================================== =========================================
723 *Reduction Builtins*
725 Each builtin returns a scalar equivalent to applying the specified
726 operation(x, y) as recursive even-odd pairwise reduction to all vector
727 elements. ``operation(x, y)`` is repeatedly applied to each non-overlapping
728 even-odd element pair with indices ``i * 2`` and ``i * 2 + 1`` with
729 ``i in [0, Number of elements / 2)``. If the numbers of elements is not a
730 power of 2, the vector is widened with neutral elements for the reduction
731 at the end to the next power of 2.
733 These reductions support both fixed-sized and scalable vector types.
735 Example:
737 .. code-block:: c++
739     __builtin_reduce_add([e3, e2, e1, e0]) = __builtin_reduced_add([e3 + e2, e1 + e0])
740                                            = (e3 + e2) + (e1 + e0)
743 Let ``VT`` be a vector type and ``ET`` the element type of ``VT``.
745 ======================================= ====================================================================== ==================================
746          Name                            Operation                                                              Supported element types
747 ======================================= ====================================================================== ==================================
748  ET __builtin_reduce_max(VT a)           return the largest element of the vector. The floating point result    integer and floating point types
749                                          will always be a number unless all elements of the vector are NaN.
750  ET __builtin_reduce_min(VT a)           return the smallest element of the vector. The floating point result   integer and floating point types
751                                          will always be a number unless all elements of the vector are NaN.
752  ET __builtin_reduce_add(VT a)           \+                                                                     integer types
753  ET __builtin_reduce_mul(VT a)           \*                                                                     integer types
754  ET __builtin_reduce_and(VT a)           &                                                                      integer types
755  ET __builtin_reduce_or(VT a)            \|                                                                     integer types
756  ET __builtin_reduce_xor(VT a)           ^                                                                      integer types
757  ET __builtin_reduce_maximum(VT a)       return the largest element of the vector. Follows IEEE 754-2019        floating point types
758                                          semantics, see `LangRef
759                                          <http://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-min-intrinsics-comparation>`_
760                                          for the comparison.
761  ET __builtin_reduce_minimum(VT a)       return the smallest element of the vector. Follows IEEE 754-2019       floating point types
762                                          semantics, see `LangRef
763                                          <http://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-min-intrinsics-comparation>`_
764                                          for the comparison.
765 ======================================= ====================================================================== ==================================
767 Matrix Types
768 ============
770 Clang provides an extension for matrix types, which is currently being
771 implemented. See :ref:`the draft specification <matrixtypes>` for more details.
773 For example, the code below uses the matrix types extension to multiply two 4x4
774 float matrices and add the result to a third 4x4 matrix.
776 .. code-block:: c++
778   typedef float m4x4_t __attribute__((matrix_type(4, 4)));
780   m4x4_t f(m4x4_t a, m4x4_t b, m4x4_t c) {
781     return a + b * c;
782   }
784 The matrix type extension also supports operations on a matrix and a scalar.
786 .. code-block:: c++
788   typedef float m4x4_t __attribute__((matrix_type(4, 4)));
790   m4x4_t f(m4x4_t a) {
791     return (a + 23) * 12;
792   }
794 The matrix type extension supports division on a matrix and a scalar but not on a matrix and a matrix.
796 .. code-block:: c++
798   typedef float m4x4_t __attribute__((matrix_type(4, 4)));
800   m4x4_t f(m4x4_t a) {
801     a = a / 3.0;
802     return a;
803   }
805 The matrix type extension supports compound assignments for addition, subtraction, and multiplication on matrices
806 and on a matrix and a scalar, provided their types are consistent.
808 .. code-block:: c++
810   typedef float m4x4_t __attribute__((matrix_type(4, 4)));
812   m4x4_t f(m4x4_t a, m4x4_t b) {
813     a += b;
814     a -= b;
815     a *= b;
816     a += 23;
817     a -= 12;
818     return a;
819   }
821 The matrix type extension supports explicit casts. Implicit type conversion between matrix types is not allowed.
823 .. code-block:: c++
825   typedef int ix5x5 __attribute__((matrix_type(5, 5)));
826   typedef float fx5x5 __attribute__((matrix_type(5, 5)));
828   fx5x5 f1(ix5x5 i, fx5x5 f) {
829     return (fx5x5) i;
830   }
833   template <typename X>
834   using matrix_4_4 = X __attribute__((matrix_type(4, 4)));
836   void f2() {
837     matrix_5_5<double> d;
838     matrix_5_5<int> i;
839     i = (matrix_5_5<int>)d;
840     i = static_cast<matrix_5_5<int>>(d);
841   }
843 Half-Precision Floating Point
844 =============================
846 Clang supports three half-precision (16-bit) floating point types:
847 ``__fp16``, ``_Float16`` and ``__bf16``. These types are supported
848 in all language modes, but their support differs between targets.
849 A target is said to have "native support" for a type if the target
850 processor offers instructions for directly performing basic arithmetic
851 on that type.  In the absence of native support, a type can still be
852 supported if the compiler can emulate arithmetic on the type by promoting
853 to ``float``; see below for more information on this emulation.
855 * ``__fp16`` is supported on all targets. The special semantics of this
856   type mean that no arithmetic is ever performed directly on ``__fp16`` values;
857   see below.
859 * ``_Float16`` is supported on the following targets:
861   * 32-bit ARM (natively on some architecture versions)
862   * 64-bit ARM (AArch64) (natively on ARMv8.2a and above)
863   * AMDGPU (natively)
864   * NVPTX (natively)
865   * SPIR (natively)
866   * X86 (if SSE2 is available; natively if AVX512-FP16 is also available)
867   * RISC-V (natively if Zfh or Zhinx is available)
869 * ``__bf16`` is supported on the following targets (currently never natively):
871   * 32-bit ARM
872   * 64-bit ARM (AArch64)
873   * RISC-V
874   * X86 (when SSE2 is available)
876 (For X86, SSE2 is available on 64-bit and all recent 32-bit processors.)
878 ``__fp16`` and ``_Float16`` both use the binary16 format from IEEE
879 754-2008, which provides a 5-bit exponent and an 11-bit significand
880 (counting the implicit leading 1). ``__bf16`` uses the `bfloat16
881 <https://en.wikipedia.org/wiki/Bfloat16_floating-point_format>`_ format,
882 which provides an 8-bit exponent and an 8-bit significand; this is the same
883 exponent range as `float`, just with greatly reduced precision.
885 ``_Float16`` and ``__bf16`` follow the usual rules for arithmetic
886 floating-point types. Most importantly, this means that arithmetic operations
887 on operands of these types are formally performed in the type and produce
888 values of the type. ``__fp16`` does not follow those rules: most operations
889 immediately promote operands of type ``__fp16`` to ``float``, and so
890 arithmetic operations are defined to be performed in ``float`` and so result in
891 a value of type ``float`` (unless further promoted because of other operands).
892 See below for more information on the exact specifications of these types.
894 When compiling arithmetic on ``_Float16`` and ``__bf16`` for a target without
895 native support, Clang will perform the arithmetic in ``float``, inserting
896 extensions and truncations as necessary. This can be done in a way that
897 exactly matches the operation-by-operation behavior of native support,
898 but that can require many extra truncations and extensions. By default,
899 when emulating ``_Float16`` and ``__bf16`` arithmetic using ``float``, Clang
900 does not truncate intermediate operands back to their true type unless the
901 operand is the result of an explicit cast or assignment. This is generally
902 much faster but can generate different results from strict operation-by-operation
903 emulation. Usually the results are more precise. This is permitted by the
904 C and C++ standards under the rules for excess precision in intermediate operands;
905 see the discussion of evaluation formats in the C standard and [expr.pre] in
906 the C++ standard.
908 The use of excess precision can be independently controlled for these two
909 types with the ``-ffloat16-excess-precision=`` and
910 ``-fbfloat16-excess-precision=`` options. Valid values include:
912 * ``none``: meaning to perform strict operation-by-operation emulation
913 * ``standard``: meaning that excess precision is permitted under the rules
914   described in the standard, i.e. never across explicit casts or statements
915 * ``fast``: meaning that excess precision is permitted whenever the
916   optimizer sees an opportunity to avoid truncations; currently this has no
917   effect beyond ``standard``
919 The ``_Float16`` type is an interchange floating type specified in
920 ISO/IEC TS 18661-3:2015 ("Floating-point extensions for C"). It will
921 be supported on more targets as they define ABIs for it.
923 The ``__bf16`` type is a non-standard extension, but it generally follows
924 the rules for arithmetic interchange floating types from ISO/IEC TS
925 18661-3:2015. In previous versions of Clang, it was a storage-only type
926 that forbade arithmetic operations. It will be supported on more targets
927 as they define ABIs for it.
929 The ``__fp16`` type was originally an ARM extension and is specified
930 by the `ARM C Language Extensions <https://github.com/ARM-software/acle/releases>`_.
931 Clang uses the ``binary16`` format from IEEE 754-2008 for ``__fp16``,
932 not the ARM alternative format. Operators that expect arithmetic operands
933 immediately promote ``__fp16`` operands to ``float``.
935 It is recommended that portable code use ``_Float16`` instead of ``__fp16``,
936 as it has been defined by the C standards committee and has behavior that is
937 more familiar to most programmers.
939 Because ``__fp16`` operands are always immediately promoted to ``float``, the
940 common real type of ``__fp16`` and ``_Float16`` for the purposes of the usual
941 arithmetic conversions is ``float``.
943 A literal can be given ``_Float16`` type using the suffix ``f16``. For example,
944 ``3.14f16``.
946 Because default argument promotion only applies to the standard floating-point
947 types, ``_Float16`` values are not promoted to ``double`` when passed as variadic
948 or untyped arguments. As a consequence, some caution must be taken when using
949 certain library facilities with ``_Float16``; for example, there is no ``printf`` format
950 specifier for ``_Float16``, and (unlike ``float``) it will not be implicitly promoted to
951 ``double`` when passed to ``printf``, so the programmer must explicitly cast it to
952 ``double`` before using it with an ``%f`` or similar specifier.
954 Messages on ``deprecated`` and ``unavailable`` Attributes
955 =========================================================
957 An optional string message can be added to the ``deprecated`` and
958 ``unavailable`` attributes.  For example:
960 .. code-block:: c++
962   void explode(void) __attribute__((deprecated("extremely unsafe, use 'combust' instead!!!")));
964 If the deprecated or unavailable declaration is used, the message will be
965 incorporated into the appropriate diagnostic:
967 .. code-block:: none
969   harmless.c:4:3: warning: 'explode' is deprecated: extremely unsafe, use 'combust' instead!!!
970         [-Wdeprecated-declarations]
971     explode();
972     ^
974 Query for this feature with
975 ``__has_extension(attribute_deprecated_with_message)`` and
976 ``__has_extension(attribute_unavailable_with_message)``.
978 Attributes on Enumerators
979 =========================
981 Clang allows attributes to be written on individual enumerators.  This allows
982 enumerators to be deprecated, made unavailable, etc.  The attribute must appear
983 after the enumerator name and before any initializer, like so:
985 .. code-block:: c++
987   enum OperationMode {
988     OM_Invalid,
989     OM_Normal,
990     OM_Terrified __attribute__((deprecated)),
991     OM_AbortOnError __attribute__((deprecated)) = 4
992   };
994 Attributes on the ``enum`` declaration do not apply to individual enumerators.
996 Query for this feature with ``__has_extension(enumerator_attributes)``.
998 C++11 Attributes on using-declarations
999 ======================================
1001 Clang allows C++-style ``[[]]`` attributes to be written on using-declarations.
1002 For instance:
1004 .. code-block:: c++
1006   [[clang::using_if_exists]] using foo::bar;
1007   using foo::baz [[clang::using_if_exists]];
1009 You can test for support for this extension with
1010 ``__has_extension(cxx_attributes_on_using_declarations)``.
1012 'User-Specified' System Frameworks
1013 ==================================
1015 Clang provides a mechanism by which frameworks can be built in such a way that
1016 they will always be treated as being "system frameworks", even if they are not
1017 present in a system framework directory.  This can be useful to system
1018 framework developers who want to be able to test building other applications
1019 with development builds of their framework, including the manner in which the
1020 compiler changes warning behavior for system headers.
1022 Framework developers can opt-in to this mechanism by creating a
1023 "``.system_framework``" file at the top-level of their framework.  That is, the
1024 framework should have contents like:
1026 .. code-block:: none
1028   .../TestFramework.framework
1029   .../TestFramework.framework/.system_framework
1030   .../TestFramework.framework/Headers
1031   .../TestFramework.framework/Headers/TestFramework.h
1032   ...
1034 Clang will treat the presence of this file as an indicator that the framework
1035 should be treated as a system framework, regardless of how it was found in the
1036 framework search path.  For consistency, we recommend that such files never be
1037 included in installed versions of the framework.
1039 Checks for Standard Language Features
1040 =====================================
1042 The ``__has_feature`` macro can be used to query if certain standard language
1043 features are enabled.  The ``__has_extension`` macro can be used to query if
1044 language features are available as an extension when compiling for a standard
1045 which does not provide them.  The features which can be tested are listed here.
1047 Since Clang 3.4, the C++ SD-6 feature test macros are also supported.
1048 These are macros with names of the form ``__cpp_<feature_name>``, and are
1049 intended to be a portable way to query the supported features of the compiler.
1050 See `the C++ status page <https://clang.llvm.org/cxx_status.html#ts>`_ for
1051 information on the version of SD-6 supported by each Clang release, and the
1052 macros provided by that revision of the recommendations.
1054 C++98
1055 -----
1057 The features listed below are part of the C++98 standard.  These features are
1058 enabled by default when compiling C++ code.
1060 C++ exceptions
1061 ^^^^^^^^^^^^^^
1063 Use ``__has_feature(cxx_exceptions)`` to determine if C++ exceptions have been
1064 enabled.  For example, compiling code with ``-fno-exceptions`` disables C++
1065 exceptions.
1067 C++ RTTI
1068 ^^^^^^^^
1070 Use ``__has_feature(cxx_rtti)`` to determine if C++ RTTI has been enabled.  For
1071 example, compiling code with ``-fno-rtti`` disables the use of RTTI.
1073 C++11
1074 -----
1076 The features listed below are part of the C++11 standard.  As a result, all
1077 these features are enabled with the ``-std=c++11`` or ``-std=gnu++11`` option
1078 when compiling C++ code.
1080 C++11 SFINAE includes access control
1081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1083 Use ``__has_feature(cxx_access_control_sfinae)`` or
1084 ``__has_extension(cxx_access_control_sfinae)`` to determine whether
1085 access-control errors (e.g., calling a private constructor) are considered to
1086 be template argument deduction errors (aka SFINAE errors), per `C++ DR1170
1087 <http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/cwg_defects.html#1170>`_.
1089 C++11 alias templates
1090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1092 Use ``__has_feature(cxx_alias_templates)`` or
1093 ``__has_extension(cxx_alias_templates)`` to determine if support for C++11's
1094 alias declarations and alias templates is enabled.
1096 C++11 alignment specifiers
1097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1099 Use ``__has_feature(cxx_alignas)`` or ``__has_extension(cxx_alignas)`` to
1100 determine if support for alignment specifiers using ``alignas`` is enabled.
1102 Use ``__has_feature(cxx_alignof)`` or ``__has_extension(cxx_alignof)`` to
1103 determine if support for the ``alignof`` keyword is enabled.
1105 C++11 attributes
1106 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1108 Use ``__has_feature(cxx_attributes)`` or ``__has_extension(cxx_attributes)`` to
1109 determine if support for attribute parsing with C++11's square bracket notation
1110 is enabled.
1112 C++11 generalized constant expressions
1113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1115 Use ``__has_feature(cxx_constexpr)`` to determine if support for generalized
1116 constant expressions (e.g., ``constexpr``) is enabled.
1118 C++11 ``decltype()``
1119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1121 Use ``__has_feature(cxx_decltype)`` or ``__has_extension(cxx_decltype)`` to
1122 determine if support for the ``decltype()`` specifier is enabled.  C++11's
1123 ``decltype`` does not require type-completeness of a function call expression.
1124 Use ``__has_feature(cxx_decltype_incomplete_return_types)`` or
1125 ``__has_extension(cxx_decltype_incomplete_return_types)`` to determine if
1126 support for this feature is enabled.
1128 C++11 default template arguments in function templates
1129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1131 Use ``__has_feature(cxx_default_function_template_args)`` or
1132 ``__has_extension(cxx_default_function_template_args)`` to determine if support
1133 for default template arguments in function templates is enabled.
1135 C++11 ``default``\ ed functions
1136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1138 Use ``__has_feature(cxx_defaulted_functions)`` or
1139 ``__has_extension(cxx_defaulted_functions)`` to determine if support for
1140 defaulted function definitions (with ``= default``) is enabled.
1142 C++11 delegating constructors
1143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1145 Use ``__has_feature(cxx_delegating_constructors)`` to determine if support for
1146 delegating constructors is enabled.
1148 C++11 ``deleted`` functions
1149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1151 Use ``__has_feature(cxx_deleted_functions)`` or
1152 ``__has_extension(cxx_deleted_functions)`` to determine if support for deleted
1153 function definitions (with ``= delete``) is enabled.
1155 C++11 explicit conversion functions
1156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1158 Use ``__has_feature(cxx_explicit_conversions)`` to determine if support for
1159 ``explicit`` conversion functions is enabled.
1161 C++11 generalized initializers
1162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1164 Use ``__has_feature(cxx_generalized_initializers)`` to determine if support for
1165 generalized initializers (using braced lists and ``std::initializer_list``) is
1166 enabled.
1168 C++11 implicit move constructors/assignment operators
1169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1171 Use ``__has_feature(cxx_implicit_moves)`` to determine if Clang will implicitly
1172 generate move constructors and move assignment operators where needed.
1174 C++11 inheriting constructors
1175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1177 Use ``__has_feature(cxx_inheriting_constructors)`` to determine if support for
1178 inheriting constructors is enabled.
1180 C++11 inline namespaces
1181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1183 Use ``__has_feature(cxx_inline_namespaces)`` or
1184 ``__has_extension(cxx_inline_namespaces)`` to determine if support for inline
1185 namespaces is enabled.
1187 C++11 lambdas
1188 ^^^^^^^^^^^^^
1190 Use ``__has_feature(cxx_lambdas)`` or ``__has_extension(cxx_lambdas)`` to
1191 determine if support for lambdas is enabled.
1193 C++11 local and unnamed types as template arguments
1194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1196 Use ``__has_feature(cxx_local_type_template_args)`` or
1197 ``__has_extension(cxx_local_type_template_args)`` to determine if support for
1198 local and unnamed types as template arguments is enabled.
1200 C++11 noexcept
1201 ^^^^^^^^^^^^^^
1203 Use ``__has_feature(cxx_noexcept)`` or ``__has_extension(cxx_noexcept)`` to
1204 determine if support for noexcept exception specifications is enabled.
1206 C++11 in-class non-static data member initialization
1207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1209 Use ``__has_feature(cxx_nonstatic_member_init)`` to determine whether in-class
1210 initialization of non-static data members is enabled.
1212 C++11 ``nullptr``
1213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
1215 Use ``__has_feature(cxx_nullptr)`` or ``__has_extension(cxx_nullptr)`` to
1216 determine if support for ``nullptr`` is enabled.
1218 C++11 ``override control``
1219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1221 Use ``__has_feature(cxx_override_control)`` or
1222 ``__has_extension(cxx_override_control)`` to determine if support for the
1223 override control keywords is enabled.
1225 C++11 reference-qualified functions
1226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1228 Use ``__has_feature(cxx_reference_qualified_functions)`` or
1229 ``__has_extension(cxx_reference_qualified_functions)`` to determine if support
1230 for reference-qualified functions (e.g., member functions with ``&`` or ``&&``
1231 applied to ``*this``) is enabled.
1233 C++11 range-based ``for`` loop
1234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1236 Use ``__has_feature(cxx_range_for)`` or ``__has_extension(cxx_range_for)`` to
1237 determine if support for the range-based for loop is enabled.
1239 C++11 raw string literals
1240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1242 Use ``__has_feature(cxx_raw_string_literals)`` to determine if support for raw
1243 string literals (e.g., ``R"x(foo\bar)x"``) is enabled.
1245 C++11 rvalue references
1246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1248 Use ``__has_feature(cxx_rvalue_references)`` or
1249 ``__has_extension(cxx_rvalue_references)`` to determine if support for rvalue
1250 references is enabled.
1252 C++11 ``static_assert()``
1253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1255 Use ``__has_feature(cxx_static_assert)`` or
1256 ``__has_extension(cxx_static_assert)`` to determine if support for compile-time
1257 assertions using ``static_assert`` is enabled.
1259 C++11 ``thread_local``
1260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1262 Use ``__has_feature(cxx_thread_local)`` to determine if support for
1263 ``thread_local`` variables is enabled.
1265 C++11 type inference
1266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1268 Use ``__has_feature(cxx_auto_type)`` or ``__has_extension(cxx_auto_type)`` to
1269 determine C++11 type inference is supported using the ``auto`` specifier.  If
1270 this is disabled, ``auto`` will instead be a storage class specifier, as in C
1271 or C++98.
1273 C++11 strongly typed enumerations
1274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1276 Use ``__has_feature(cxx_strong_enums)`` or
1277 ``__has_extension(cxx_strong_enums)`` to determine if support for strongly
1278 typed, scoped enumerations is enabled.
1280 C++11 trailing return type
1281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1283 Use ``__has_feature(cxx_trailing_return)`` or
1284 ``__has_extension(cxx_trailing_return)`` to determine if support for the
1285 alternate function declaration syntax with trailing return type is enabled.
1287 C++11 Unicode string literals
1288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1290 Use ``__has_feature(cxx_unicode_literals)`` to determine if support for Unicode
1291 string literals is enabled.
1293 C++11 unrestricted unions
1294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1296 Use ``__has_feature(cxx_unrestricted_unions)`` to determine if support for
1297 unrestricted unions is enabled.
1299 C++11 user-defined literals
1300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1302 Use ``__has_feature(cxx_user_literals)`` to determine if support for
1303 user-defined literals is enabled.
1305 C++11 variadic templates
1306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1308 Use ``__has_feature(cxx_variadic_templates)`` or
1309 ``__has_extension(cxx_variadic_templates)`` to determine if support for
1310 variadic templates is enabled.
1312 C++14
1313 -----
1315 The features listed below are part of the C++14 standard.  As a result, all
1316 these features are enabled with the ``-std=C++14`` or ``-std=gnu++14`` option
1317 when compiling C++ code.
1319 C++14 binary literals
1320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1322 Use ``__has_feature(cxx_binary_literals)`` or
1323 ``__has_extension(cxx_binary_literals)`` to determine whether
1324 binary literals (for instance, ``0b10010``) are recognized. Clang supports this
1325 feature as an extension in all language modes.
1327 C++14 contextual conversions
1328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1330 Use ``__has_feature(cxx_contextual_conversions)`` or
1331 ``__has_extension(cxx_contextual_conversions)`` to determine if the C++14 rules
1332 are used when performing an implicit conversion for an array bound in a
1333 *new-expression*, the operand of a *delete-expression*, an integral constant
1334 expression, or a condition in a ``switch`` statement.
1336 C++14 decltype(auto)
1337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1339 Use ``__has_feature(cxx_decltype_auto)`` or
1340 ``__has_extension(cxx_decltype_auto)`` to determine if support
1341 for the ``decltype(auto)`` placeholder type is enabled.
1343 C++14 default initializers for aggregates
1344 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1346 Use ``__has_feature(cxx_aggregate_nsdmi)`` or
1347 ``__has_extension(cxx_aggregate_nsdmi)`` to determine if support
1348 for default initializers in aggregate members is enabled.
1350 C++14 digit separators
1351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1353 Use ``__cpp_digit_separators`` to determine if support for digit separators
1354 using single quotes (for instance, ``10'000``) is enabled. At this time, there
1355 is no corresponding ``__has_feature`` name
1357 C++14 generalized lambda capture
1358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1360 Use ``__has_feature(cxx_init_captures)`` or
1361 ``__has_extension(cxx_init_captures)`` to determine if support for
1362 lambda captures with explicit initializers is enabled
1363 (for instance, ``[n(0)] { return ++n; }``).
1365 C++14 generic lambdas
1366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1368 Use ``__has_feature(cxx_generic_lambdas)`` or
1369 ``__has_extension(cxx_generic_lambdas)`` to determine if support for generic
1370 (polymorphic) lambdas is enabled
1371 (for instance, ``[] (auto x) { return x + 1; }``).
1373 C++14 relaxed constexpr
1374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1376 Use ``__has_feature(cxx_relaxed_constexpr)`` or
1377 ``__has_extension(cxx_relaxed_constexpr)`` to determine if variable
1378 declarations, local variable modification, and control flow constructs
1379 are permitted in ``constexpr`` functions.
1381 C++14 return type deduction
1382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1384 Use ``__has_feature(cxx_return_type_deduction)`` or
1385 ``__has_extension(cxx_return_type_deduction)`` to determine if support
1386 for return type deduction for functions (using ``auto`` as a return type)
1387 is enabled.
1389 C++14 runtime-sized arrays
1390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1392 Use ``__has_feature(cxx_runtime_array)`` or
1393 ``__has_extension(cxx_runtime_array)`` to determine if support
1394 for arrays of runtime bound (a restricted form of variable-length arrays)
1395 is enabled.
1396 Clang's implementation of this feature is incomplete.
1398 C++14 variable templates
1399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1401 Use ``__has_feature(cxx_variable_templates)`` or
1402 ``__has_extension(cxx_variable_templates)`` to determine if support for
1403 templated variable declarations is enabled.
1408 The features listed below are part of the C11 standard.  As a result, all these
1409 features are enabled with the ``-std=c11`` or ``-std=gnu11`` option when
1410 compiling C code.  Additionally, because these features are all
1411 backward-compatible, they are available as extensions in all language modes.
1413 C11 alignment specifiers
1414 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1416 Use ``__has_feature(c_alignas)`` or ``__has_extension(c_alignas)`` to determine
1417 if support for alignment specifiers using ``_Alignas`` is enabled.
1419 Use ``__has_feature(c_alignof)`` or ``__has_extension(c_alignof)`` to determine
1420 if support for the ``_Alignof`` keyword is enabled.
1422 C11 atomic operations
1423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1425 Use ``__has_feature(c_atomic)`` or ``__has_extension(c_atomic)`` to determine
1426 if support for atomic types using ``_Atomic`` is enabled.  Clang also provides
1427 :ref:`a set of builtins <langext-__c11_atomic>` which can be used to implement
1428 the ``<stdatomic.h>`` operations on ``_Atomic`` types. Use
1429 ``__has_include(<stdatomic.h>)`` to determine if C11's ``<stdatomic.h>`` header
1430 is available.
1432 Clang will use the system's ``<stdatomic.h>`` header when one is available, and
1433 will otherwise use its own. When using its own, implementations of the atomic
1434 operations are provided as macros. In the cases where C11 also requires a real
1435 function, this header provides only the declaration of that function (along
1436 with a shadowing macro implementation), and you must link to a library which
1437 provides a definition of the function if you use it instead of the macro.
1439 C11 generic selections
1440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1442 Use ``__has_feature(c_generic_selections)`` or
1443 ``__has_extension(c_generic_selections)`` to determine if support for generic
1444 selections is enabled.
1446 As an extension, the C11 generic selection expression is available in all
1447 languages supported by Clang.  The syntax is the same as that given in the C11
1448 standard.
1450 In C, type compatibility is decided according to the rules given in the
1451 appropriate standard, but in C++, which lacks the type compatibility rules used
1452 in C, types are considered compatible only if they are equivalent.
1454 Clang also supports an extended form of ``_Generic`` with a controlling type
1455 rather than a controlling expression. Unlike with a controlling expression, a
1456 controlling type argument does not undergo any conversions and thus is suitable
1457 for use when trying to match qualified types, incomplete types, or function
1458 types. Variable-length array types lack the necessary compile-time information
1459 to resolve which association they match with and thus are not allowed as a
1460 controlling type argument.
1462 Use ``__has_extension(c_generic_selection_with_controlling_type)`` to determine
1463 if support for this extension is enabled.
1465 C11 ``_Static_assert()``
1466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1468 Use ``__has_feature(c_static_assert)`` or ``__has_extension(c_static_assert)``
1469 to determine if support for compile-time assertions using ``_Static_assert`` is
1470 enabled.
1472 C11 ``_Thread_local``
1473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1475 Use ``__has_feature(c_thread_local)`` or ``__has_extension(c_thread_local)``
1476 to determine if support for ``_Thread_local`` variables is enabled.
1478 Modules
1479 -------
1481 Use ``__has_feature(modules)`` to determine if Modules have been enabled.
1482 For example, compiling code with ``-fmodules`` enables the use of Modules.
1484 More information could be found `here <https://clang.llvm.org/docs/Modules.html>`_.
1486 Language Extensions Back-ported to Previous Standards
1487 =====================================================
1489 ============================================ ================================ ============= =============
1490 Feature                                      Feature Test Macro               Introduced In Backported To
1491 ============================================ ================================ ============= =============
1492 variadic templates                           __cpp_variadic_templates         C++11         C++03
1493 Alias templates                              __cpp_alias_templates            C++11         C++03
1494 Non-static data member initializers          __cpp_nsdmi                      C++11         C++03
1495 Range-based ``for`` loop                     __cpp_range_based_for            C++11         C++03
1496 RValue references                            __cpp_rvalue_references          C++11         C++03
1497 Attributes                                   __cpp_attributes                 C++11         C++03
1498 Lambdas                                      __cpp_lambdas                    C++11         C++03
1499 Generalized lambda captures                  __cpp_init_captures              C++14         C++03
1500 Generic lambda expressions                   __cpp_generic_lambdas            C++14         C++03
1501 variable templates                           __cpp_variable_templates         C++14         C++03
1502 Binary literals                              __cpp_binary_literals            C++14         C++03
1503 Relaxed constexpr                            __cpp_constexpr                  C++14         C++11
1504 Static assert with no message                __cpp_static_assert >= 201411L   C++17         C++11
1505 Pack expansion in generalized lambda-capture __cpp_init_captures              C++17         C++03
1506 ``if constexpr``                             __cpp_if_constexpr               C++17         C++11
1507 fold expressions                             __cpp_fold_expressions           C++17         C++03
1508 Lambda capture of \*this by value            __cpp_capture_star_this          C++17         C++03
1509 Attributes on enums                          __cpp_enumerator_attributes      C++17         C++03
1510 Guaranteed copy elision                      __cpp_guaranteed_copy_elision    C++17         C++03
1511 Hexadecimal floating literals                __cpp_hex_float                  C++17         C++03
1512 ``inline`` variables                         __cpp_inline_variables           C++17         C++03
1513 Attributes on namespaces                     __cpp_namespace_attributes       C++17         C++11
1514 Structured bindings                          __cpp_structured_bindings        C++17         C++03
1515 template template arguments                  __cpp_template_template_args     C++17         C++03
1516 Familiar template syntax for generic lambdas __cpp_generic_lambdas            C++20         C++03
1517 ``static operator[]``                        __cpp_multidimensional_subscript C++20         C++03
1518 Designated initializers                      __cpp_designated_initializers    C++20         C++03
1519 Conditional ``explicit``                     __cpp_conditional_explicit       C++20         C++03
1520 ``using enum``                               __cpp_using_enum                 C++20         C++03
1521 ``if consteval``                             __cpp_if_consteval               C++23         C++20
1522 ``static operator()``                        __cpp_static_call_operator       C++23         C++03
1523 Attributes on Lambda-Expressions                                              C++23         C++11
1524 Attributes on Structured Bindings            __cpp_structured_bindings        C++26         C++03
1525 Static assert with user-generated message    __cpp_static_assert >= 202306L   C++26         C++11
1526 Pack Indexing                                __cpp_pack_indexing              C++26         C++03
1527 ``= delete ("should have a reason");``       __cpp_deleted_function           C++26         C++03
1528 Variadic Friends                             __cpp_variadic_friend            C++26         C++03
1529 -------------------------------------------- -------------------------------- ------------- -------------
1530 Designated initializers (N494)                                                C99           C89
1531 Array & element qualification (N2607)                                         C23           C89
1532 Attributes (N2335)                                                            C23           C89
1533 ``#embed`` (N3017)                                                            C23           C89, C++
1534 ============================================ ================================ ============= =============
1536 Builtin type aliases
1537 ====================
1539 Clang provides a few builtin aliases to improve the throughput of certain metaprogramming facilities.
1541 __builtin_common_type
1542 ---------------------
1544 .. code-block:: c++
1546   template <template <class... Args> class BaseTemplate,
1547             template <class TypeMember> class HasTypeMember,
1548             class HasNoTypeMember,
1549             class... Ts>
1550   using __builtin_common_type = ...;
1552 This alias is used for implementing ``std::common_type``. If ``std::common_type`` should contain a ``type`` member,
1553 it is an alias to ``HasTypeMember<TheCommonType>``. Otherwise it is an alias to ``HasNoTypeMember``. The
1554 ``BaseTemplate`` is usually ``std::common_type``. ``Ts`` are the arguments to ``std::common_type``.
1556 __type_pack_element
1557 -------------------
1559 .. code-block:: c++
1561   template <std::size_t Index, class... Ts>
1562   using __type_pack_element = ...;
1564 This alias returns the type at ``Index`` in the parameter pack ``Ts``.
1566 __make_integer_seq
1567 ------------------
1569 .. code-block:: c++
1571   template <template <class IntSeqT, IntSeqT... Ints> class IntSeq, class T, T N>
1572   using __make_integer_seq = ...;
1574 This alias returns ``IntSeq`` instantiated with ``IntSeqT = T``and ``Ints`` being the pack ``0, ..., N - 1``.
1576 Type Trait Primitives
1577 =====================
1579 Type trait primitives are special builtin constant expressions that can be used
1580 by the standard C++ library to facilitate or simplify the implementation of
1581 user-facing type traits in the <type_traits> header.
1583 They are not intended to be used directly by user code because they are
1584 implementation-defined and subject to change -- as such they're tied closely to
1585 the supported set of system headers, currently:
1587 * LLVM's own libc++
1588 * GNU libstdc++
1589 * The Microsoft standard C++ library
1591 Clang supports the `GNU C++ type traits
1592 <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Type-Traits.html>`_ and a subset of the
1593 `Microsoft Visual C++ type traits
1594 <https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms177194(v=VS.100).aspx>`_,
1595 as well as nearly all of the
1596 `Embarcadero C++ type traits
1597 <http://docwiki.embarcadero.com/RADStudio/Rio/en/Type_Trait_Functions_(C%2B%2B11)_Index>`_.
1599 The following type trait primitives are supported by Clang. Those traits marked
1600 (C++) provide implementations for type traits specified by the C++ standard;
1601 ``__X(...)`` has the same semantics and constraints as the corresponding
1602 ``std::X_t<...>`` or ``std::X_v<...>`` type trait.
1604 * ``__array_rank(type)`` (Embarcadero):
1605   Returns the number of levels of array in the type ``type``:
1606   ``0`` if ``type`` is not an array type, and
1607   ``__array_rank(element) + 1`` if ``type`` is an array of ``element``.
1608 * ``__array_extent(type, dim)`` (Embarcadero):
1609   The ``dim``'th array bound in the type ``type``, or ``0`` if
1610   ``dim >= __array_rank(type)``.
1611 * ``__builtin_is_implicit_lifetime`` (C++, GNU, Microsoft)
1612 * ``__builtin_is_virtual_base_of`` (C++, GNU, Microsoft)
1613 * ``__can_pass_in_regs`` (C++)
1614   Returns whether a class can be passed in registers under the current
1615   ABI. This type can only be applied to unqualified class types.
1616   This is not a portable type trait.
1617 * ``__has_nothrow_assign`` (GNU, Microsoft, Embarcadero):
1618   Deprecated, use ``__is_nothrow_assignable`` instead.
1619 * ``__has_nothrow_move_assign`` (GNU, Microsoft):
1620   Deprecated, use ``__is_nothrow_assignable`` instead.
1621 * ``__has_nothrow_copy`` (GNU, Microsoft):
1622   Deprecated, use ``__is_nothrow_constructible`` instead.
1623 * ``__has_nothrow_constructor`` (GNU, Microsoft):
1624   Deprecated, use ``__is_nothrow_constructible`` instead.
1625 * ``__has_trivial_assign`` (GNU, Microsoft, Embarcadero):
1626   Deprecated, use ``__is_trivially_assignable`` instead.
1627 * ``__has_trivial_move_assign`` (GNU, Microsoft):
1628   Deprecated, use ``__is_trivially_assignable`` instead.
1629 * ``__has_trivial_copy`` (GNU, Microsoft):
1630   Deprecated, use ``__is_trivially_copyable`` instead.
1631 * ``__has_trivial_constructor`` (GNU, Microsoft):
1632   Deprecated, use ``__is_trivially_constructible`` instead.
1633 * ``__has_trivial_move_constructor`` (GNU, Microsoft):
1634   Deprecated, use ``__is_trivially_constructible`` instead.
1635 * ``__has_trivial_destructor`` (GNU, Microsoft, Embarcadero):
1636   Deprecated, use ``__is_trivially_destructible`` instead.
1637 * ``__has_unique_object_representations`` (C++, GNU)
1638 * ``__has_virtual_destructor`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1639 * ``__is_abstract`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1640 * ``__is_aggregate`` (C++, GNU, Microsoft)
1641 * ``__is_arithmetic`` (C++, Embarcadero)
1642 * ``__is_array`` (C++, Embarcadero)
1643 * ``__is_assignable`` (C++, MSVC 2015)
1644 * ``__is_base_of`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1645 * ``__is_bounded_array`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1646 * ``__is_class`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1647 * ``__is_complete_type(type)`` (Embarcadero):
1648   Return ``true`` if ``type`` is a complete type.
1649   Warning: this trait is dangerous because it can return different values at
1650   different points in the same program.
1651 * ``__is_compound`` (C++, Embarcadero)
1652 * ``__is_const`` (C++, Embarcadero)
1653 * ``__is_constructible`` (C++, MSVC 2013)
1654 * ``__is_convertible`` (C++, Embarcadero)
1655 * ``__is_nothrow_convertible`` (C++, GNU)
1656 * ``__is_convertible_to`` (Microsoft):
1657   Synonym for ``__is_convertible``.
1658 * ``__is_destructible`` (C++, MSVC 2013)
1659 * ``__is_empty`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1660 * ``__is_enum`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1661 * ``__is_final`` (C++, GNU, Microsoft)
1662 * ``__is_floating_point`` (C++, Embarcadero)
1663 * ``__is_function`` (C++, Embarcadero)
1664 * ``__is_fundamental`` (C++, Embarcadero)
1665 * ``__is_integral`` (C++, Embarcadero)
1666 * ``__is_interface_class`` (Microsoft):
1667   Returns ``false``, even for types defined with ``__interface``.
1668 * ``__is_layout_compatible`` (C++, GNU, Microsoft)
1669 * ``__is_literal`` (Clang):
1670   Synonym for ``__is_literal_type``.
1671 * ``__is_literal_type`` (C++, GNU, Microsoft):
1672   Note, the corresponding standard trait was deprecated in C++17
1673   and removed in C++20.
1674 * ``__is_lvalue_reference`` (C++, Embarcadero)
1675 * ``__is_member_object_pointer`` (C++, Embarcadero)
1676 * ``__is_member_function_pointer`` (C++, Embarcadero)
1677 * ``__is_member_pointer`` (C++, Embarcadero)
1678 * ``__is_nothrow_assignable`` (C++, MSVC 2013)
1679 * ``__is_nothrow_constructible`` (C++, MSVC 2013)
1680 * ``__is_nothrow_destructible`` (C++, MSVC 2013)
1681 * ``__is_object`` (C++, Embarcadero)
1682 * ``__is_pod`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero):
1683   Note, the corresponding standard trait was deprecated in C++20.
1684 * ``__is_pointer`` (C++, Embarcadero)
1685 * ``__is_pointer_interconvertible_base_of`` (C++, GNU, Microsoft)
1686 * ``__is_polymorphic`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1687 * ``__is_reference`` (C++, Embarcadero)
1688 * ``__is_referenceable`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero):
1689   Returns true if a type is referenceable, and false otherwise. A referenceable
1690   type is a type that's either an object type, a reference type, or an unqualified
1691   function type.
1692 * ``__is_rvalue_reference`` (C++, Embarcadero)
1693 * ``__is_same`` (C++, Embarcadero)
1694 * ``__is_same_as`` (GCC): Synonym for ``__is_same``.
1695 * ``__is_scalar`` (C++, Embarcadero)
1696 * ``__is_scoped_enum`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1697 * ``__is_sealed`` (Microsoft):
1698   Synonym for ``__is_final``.
1699 * ``__is_signed`` (C++, Embarcadero):
1700   Returns false for enumeration types, and returns true for floating-point
1701   types. Note, before Clang 10, returned true for enumeration types if the
1702   underlying type was signed, and returned false for floating-point types.
1703 * ``__is_standard_layout`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1704 * ``__is_trivial`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1705 * ``__is_trivially_assignable`` (C++, GNU, Microsoft)
1706 * ``__is_trivially_constructible`` (C++, GNU, Microsoft)
1707 * ``__is_trivially_copyable`` (C++, GNU, Microsoft)
1708 * ``__is_trivially_destructible`` (C++, MSVC 2013)
1709 * ``__is_trivially_relocatable`` (Clang): Returns true if moving an object
1710   of the given type, and then destroying the source object, is known to be
1711   functionally equivalent to copying the underlying bytes and then dropping the
1712   source object on the floor. This is true of trivial types and types which
1713   were made trivially relocatable via the ``clang::trivial_abi`` attribute.
1714 * ``__is_trivially_equality_comparable`` (Clang): Returns true if comparing two
1715   objects of the provided type is known to be equivalent to comparing their
1716   object representations. Note that types containing padding bytes are never
1717   trivially equality comparable.
1718 * ``__is_unbounded_array`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1719 * ``__is_union`` (C++, GNU, Microsoft, Embarcadero)
1720 * ``__is_unsigned`` (C++, Embarcadero):
1721   Returns false for enumeration types. Note, before Clang 13, returned true for
1722   enumeration types if the underlying type was unsigned.
1723 * ``__is_void`` (C++, Embarcadero)
1724 * ``__is_volatile`` (C++, Embarcadero)
1725 * ``__reference_binds_to_temporary(T, U)`` (Clang):  Determines whether a
1726   reference of type ``T`` bound to an expression of type ``U`` would bind to a
1727   materialized temporary object. If ``T`` is not a reference type the result
1728   is false. Note this trait will also return false when the initialization of
1729   ``T`` from ``U`` is ill-formed.
1730   Deprecated, use ``__reference_constructs_from_temporary``.
1731 * ``__reference_constructs_from_temporary(T, U)`` (C++)
1732   Returns true if a reference ``T`` can be direct-initialized from a temporary of type
1733   a non-cv-qualified ``U``.
1734 * ``__reference_converts_from_temporary(T, U)`` (C++)
1735     Returns true if a reference ``T`` can be copy-initialized from a temporary of type
1736     a non-cv-qualified ``U``.
1737 * ``__underlying_type`` (C++, GNU, Microsoft)
1739 In addition, the following expression traits are supported:
1741 * ``__is_lvalue_expr(e)`` (Embarcadero):
1742   Returns true if ``e`` is an lvalue expression.
1743   Deprecated, use ``__is_lvalue_reference(decltype((e)))`` instead.
1744 * ``__is_rvalue_expr(e)`` (Embarcadero):
1745   Returns true if ``e`` is a prvalue expression.
1746   Deprecated, use ``!__is_reference(decltype((e)))`` instead.
1748 There are multiple ways to detect support for a type trait ``__X`` in the
1749 compiler, depending on the oldest version of Clang you wish to support.
1751 * From Clang 10 onwards, ``__has_builtin(__X)`` can be used.
1752 * From Clang 6 onwards, ``!__is_identifier(__X)`` can be used.
1753 * From Clang 3 onwards, ``__has_feature(X)`` can be used, but only supports
1754   the following traits:
1756   * ``__has_nothrow_assign``
1757   * ``__has_nothrow_copy``
1758   * ``__has_nothrow_constructor``
1759   * ``__has_trivial_assign``
1760   * ``__has_trivial_copy``
1761   * ``__has_trivial_constructor``
1762   * ``__has_trivial_destructor``
1763   * ``__has_virtual_destructor``
1764   * ``__is_abstract``
1765   * ``__is_base_of``
1766   * ``__is_class``
1767   * ``__is_constructible``
1768   * ``__is_convertible_to``
1769   * ``__is_empty``
1770   * ``__is_enum``
1771   * ``__is_final``
1772   * ``__is_literal``
1773   * ``__is_standard_layout``
1774   * ``__is_pod``
1775   * ``__is_polymorphic``
1776   * ``__is_sealed``
1777   * ``__is_trivial``
1778   * ``__is_trivially_assignable``
1779   * ``__is_trivially_constructible``
1780   * ``__is_trivially_copyable``
1781   * ``__is_union``
1782   * ``__underlying_type``
1784 A simplistic usage example as might be seen in standard C++ headers follows:
1786 .. code-block:: c++
1788   #if __has_builtin(__is_convertible_to)
1789   template<typename From, typename To>
1790   struct is_convertible_to {
1791     static const bool value = __is_convertible_to(From, To);
1792   };
1793   #else
1794   // Emulate type trait for compatibility with other compilers.
1795   #endif
1797 Blocks
1798 ======
1800 The syntax and high level language feature description is in
1801 :doc:`BlockLanguageSpec<BlockLanguageSpec>`. Implementation and ABI details for
1802 the clang implementation are in :doc:`Block-ABI-Apple<Block-ABI-Apple>`.
1804 Query for this feature with ``__has_extension(blocks)``.
1806 ASM Goto with Output Constraints
1807 ================================
1809 Outputs may be used along any branches from the ``asm goto`` whether the
1810 branches are taken or not.
1812 Query for this feature with ``__has_extension(gnu_asm_goto_with_outputs)``.
1814 Prior to clang-16, the output may only be used safely when the indirect
1815 branches are not taken.  Query for this difference with
1816 ``__has_extension(gnu_asm_goto_with_outputs_full)``.
1818 When using tied-outputs (i.e. outputs that are inputs and outputs, not just
1819 outputs) with the `+r` constraint, there is a hidden input that's created
1820 before the label, so numeric references to operands must account for that.
1822 .. code-block:: c++
1824   int foo(int x) {
1825       // %0 and %1 both refer to x
1826       // %l2 refers to err
1827       asm goto("# %0 %1 %l2" : "+r"(x) : : : err);
1828       return x;
1829     err:
1830       return -1;
1831   }
1833 This was changed to match GCC in clang-13; for better portability, symbolic
1834 references can be used instead of numeric references.
1836 .. code-block:: c++
1838   int foo(int x) {
1839       asm goto("# %[x] %l[err]" : [x]"+r"(x) : : : err);
1840       return x;
1841     err:
1842       return -1;
1843   }
1845 Objective-C Features
1846 ====================
1848 Related result types
1849 --------------------
1851 According to Cocoa conventions, Objective-C methods with certain names
1852 ("``init``", "``alloc``", etc.) always return objects that are an instance of
1853 the receiving class's type.  Such methods are said to have a "related result
1854 type", meaning that a message send to one of these methods will have the same
1855 static type as an instance of the receiver class.  For example, given the
1856 following classes:
1858 .. code-block:: objc
1860   @interface NSObject
1861   + (id)alloc;
1862   - (id)init;
1863   @end
1865   @interface NSArray : NSObject
1866   @end
1868 and this common initialization pattern
1870 .. code-block:: objc
1872   NSArray *array = [[NSArray alloc] init];
1874 the type of the expression ``[NSArray alloc]`` is ``NSArray*`` because
1875 ``alloc`` implicitly has a related result type.  Similarly, the type of the
1876 expression ``[[NSArray alloc] init]`` is ``NSArray*``, since ``init`` has a
1877 related result type and its receiver is known to have the type ``NSArray *``.
1878 If neither ``alloc`` nor ``init`` had a related result type, the expressions
1879 would have had type ``id``, as declared in the method signature.
1881 A method with a related result type can be declared by using the type
1882 ``instancetype`` as its result type.  ``instancetype`` is a contextual keyword
1883 that is only permitted in the result type of an Objective-C method, e.g.
1885 .. code-block:: objc
1887   @interface A
1888   + (instancetype)constructAnA;
1889   @end
1891 The related result type can also be inferred for some methods.  To determine
1892 whether a method has an inferred related result type, the first word in the
1893 camel-case selector (e.g., "``init``" in "``initWithObjects``") is considered,
1894 and the method will have a related result type if its return type is compatible
1895 with the type of its class and if:
1897 * the first word is "``alloc``" or "``new``", and the method is a class method,
1898   or
1900 * the first word is "``autorelease``", "``init``", "``retain``", or "``self``",
1901   and the method is an instance method.
1903 If a method with a related result type is overridden by a subclass method, the
1904 subclass method must also return a type that is compatible with the subclass
1905 type.  For example:
1907 .. code-block:: objc
1909   @interface NSString : NSObject
1910   - (NSUnrelated *)init; // incorrect usage: NSUnrelated is not NSString or a superclass of NSString
1911   @end
1913 Related result types only affect the type of a message send or property access
1914 via the given method.  In all other respects, a method with a related result
1915 type is treated the same way as method that returns ``id``.
1917 Use ``__has_feature(objc_instancetype)`` to determine whether the
1918 ``instancetype`` contextual keyword is available.
1920 Automatic reference counting
1921 ----------------------------
1923 Clang provides support for :doc:`automated reference counting
1924 <AutomaticReferenceCounting>` in Objective-C, which eliminates the need
1925 for manual ``retain``/``release``/``autorelease`` message sends.  There are three
1926 feature macros associated with automatic reference counting:
1927 ``__has_feature(objc_arc)`` indicates the availability of automated reference
1928 counting in general, while ``__has_feature(objc_arc_weak)`` indicates that
1929 automated reference counting also includes support for ``__weak`` pointers to
1930 Objective-C objects. ``__has_feature(objc_arc_fields)`` indicates that C structs
1931 are allowed to have fields that are pointers to Objective-C objects managed by
1932 automatic reference counting.
1934 .. _objc-weak:
1936 Weak references
1937 ---------------
1939 Clang supports ARC-style weak and unsafe references in Objective-C even
1940 outside of ARC mode.  Weak references must be explicitly enabled with
1941 the ``-fobjc-weak`` option; use ``__has_feature((objc_arc_weak))``
1942 to test whether they are enabled.  Unsafe references are enabled
1943 unconditionally.  ARC-style weak and unsafe references cannot be used
1944 when Objective-C garbage collection is enabled.
1946 Except as noted below, the language rules for the ``__weak`` and
1947 ``__unsafe_unretained`` qualifiers (and the ``weak`` and
1948 ``unsafe_unretained`` property attributes) are just as laid out
1949 in the :doc:`ARC specification <AutomaticReferenceCounting>`.
1950 In particular, note that some classes do not support forming weak
1951 references to their instances, and note that special care must be
1952 taken when storing weak references in memory where initialization
1953 and deinitialization are outside the responsibility of the compiler
1954 (such as in ``malloc``-ed memory).
1956 Loading from a ``__weak`` variable always implicitly retains the
1957 loaded value.  In non-ARC modes, this retain is normally balanced
1958 by an implicit autorelease.  This autorelease can be suppressed
1959 by performing the load in the receiver position of a ``-retain``
1960 message send (e.g. ``[weakReference retain]``); note that this performs
1961 only a single retain (the retain done when primitively loading from
1962 the weak reference).
1964 For the most part, ``__unsafe_unretained`` in non-ARC modes is just the
1965 default behavior of variables and therefore is not needed.  However,
1966 it does have an effect on the semantics of block captures: normally,
1967 copying a block which captures an Objective-C object or block pointer
1968 causes the captured pointer to be retained or copied, respectively,
1969 but that behavior is suppressed when the captured variable is qualified
1970 with ``__unsafe_unretained``.
1972 Note that the ``__weak`` qualifier formerly meant the GC qualifier in
1973 all non-ARC modes and was silently ignored outside of GC modes.  It now
1974 means the ARC-style qualifier in all non-GC modes and is no longer
1975 allowed if not enabled by either ``-fobjc-arc`` or ``-fobjc-weak``.
1976 It is expected that ``-fobjc-weak`` will eventually be enabled by default
1977 in all non-GC Objective-C modes.
1979 .. _objc-fixed-enum:
1981 Enumerations with a fixed underlying type
1982 -----------------------------------------
1984 Clang provides support for C++11 enumerations with a fixed underlying type
1985 within Objective-C.  For example, one can write an enumeration type as:
1987 .. code-block:: c++
1989   typedef enum : unsigned char { Red, Green, Blue } Color;
1991 This specifies that the underlying type, which is used to store the enumeration
1992 value, is ``unsigned char``.
1994 Use ``__has_feature(objc_fixed_enum)`` to determine whether support for fixed
1995 underlying types is available in Objective-C.
1997 Interoperability with C++11 lambdas
1998 -----------------------------------
2000 Clang provides interoperability between C++11 lambdas and blocks-based APIs, by
2001 permitting a lambda to be implicitly converted to a block pointer with the
2002 corresponding signature.  For example, consider an API such as ``NSArray``'s
2003 array-sorting method:
2005 .. code-block:: objc
2007   - (NSArray *)sortedArrayUsingComparator:(NSComparator)cmptr;
2009 ``NSComparator`` is simply a typedef for the block pointer ``NSComparisonResult
2010 (^)(id, id)``, and parameters of this type are generally provided with block
2011 literals as arguments.  However, one can also use a C++11 lambda so long as it
2012 provides the same signature (in this case, accepting two parameters of type
2013 ``id`` and returning an ``NSComparisonResult``):
2015 .. code-block:: objc
2017   NSArray *array = @[@"string 1", @"string 21", @"string 12", @"String 11",
2018                      @"String 02"];
2019   const NSStringCompareOptions comparisonOptions
2020     = NSCaseInsensitiveSearch | NSNumericSearch |
2021       NSWidthInsensitiveSearch | NSForcedOrderingSearch;
2022   NSLocale *currentLocale = [NSLocale currentLocale];
2023   NSArray *sorted
2024     = [array sortedArrayUsingComparator:[=](id s1, id s2) -> NSComparisonResult {
2025                NSRange string1Range = NSMakeRange(0, [s1 length]);
2026                return [s1 compare:s2 options:comparisonOptions
2027                range:string1Range locale:currentLocale];
2028        }];
2029   NSLog(@"sorted: %@", sorted);
2031 This code relies on an implicit conversion from the type of the lambda
2032 expression (an unnamed, local class type called the *closure type*) to the
2033 corresponding block pointer type.  The conversion itself is expressed by a
2034 conversion operator in that closure type that produces a block pointer with the
2035 same signature as the lambda itself, e.g.,
2037 .. code-block:: objc
2039   operator NSComparisonResult (^)(id, id)() const;
2041 This conversion function returns a new block that simply forwards the two
2042 parameters to the lambda object (which it captures by copy), then returns the
2043 result.  The returned block is first copied (with ``Block_copy``) and then
2044 autoreleased.  As an optimization, if a lambda expression is immediately
2045 converted to a block pointer (as in the first example, above), then the block
2046 is not copied and autoreleased: rather, it is given the same lifetime as a
2047 block literal written at that point in the program, which avoids the overhead
2048 of copying a block to the heap in the common case.
2050 The conversion from a lambda to a block pointer is only available in
2051 Objective-C++, and not in C++ with blocks, due to its use of Objective-C memory
2052 management (autorelease).
2054 Object Literals and Subscripting
2055 --------------------------------
2057 Clang provides support for :doc:`Object Literals and Subscripting
2058 <ObjectiveCLiterals>` in Objective-C, which simplifies common Objective-C
2059 programming patterns, makes programs more concise, and improves the safety of
2060 container creation.  There are several feature macros associated with object
2061 literals and subscripting: ``__has_feature(objc_array_literals)`` tests the
2062 availability of array literals; ``__has_feature(objc_dictionary_literals)``
2063 tests the availability of dictionary literals;
2064 ``__has_feature(objc_subscripting)`` tests the availability of object
2065 subscripting.
2067 Objective-C Autosynthesis of Properties
2068 ---------------------------------------
2070 Clang provides support for autosynthesis of declared properties.  Using this
2071 feature, clang provides default synthesis of those properties not declared
2072 @dynamic and not having user provided backing getter and setter methods.
2073 ``__has_feature(objc_default_synthesize_properties)`` checks for availability
2074 of this feature in version of clang being used.
2076 .. _langext-objc-retain-release:
2078 Objective-C retaining behavior attributes
2079 -----------------------------------------
2081 In Objective-C, functions and methods are generally assumed to follow the
2082 `Cocoa Memory Management
2083 <https://developer.apple.com/library/mac/#documentation/Cocoa/Conceptual/MemoryMgmt/Articles/mmRules.html>`_
2084 conventions for ownership of object arguments and
2085 return values. However, there are exceptions, and so Clang provides attributes
2086 to allow these exceptions to be documented. This are used by ARC and the
2087 `static analyzer <https://clang-analyzer.llvm.org>`_ Some exceptions may be
2088 better described using the ``objc_method_family`` attribute instead.
2090 **Usage**: The ``ns_returns_retained``, ``ns_returns_not_retained``,
2091 ``ns_returns_autoreleased``, ``cf_returns_retained``, and
2092 ``cf_returns_not_retained`` attributes can be placed on methods and functions
2093 that return Objective-C or CoreFoundation objects. They are commonly placed at
2094 the end of a function prototype or method declaration:
2096 .. code-block:: objc
2098   id foo() __attribute__((ns_returns_retained));
2100   - (NSString *)bar:(int)x __attribute__((ns_returns_retained));
2102 The ``*_returns_retained`` attributes specify that the returned object has a +1
2103 retain count.  The ``*_returns_not_retained`` attributes specify that the return
2104 object has a +0 retain count, even if the normal convention for its selector
2105 would be +1.  ``ns_returns_autoreleased`` specifies that the returned object is
2106 +0, but is guaranteed to live at least as long as the next flush of an
2107 autorelease pool.
2109 **Usage**: The ``ns_consumed`` and ``cf_consumed`` attributes can be placed on
2110 a parameter declaration; they specify that the argument is expected to have a
2111 +1 retain count, which will be balanced in some way by the function or method.
2112 The ``ns_consumes_self`` attribute can only be placed on an Objective-C
2113 method; it specifies that the method expects its ``self`` parameter to have a
2114 +1 retain count, which it will balance in some way.
2116 .. code-block:: objc
2118   void foo(__attribute__((ns_consumed)) NSString *string);
2120   - (void) bar __attribute__((ns_consumes_self));
2121   - (void) baz:(id) __attribute__((ns_consumed)) x;
2123 Further examples of these attributes are available in the static analyzer's `list of annotations for analysis
2124 <https://clang-analyzer.llvm.org/annotations.html#cocoa_mem>`_.
2126 Query for these features with ``__has_attribute(ns_consumed)``,
2127 ``__has_attribute(ns_returns_retained)``, etc.
2129 Objective-C @available
2130 ----------------------
2132 It is possible to use the newest SDK but still build a program that can run on
2133 older versions of macOS and iOS by passing ``-mmacos-version-min=`` /
2134 ``-miphoneos-version-min=``.
2136 Before LLVM 5.0, when calling a function that exists only in the OS that's
2137 newer than the target OS (as determined by the minimum deployment version),
2138 programmers had to carefully check if the function exists at runtime, using
2139 null checks for weakly-linked C functions, ``+class`` for Objective-C classes,
2140 and ``-respondsToSelector:`` or ``+instancesRespondToSelector:`` for
2141 Objective-C methods.  If such a check was missed, the program would compile
2142 fine, run fine on newer systems, but crash on older systems.
2144 As of LLVM 5.0, ``-Wunguarded-availability`` uses the `availability attributes
2145 <https://clang.llvm.org/docs/AttributeReference.html#availability>`_ together
2146 with the new ``@available()`` keyword to assist with this issue.
2147 When a method that's introduced in the OS newer than the target OS is called, a
2148 -Wunguarded-availability warning is emitted if that call is not guarded:
2150 .. code-block:: objc
2152   void my_fun(NSSomeClass* var) {
2153     // If fancyNewMethod was added in e.g. macOS 10.12, but the code is
2154     // built with -mmacos-version-min=10.11, then this unconditional call
2155     // will emit a -Wunguarded-availability warning:
2156     [var fancyNewMethod];
2157   }
2159 To fix the warning and to avoid the crash on macOS 10.11, wrap it in
2160 ``if(@available())``:
2162 .. code-block:: objc
2164   void my_fun(NSSomeClass* var) {
2165     if (@available(macOS 10.12, *)) {
2166       [var fancyNewMethod];
2167     } else {
2168       // Put fallback behavior for old macOS versions (and for non-mac
2169       // platforms) here.
2170     }
2171   }
2173 The ``*`` is required and means that platforms not explicitly listed will take
2174 the true branch, and the compiler will emit ``-Wunguarded-availability``
2175 warnings for unlisted platforms based on those platform's deployment target.
2176 More than one platform can be listed in ``@available()``:
2178 .. code-block:: objc
2180   void my_fun(NSSomeClass* var) {
2181     if (@available(macOS 10.12, iOS 10, *)) {
2182       [var fancyNewMethod];
2183     }
2184   }
2186 If the caller of ``my_fun()`` already checks that ``my_fun()`` is only called
2187 on 10.12, then add an `availability attribute
2188 <https://clang.llvm.org/docs/AttributeReference.html#availability>`_ to it,
2189 which will also suppress the warning and require that calls to my_fun() are
2190 checked:
2192 .. code-block:: objc
2194   API_AVAILABLE(macos(10.12)) void my_fun(NSSomeClass* var) {
2195     [var fancyNewMethod];  // Now ok.
2196   }
2198 ``@available()`` is only available in Objective-C code.  To use the feature
2199 in C and C++ code, use the ``__builtin_available()`` spelling instead.
2201 If existing code uses null checks or ``-respondsToSelector:``, it should
2202 be changed to use ``@available()`` (or ``__builtin_available``) instead.
2204 ``-Wunguarded-availability`` is disabled by default, but
2205 ``-Wunguarded-availability-new``, which only emits this warning for APIs
2206 that have been introduced in macOS >= 10.13, iOS >= 11, watchOS >= 4 and
2207 tvOS >= 11, is enabled by default.
2209 .. _langext-overloading:
2211 Objective-C++ ABI: protocol-qualifier mangling of parameters
2212 ------------------------------------------------------------
2214 Starting with LLVM 3.4, Clang produces a new mangling for parameters whose
2215 type is a qualified-``id`` (e.g., ``id<Foo>``).  This mangling allows such
2216 parameters to be differentiated from those with the regular unqualified ``id``
2217 type.
2219 This was a non-backward compatible mangling change to the ABI.  This change
2220 allows proper overloading, and also prevents mangling conflicts with template
2221 parameters of protocol-qualified type.
2223 Query the presence of this new mangling with
2224 ``__has_feature(objc_protocol_qualifier_mangling)``.
2226 Initializer lists for complex numbers in C
2227 ==========================================
2229 clang supports an extension which allows the following in C:
2231 .. code-block:: c++
2233   #include <math.h>
2234   #include <complex.h>
2235   complex float x = { 1.0f, INFINITY }; // Init to (1, Inf)
2237 This construct is useful because there is no way to separately initialize the
2238 real and imaginary parts of a complex variable in standard C, given that clang
2239 does not support ``_Imaginary``.  (Clang also supports the ``__real__`` and
2240 ``__imag__`` extensions from gcc, which help in some cases, but are not usable
2241 in static initializers.)
2243 Note that this extension does not allow eliding the braces; the meaning of the
2244 following two lines is different:
2246 .. code-block:: c++
2248   complex float x[] = { { 1.0f, 1.0f } }; // [0] = (1, 1)
2249   complex float x[] = { 1.0f, 1.0f }; // [0] = (1, 0), [1] = (1, 0)
2251 This extension also works in C++ mode, as far as that goes, but does not apply
2252 to the C++ ``std::complex``.  (In C++11, list initialization allows the same
2253 syntax to be used with ``std::complex`` with the same meaning.)
2255 For GCC compatibility, ``__builtin_complex(re, im)`` can also be used to
2256 construct a complex number from the given real and imaginary components.
2258 OpenCL Features
2259 ===============
2261 Clang supports internal OpenCL extensions documented below.
2263 ``__cl_clang_bitfields``
2264 --------------------------------
2266 With this extension it is possible to enable bitfields in structs
2267 or unions using the OpenCL extension pragma mechanism detailed in
2268 `the OpenCL Extension Specification, section 1.2
2269 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/specs/3.0-unified/html/OpenCL_Ext.html#extensions-overview>`_.
2271 Use of bitfields in OpenCL kernels can result in reduced portability as struct
2272 layout is not guaranteed to be consistent when compiled by different compilers.
2273 If structs with bitfields are used as kernel function parameters, it can result
2274 in incorrect functionality when the layout is different between the host and
2275 device code.
2277 **Example of Use**:
2279 .. code-block:: c++
2281   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_bitfields : enable
2282   struct with_bitfield {
2283     unsigned int i : 5; // compiled - no diagnostic generated
2284   };
2286   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_bitfields : disable
2287   struct without_bitfield {
2288     unsigned int i : 5; // error - bitfields are not supported
2289   };
2291 ``__cl_clang_function_pointers``
2292 --------------------------------
2294 With this extension it is possible to enable various language features that
2295 are relying on function pointers using regular OpenCL extension pragma
2296 mechanism detailed in `the OpenCL Extension Specification,
2297 section 1.2
2298 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/specs/3.0-unified/html/OpenCL_Ext.html#extensions-overview>`_.
2300 In C++ for OpenCL this also enables:
2302 - Use of member function pointers;
2304 - Unrestricted use of references to functions;
2306 - Virtual member functions.
2308 Such functionality is not conformant and does not guarantee to compile
2309 correctly in any circumstances. It can be used if:
2311 - the kernel source does not contain call expressions to (member-) function
2312   pointers, or virtual functions. For example this extension can be used in
2313   metaprogramming algorithms to be able to specify/detect types generically.
2315 - the generated kernel binary does not contain indirect calls because they
2316   are eliminated using compiler optimizations e.g. devirtualization.
2318 - the selected target supports the function pointer like functionality e.g.
2319   most CPU targets.
2321 **Example of Use**:
2323 .. code-block:: c++
2325   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_function_pointers : enable
2326   void foo()
2327   {
2328     void (*fp)(); // compiled - no diagnostic generated
2329   }
2331   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_function_pointers : disable
2332   void bar()
2333   {
2334     void (*fp)(); // error - pointers to function are not allowed
2335   }
2337 ``__cl_clang_variadic_functions``
2338 ---------------------------------
2340 With this extension it is possible to enable variadic arguments in functions
2341 using regular OpenCL extension pragma mechanism detailed in `the OpenCL
2342 Extension Specification, section 1.2
2343 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/specs/3.0-unified/html/OpenCL_Ext.html#extensions-overview>`_.
2345 This is not conformant behavior and it can only be used portably when the
2346 functions with variadic prototypes do not get generated in binary e.g. the
2347 variadic prototype is used to specify a function type with any number of
2348 arguments in metaprogramming algorithms in C++ for OpenCL.
2350 This extensions can also be used when the kernel code is intended for targets
2351 supporting the variadic arguments e.g. majority of CPU targets.
2353 **Example of Use**:
2355 .. code-block:: c++
2357   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_variadic_functions : enable
2358   void foo(int a, ...); // compiled - no diagnostic generated
2360   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_variadic_functions : disable
2361   void bar(int a, ...); // error - variadic prototype is not allowed
2363 ``__cl_clang_non_portable_kernel_param_types``
2364 ----------------------------------------------
2366 With this extension it is possible to enable the use of some restricted types
2367 in kernel parameters specified in `C++ for OpenCL v1.0 s2.4
2368 <https://www.khronos.org/opencl/assets/CXX_for_OpenCL.html#kernel_function>`_.
2369 The restrictions can be relaxed using regular OpenCL extension pragma mechanism
2370 detailed in `the OpenCL Extension Specification, section 1.2
2371 <https://www.khronos.org/registry/OpenCL/specs/3.0-unified/html/OpenCL_Ext.html#extensions-overview>`_.
2373 This is not a conformant behavior and it can only be used when the
2374 kernel arguments are not accessed on the host side or the data layout/size
2375 between the host and device is known to be compatible.
2377 **Example of Use**:
2379 .. code-block:: c++
2381   // Plain Old Data type.
2382   struct Pod {
2383     int a;
2384     int b;
2385   };
2387   // Not POD type because of the constructor.
2388   // Standard layout type because there is only one access control.
2389   struct OnlySL {
2390     int a;
2391     int b;
2392     OnlySL() : a(0), b(0) {}
2393   };
2395   // Not standard layout type because of two different access controls.
2396   struct NotSL {
2397     int a;
2398   private:
2399     int b;
2400   };
2402   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_non_portable_kernel_param_types : enable
2403   kernel void kernel_main(
2404     Pod a,
2406     OnlySL b,
2407     global NotSL *c,
2408     global OnlySL *d
2409   );
2410   #pragma OPENCL EXTENSION __cl_clang_non_portable_kernel_param_types : disable
2412 Remove address space builtin function
2413 -------------------------------------
2415 ``__remove_address_space`` allows to derive types in C++ for OpenCL
2416 that have address space qualifiers removed. This utility only affects
2417 address space qualifiers, therefore, other type qualifiers such as
2418 ``const`` or ``volatile`` remain unchanged.
2420 **Example of Use**:
2422 .. code-block:: c++
2424   template<typename T>
2425   void foo(T *par){
2426     T var1; // error - local function variable with global address space
2427     __private T var2; // error - conflicting address space qualifiers
2428     __private __remove_address_space<T>::type var3; // var3 is __private int
2429   }
2431   void bar(){
2432     __global int* ptr;
2433     foo(ptr);
2434   }
2436 Legacy 1.x atomics with generic address space
2437 ---------------------------------------------
2439 Clang allows use of atomic functions from the OpenCL 1.x standards
2440 with the generic address space pointer in C++ for OpenCL mode.
2442 This is a non-portable feature and might not be supported by all
2443 targets.
2445 **Example of Use**:
2447 .. code-block:: c++
2449   void foo(__generic volatile unsigned int* a) {
2450     atomic_add(a, 1);
2451   }
2453 WebAssembly Features
2454 ====================
2456 Clang supports the WebAssembly features documented below. For further
2457 information related to the semantics of the builtins, please refer to the `WebAssembly Specification <https://webassembly.github.io/spec/core/>`_.
2458 In this section, when we refer to reference types, we are referring to
2459 WebAssembly reference types, not C++ reference types unless stated
2460 otherwise.
2462 ``__builtin_wasm_table_set``
2463 ----------------------------
2465 This builtin function stores a value in a WebAssembly table.
2466 It takes three arguments.
2467 The first argument is the table to store a value into, the second
2468 argument is the index to which to store the value into, and the
2469 third argument is a value of reference type to store in the table.
2470 It returns nothing.
2472 .. code-block:: c++
2474   static __externref_t table[0];
2475   extern __externref_t JSObj;
2477   void store(int index) {
2478     __builtin_wasm_table_set(table, index, JSObj);
2479   }
2481 ``__builtin_wasm_table_get``
2482 ----------------------------
2484 This builtin function is the counterpart to ``__builtin_wasm_table_set``
2485 and loads a value from a WebAssembly table of reference typed values.
2486 It takes 2 arguments.
2487 The first argument is a table of reference typed values and the
2488 second argument is an index from which to load the value. It returns
2489 the loaded reference typed value.
2491 .. code-block:: c++
2493   static __externref_t table[0];
2495   __externref_t load(int index) {
2496     __externref_t Obj = __builtin_wasm_table_get(table, index);
2497     return Obj;
2498   }
2500 ``__builtin_wasm_table_size``
2501 -----------------------------
2503 This builtin function returns the size of the WebAssembly table.
2504 Takes the table as an argument and returns an unsigned integer (``size_t``)
2505 with the current table size.
2507 .. code-block:: c++
2509   typedef void (*__funcref funcref_t)();
2510   static __funcref table[0];
2512   size_t getSize() {
2513     return __builtin_wasm_table_size(table);
2514   }
2516 ``__builtin_wasm_table_grow``
2517 -----------------------------
2519 This builtin function grows the WebAssembly table by a certain amount.
2520 Currently, as all WebAssembly tables created in C/C++ are zero-sized,
2521 this always needs to be called to grow the table.
2523 It takes three arguments. The first argument is the WebAssembly table
2524 to grow. The second argument is the reference typed value to store in
2525 the new table entries (the initialization value), and the third argument
2526 is the amount to grow the table by. It returns the previous table size
2527 or -1. It will return -1 if not enough space could be allocated.
2529 .. code-block:: c++
2531   typedef void (*__funcref funcref_t)();
2532   static __funcref table[0];
2534   // grow returns the new table size or -1 on error.
2535   int grow(__funcref fn, int delta) {
2536     int prevSize = __builtin_wasm_table_grow(table, fn, delta);
2537     if (prevSize == -1)
2538       return -1;
2539     return prevSize + delta;
2540   }
2542 ``__builtin_wasm_table_fill``
2543 -----------------------------
2545 This builtin function sets all the entries of a WebAssembly table to a given
2546 reference typed value. It takes four arguments. The first argument is
2547 the WebAssembly table, the second argument is the index that starts the
2548 range, the third argument is the value to set in the new entries, and
2549 the fourth and the last argument is the size of the range. It returns
2550 nothing.
2552 .. code-block:: c++
2554   static __externref_t table[0];
2556   // resets a table by setting all of its entries to a given value.
2557   void reset(__externref_t Obj) {
2558     int Size = __builtin_wasm_table_size(table);
2559     __builtin_wasm_table_fill(table, 0, Obj, Size);
2560   }
2562 ``__builtin_wasm_table_copy``
2563 -----------------------------
2565 This builtin function copies elements from a source WebAssembly table
2566 to a possibly overlapping destination region. It takes five arguments.
2567 The first argument is the destination WebAssembly table, and the second
2568 argument is the source WebAssembly table. The third argument is the
2569 destination index from where the copy starts, the fourth argument is the
2570 source index from there the copy starts, and the fifth and last argument
2571 is the number of elements to copy. It returns nothing.
2573 .. code-block:: c++
2575   static __externref_t tableSrc[0];
2576   static __externref_t tableDst[0];
2578   // Copy nelem elements from [src, src + nelem - 1] in tableSrc to
2579   // [dst, dst + nelem - 1] in tableDst
2580   void copy(int dst, int src, int nelem) {
2581     __builtin_wasm_table_copy(tableDst, tableSrc, dst, src, nelem);
2582   }
2585 Builtin Functions
2586 =================
2588 Clang supports a number of builtin library functions with the same syntax as
2589 GCC, including things like ``__builtin_nan``, ``__builtin_constant_p``,
2590 ``__builtin_choose_expr``, ``__builtin_types_compatible_p``,
2591 ``__builtin_assume_aligned``, ``__sync_fetch_and_add``, etc.  In addition to
2592 the GCC builtins, Clang supports a number of builtins that GCC does not, which
2593 are listed here.
2595 Please note that Clang does not and will not support all of the GCC builtins
2596 for vector operations.  Instead of using builtins, you should use the functions
2597 defined in target-specific header files like ``<xmmintrin.h>``, which define
2598 portable wrappers for these.  Many of the Clang versions of these functions are
2599 implemented directly in terms of :ref:`extended vector support
2600 <langext-vectors>` instead of builtins, in order to reduce the number of
2601 builtins that we need to implement.
2603 ``__builtin_alloca``
2604 --------------------
2606 ``__builtin_alloca`` is used to dynamically allocate memory on the stack. Memory
2607 is automatically freed upon function termination.
2609 **Syntax**:
2611 .. code-block:: c++
2613   __builtin_alloca(size_t n)
2615 **Example of Use**:
2617 .. code-block:: c++
2619   void init(float* data, size_t nbelems);
2620   void process(float* data, size_t nbelems);
2621   int foo(size_t n) {
2622     auto mem = (float*)__builtin_alloca(n * sizeof(float));
2623     init(mem, n);
2624     process(mem, n);
2625     /* mem is automatically freed at this point */
2626   }
2628 **Description**:
2630 ``__builtin_alloca`` is meant to be used to allocate a dynamic amount of memory
2631 on the stack. This amount is subject to stack allocation limits.
2633 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_alloca)``.
2635 ``__builtin_alloca_with_align``
2636 -------------------------------
2638 ``__builtin_alloca_with_align`` is used to dynamically allocate memory on the
2639 stack while controlling its alignment. Memory is automatically freed upon
2640 function termination.
2643 **Syntax**:
2645 .. code-block:: c++
2647   __builtin_alloca_with_align(size_t n, size_t align)
2649 **Example of Use**:
2651 .. code-block:: c++
2653   void init(float* data, size_t nbelems);
2654   void process(float* data, size_t nbelems);
2655   int foo(size_t n) {
2656     auto mem = (float*)__builtin_alloca_with_align(
2657                         n * sizeof(float),
2658                         CHAR_BIT * alignof(float));
2659     init(mem, n);
2660     process(mem, n);
2661     /* mem is automatically freed at this point */
2662   }
2664 **Description**:
2666 ``__builtin_alloca_with_align`` is meant to be used to allocate a dynamic amount of memory
2667 on the stack. It is similar to ``__builtin_alloca`` but accepts a second
2668 argument whose value is the alignment constraint, as a power of 2 in *bits*.
2670 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_alloca_with_align)``.
2672 .. _langext-__builtin_assume:
2674 ``__builtin_assume``
2675 --------------------
2677 ``__builtin_assume`` is used to provide the optimizer with a boolean
2678 invariant that is defined to be true.
2680 **Syntax**:
2682 .. code-block:: c++
2684     __builtin_assume(bool)
2686 **Example of Use**:
2688 .. code-block:: c++
2690   int foo(int x) {
2691       __builtin_assume(x != 0);
2692       // The optimizer may short-circuit this check using the invariant.
2693       if (x == 0)
2694             return do_something();
2695       return do_something_else();
2696   }
2698 **Description**:
2700 The boolean argument to this function is defined to be true. The optimizer may
2701 analyze the form of the expression provided as the argument and deduce from
2702 that information used to optimize the program. If the condition is violated
2703 during execution, the behavior is undefined. The argument itself is never
2704 evaluated, so any side effects of the expression will be discarded.
2706 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_assume)``.
2708 .. _langext-__builtin_assume_separate_storage:
2710 ``__builtin_assume_separate_storage``
2711 -------------------------------------
2713 ``__builtin_assume_separate_storage`` is used to provide the optimizer with the
2714 knowledge that its two arguments point to separately allocated objects.
2716 **Syntax**:
2718 .. code-block:: c++
2720     __builtin_assume_separate_storage(const volatile void *, const volatile void *)
2722 **Example of Use**:
2724 .. code-block:: c++
2726   int foo(int *x, int *y) {
2727       __builtin_assume_separate_storage(x, y);
2728       *x = 0;
2729       *y = 1;
2730       // The optimizer may optimize this to return 0 without reloading from *x.
2731       return *x;
2732   }
2734 **Description**:
2736 The arguments to this function are assumed to point into separately allocated
2737 storage (either different variable definitions or different dynamic storage
2738 allocations). The optimizer may use this fact to aid in alias analysis. If the
2739 arguments point into the same storage, the behavior is undefined. Note that the
2740 definition of "storage" here refers to the outermost enclosing allocation of any
2741 particular object (so for example, it's never correct to call this function
2742 passing the addresses of fields in the same struct, elements of the same array,
2743 etc.).
2745 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_assume_separate_storage)``.
2748 ``__builtin_offsetof``
2749 ----------------------
2751 ``__builtin_offsetof`` is used to implement the ``offsetof`` macro, which
2752 calculates the offset (in bytes) to a given member of the given type.
2754 **Syntax**:
2756 .. code-block:: c++
2758     __builtin_offsetof(type-name, member-designator)
2760 **Example of Use**:
2762 .. code-block:: c++
2764   struct S {
2765     char c;
2766     int i;
2767     struct T {
2768       float f[2];
2769     } t;
2770   };
2772   const int offset_to_i = __builtin_offsetof(struct S, i);
2773   const int ext1 = __builtin_offsetof(struct U { int i; }, i); // C extension
2774   const int offset_to_subobject = __builtin_offsetof(struct S, t.f[1]);
2776 **Description**:
2778 This builtin is usable in an integer constant expression which returns a value
2779 of type ``size_t``. The value returned is the offset in bytes to the subobject
2780 designated by the member-designator from the beginning of an object of type
2781 ``type-name``. Clang extends the required standard functionality in the
2782 following way:
2784 * In C language modes, the first argument may be the definition of a new type.
2785   Any type declared this way is scoped to the nearest scope containing the call
2786   to the builtin.
2788 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_offsetof)``.
2790 ``__builtin_call_with_static_chain``
2791 ------------------------------------
2793 ``__builtin_call_with_static_chain`` is used to perform a static call while
2794 setting updating the static chain register.
2796 **Syntax**:
2798 .. code-block:: c++
2800   T __builtin_call_with_static_chain(T expr, void* ptr)
2802 **Example of Use**:
2804 .. code-block:: c++
2806   auto v = __builtin_call_with_static_chain(foo(3), foo);
2808 **Description**:
2810 This builtin returns ``expr`` after checking that ``expr`` is a non-member
2811 static call expression. The call to that expression is made while using ``ptr``
2812 as a function pointer stored in a dedicated register to implement *static chain*
2813 calling convention, as used by some language to implement closures or nested
2814 functions.
2816 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_call_with_static_chain)``.
2818 ``__builtin_readcyclecounter``
2819 ------------------------------
2821 ``__builtin_readcyclecounter`` is used to access the cycle counter register (or
2822 a similar low-latency, high-accuracy clock) on those targets that support it.
2824 **Syntax**:
2826 .. code-block:: c++
2828   __builtin_readcyclecounter()
2830 **Example of Use**:
2832 .. code-block:: c++
2834   unsigned long long t0 = __builtin_readcyclecounter();
2835   do_something();
2836   unsigned long long t1 = __builtin_readcyclecounter();
2837   unsigned long long cycles_to_do_something = t1 - t0; // assuming no overflow
2839 **Description**:
2841 The ``__builtin_readcyclecounter()`` builtin returns the cycle counter value,
2842 which may be either global or process/thread-specific depending on the target.
2843 As the backing counters often overflow quickly (on the order of seconds) this
2844 should only be used for timing small intervals.  When not supported by the
2845 target, the return value is always zero.  This builtin takes no arguments and
2846 produces an unsigned long long result.
2848 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_readcyclecounter)``. Note
2849 that even if present, its use may depend on run-time privilege or other OS
2850 controlled state.
2852 ``__builtin_readsteadycounter``
2853 -------------------------------
2855 ``__builtin_readsteadycounter`` is used to access the fixed frequency counter
2856 register (or a similar steady-rate clock) on those targets that support it.
2857 The function is similar to ``__builtin_readcyclecounter`` above except that the
2858 frequency is fixed, making it suitable for measuring elapsed time.
2860 **Syntax**:
2862 .. code-block:: c++
2864   __builtin_readsteadycounter()
2866 **Example of Use**:
2868 .. code-block:: c++
2870   unsigned long long t0 = __builtin_readsteadycounter();
2871   do_something();
2872   unsigned long long t1 = __builtin_readsteadycounter();
2873   unsigned long long secs_to_do_something = (t1 - t0) / tick_rate;
2875 **Description**:
2877 The ``__builtin_readsteadycounter()`` builtin returns the frequency counter value.
2878 When not supported by the target, the return value is always zero. This builtin
2879 takes no arguments and produces an unsigned long long result. The builtin does
2880 not guarantee any particular frequency, only that it is stable. Knowledge of the
2881 counter's true frequency will need to be provided by the user.
2883 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_readsteadycounter)``.
2885 ``__builtin_cpu_supports``
2886 --------------------------
2888 **Syntax**:
2890 .. code-block:: c++
2892   int __builtin_cpu_supports(const char *features);
2894 **Example of Use:**:
2896 .. code-block:: c++
2898   if (__builtin_cpu_supports("sve"))
2899     sve_code();
2901 **Description**:
2903 The ``__builtin_cpu_supports`` function detects if the run-time CPU supports
2904 features specified in string argument. It returns a positive integer if all
2905 features are supported and 0 otherwise. Feature names are target specific. On
2906 AArch64 features are combined using ``+`` like this
2907 ``__builtin_cpu_supports("flagm+sha3+lse+rcpc2+fcma+memtag+bti+sme2")``.
2908 If a feature name is not supported, Clang will issue a warning and replace
2909 builtin by the constant 0.
2911 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_cpu_supports)``.
2913 ``__builtin_dump_struct``
2914 -------------------------
2916 **Syntax**:
2918 .. code-block:: c++
2920     __builtin_dump_struct(&some_struct, some_printf_func, args...);
2922 **Examples**:
2924 .. code-block:: c++
2926     struct S {
2927       int x, y;
2928       float f;
2929       struct T {
2930         int i;
2931       } t;
2932     };
2934     void func(struct S *s) {
2935       __builtin_dump_struct(s, printf);
2936     }
2938 Example output:
2940 .. code-block:: none
2942     struct S {
2943       int x = 100
2944       int y = 42
2945       float f = 3.141593
2946       struct T t = {
2947         int i = 1997
2948       }
2949     }
2951 .. code-block:: c++
2953     #include <string>
2954     struct T { int a, b; };
2955     constexpr void constexpr_sprintf(std::string &out, const char *format,
2956                                      auto ...args) {
2957       // ...
2958     }
2959     constexpr std::string dump_struct(auto &x) {
2960       std::string s;
2961       __builtin_dump_struct(&x, constexpr_sprintf, s);
2962       return s;
2963     }
2964     static_assert(dump_struct(T{1, 2}) == R"(struct T {
2965       int a = 1
2966       int b = 2
2967     }
2968     )");
2970 **Description**:
2972 The ``__builtin_dump_struct`` function is used to print the fields of a simple
2973 structure and their values for debugging purposes. The first argument of the
2974 builtin should be a pointer to a complete record type to dump. The second argument ``f``
2975 should be some callable expression, and can be a function object or an overload
2976 set. The builtin calls ``f``, passing any further arguments ``args...``
2977 followed by a ``printf``-compatible format string and the corresponding
2978 arguments. ``f`` may be called more than once, and ``f`` and ``args`` will be
2979 evaluated once per call. In C++, ``f`` may be a template or overload set and
2980 resolve to different functions for each call.
2982 In the format string, a suitable format specifier will be used for builtin
2983 types that Clang knows how to format. This includes standard builtin types, as
2984 well as aggregate structures, ``void*`` (printed with ``%p``), and ``const
2985 char*`` (printed with ``%s``). A ``*%p`` specifier will be used for a field
2986 that Clang doesn't know how to format, and the corresponding argument will be a
2987 pointer to the field. This allows a C++ templated formatting function to detect
2988 this case and implement custom formatting. A ``*`` will otherwise not precede a
2989 format specifier.
2991 This builtin does not return a value.
2993 This builtin can be used in constant expressions.
2995 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_dump_struct)``
2997 .. _langext-__builtin_shufflevector:
2999 ``__builtin_shufflevector``
3000 ---------------------------
3002 ``__builtin_shufflevector`` is used to express generic vector
3003 permutation/shuffle/swizzle operations.  This builtin is also very important
3004 for the implementation of various target-specific header files like
3005 ``<xmmintrin.h>``. This builtin can be used within constant expressions.
3007 **Syntax**:
3009 .. code-block:: c++
3011   __builtin_shufflevector(vec1, vec2, index1, index2, ...)
3013 **Examples**:
3015 .. code-block:: c++
3017   // identity operation - return 4-element vector v1.
3018   __builtin_shufflevector(v1, v1, 0, 1, 2, 3)
3020   // "Splat" element 0 of V1 into a 4-element result.
3021   __builtin_shufflevector(V1, V1, 0, 0, 0, 0)
3023   // Reverse 4-element vector V1.
3024   __builtin_shufflevector(V1, V1, 3, 2, 1, 0)
3026   // Concatenate every other element of 4-element vectors V1 and V2.
3027   __builtin_shufflevector(V1, V2, 0, 2, 4, 6)
3029   // Concatenate every other element of 8-element vectors V1 and V2.
3030   __builtin_shufflevector(V1, V2, 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14)
3032   // Shuffle v1 with some elements being undefined. Not allowed in constexpr.
3033   __builtin_shufflevector(v1, v1, 3, -1, 1, -1)
3035 **Description**:
3037 The first two arguments to ``__builtin_shufflevector`` are vectors that have
3038 the same element type.  The remaining arguments are a list of integers that
3039 specify the elements indices of the first two vectors that should be extracted
3040 and returned in a new vector.  These element indices are numbered sequentially
3041 starting with the first vector, continuing into the second vector.  Thus, if
3042 ``vec1`` is a 4-element vector, index 5 would refer to the second element of
3043 ``vec2``. An index of -1 can be used to indicate that the corresponding element
3044 in the returned vector is a don't care and can be optimized by the backend.
3045 Values of -1 are not supported in constant expressions.
3047 The result of ``__builtin_shufflevector`` is a vector with the same element
3048 type as ``vec1``/``vec2`` but that has an element count equal to the number of
3049 indices specified.
3051 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_shufflevector)``.
3053 .. _langext-__builtin_convertvector:
3055 ``__builtin_convertvector``
3056 ---------------------------
3058 ``__builtin_convertvector`` is used to express generic vector
3059 type-conversion operations. The input vector and the output vector
3060 type must have the same number of elements. This builtin can be used within
3061 constant expressions.
3063 **Syntax**:
3065 .. code-block:: c++
3067   __builtin_convertvector(src_vec, dst_vec_type)
3069 **Examples**:
3071 .. code-block:: c++
3073   typedef double vector4double __attribute__((__vector_size__(32)));
3074   typedef float  vector4float  __attribute__((__vector_size__(16)));
3075   typedef short  vector4short  __attribute__((__vector_size__(8)));
3076   vector4float vf; vector4short vs;
3078   // convert from a vector of 4 floats to a vector of 4 doubles.
3079   __builtin_convertvector(vf, vector4double)
3080   // equivalent to:
3081   (vector4double) { (double) vf[0], (double) vf[1], (double) vf[2], (double) vf[3] }
3083   // convert from a vector of 4 shorts to a vector of 4 floats.
3084   __builtin_convertvector(vs, vector4float)
3085   // equivalent to:
3086   (vector4float) { (float) vs[0], (float) vs[1], (float) vs[2], (float) vs[3] }
3088 **Description**:
3090 The first argument to ``__builtin_convertvector`` is a vector, and the second
3091 argument is a vector type with the same number of elements as the first
3092 argument.
3094 The result of ``__builtin_convertvector`` is a vector with the same element
3095 type as the second argument, with a value defined in terms of the action of a
3096 C-style cast applied to each element of the first argument.
3098 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_convertvector)``.
3100 ``__builtin_bitreverse``
3101 ------------------------
3103 * ``__builtin_bitreverse8``
3104 * ``__builtin_bitreverse16``
3105 * ``__builtin_bitreverse32``
3106 * ``__builtin_bitreverse64``
3108 **Syntax**:
3110 .. code-block:: c++
3112      __builtin_bitreverse32(x)
3114 **Examples**:
3116 .. code-block:: c++
3118       uint8_t rev_x = __builtin_bitreverse8(x);
3119       uint16_t rev_x = __builtin_bitreverse16(x);
3120       uint32_t rev_y = __builtin_bitreverse32(y);
3121       uint64_t rev_z = __builtin_bitreverse64(z);
3123 **Description**:
3125 The '``__builtin_bitreverse``' family of builtins is used to reverse
3126 the bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
3127 ``0b01101101``. These builtins can be used within constant expressions.
3129 ``__builtin_rotateleft``
3130 ------------------------
3132 * ``__builtin_rotateleft8``
3133 * ``__builtin_rotateleft16``
3134 * ``__builtin_rotateleft32``
3135 * ``__builtin_rotateleft64``
3137 **Syntax**:
3139 .. code-block:: c++
3141      __builtin_rotateleft32(x, y)
3143 **Examples**:
3145 .. code-block:: c++
3147       uint8_t rot_x = __builtin_rotateleft8(x, y);
3148       uint16_t rot_x = __builtin_rotateleft16(x, y);
3149       uint32_t rot_x = __builtin_rotateleft32(x, y);
3150       uint64_t rot_x = __builtin_rotateleft64(x, y);
3152 **Description**:
3154 The '``__builtin_rotateleft``' family of builtins is used to rotate
3155 the bits in the first argument by the amount in the second argument.
3156 For example, ``0b10000110`` rotated left by 11 becomes ``0b00110100``.
3157 The shift value is treated as an unsigned amount modulo the size of
3158 the arguments. Both arguments and the result have the bitwidth specified
3159 by the name of the builtin. These builtins can be used within constant
3160 expressions.
3162 ``__builtin_rotateright``
3163 -------------------------
3165 * ``__builtin_rotateright8``
3166 * ``__builtin_rotateright16``
3167 * ``__builtin_rotateright32``
3168 * ``__builtin_rotateright64``
3170 **Syntax**:
3172 .. code-block:: c++
3174      __builtin_rotateright32(x, y)
3176 **Examples**:
3178 .. code-block:: c++
3180       uint8_t rot_x = __builtin_rotateright8(x, y);
3181       uint16_t rot_x = __builtin_rotateright16(x, y);
3182       uint32_t rot_x = __builtin_rotateright32(x, y);
3183       uint64_t rot_x = __builtin_rotateright64(x, y);
3185 **Description**:
3187 The '``__builtin_rotateright``' family of builtins is used to rotate
3188 the bits in the first argument by the amount in the second argument.
3189 For example, ``0b10000110`` rotated right by 3 becomes ``0b11010000``.
3190 The shift value is treated as an unsigned amount modulo the size of
3191 the arguments. Both arguments and the result have the bitwidth specified
3192 by the name of the builtin. These builtins can be used within constant
3193 expressions.
3195 ``__builtin_unreachable``
3196 -------------------------
3198 ``__builtin_unreachable`` is used to indicate that a specific point in the
3199 program cannot be reached, even if the compiler might otherwise think it can.
3200 This is useful to improve optimization and eliminates certain warnings.  For
3201 example, without the ``__builtin_unreachable`` in the example below, the
3202 compiler assumes that the inline asm can fall through and prints a "function
3203 declared '``noreturn``' should not return" warning.
3205 **Syntax**:
3207 .. code-block:: c++
3209     __builtin_unreachable()
3211 **Example of use**:
3213 .. code-block:: c++
3215   void myabort(void) __attribute__((noreturn));
3216   void myabort(void) {
3217     asm("int3");
3218     __builtin_unreachable();
3219   }
3221 **Description**:
3223 The ``__builtin_unreachable()`` builtin has completely undefined behavior.
3224 Since it has undefined behavior, it is a statement that it is never reached and
3225 the optimizer can take advantage of this to produce better code.  This builtin
3226 takes no arguments and produces a void result.
3228 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_unreachable)``.
3230 ``__builtin_unpredictable``
3231 ---------------------------
3233 ``__builtin_unpredictable`` is used to indicate that a branch condition is
3234 unpredictable by hardware mechanisms such as branch prediction logic.
3236 **Syntax**:
3238 .. code-block:: c++
3240     __builtin_unpredictable(long long)
3242 **Example of use**:
3244 .. code-block:: c++
3246   if (__builtin_unpredictable(x > 0)) {
3247      foo();
3248   }
3250 **Description**:
3252 The ``__builtin_unpredictable()`` builtin is expected to be used with control
3253 flow conditions such as in ``if`` and ``switch`` statements.
3255 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_unpredictable)``.
3258 ``__builtin_expect``
3259 --------------------
3261 ``__builtin_expect`` is used to indicate that the value of an expression is
3262 anticipated to be the same as a statically known result.
3264 **Syntax**:
3266 .. code-block:: c++
3268     long __builtin_expect(long expr, long val)
3270 **Example of use**:
3272 .. code-block:: c++
3274   if (__builtin_expect(x, 0)) {
3275      bar();
3276   }
3278 **Description**:
3280 The ``__builtin_expect()`` builtin is typically used with control flow
3281 conditions such as in ``if`` and ``switch`` statements to help branch
3282 prediction. It means that its first argument ``expr`` is expected to take the
3283 value of its second argument ``val``. It always returns ``expr``.
3285 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_expect)``.
3287 ``__builtin_expect_with_probability``
3288 -------------------------------------
3290 ``__builtin_expect_with_probability`` is similar to ``__builtin_expect`` but it
3291 takes a probability as third argument.
3293 **Syntax**:
3295 .. code-block:: c++
3297     long __builtin_expect_with_probability(long expr, long val, double p)
3299 **Example of use**:
3301 .. code-block:: c++
3303   if (__builtin_expect_with_probability(x, 0, .3)) {
3304      bar();
3305   }
3307 **Description**:
3309 The ``__builtin_expect_with_probability()`` builtin is typically used with
3310 control flow conditions such as in ``if`` and ``switch`` statements to help
3311 branch prediction. It means that its first argument ``expr`` is expected to take
3312 the value of its second argument ``val`` with probability ``p``. ``p`` must be
3313 within ``[0.0 ; 1.0]`` bounds. This builtin always returns the value of ``expr``.
3315 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_expect_with_probability)``.
3317 ``__builtin_prefetch``
3318 ----------------------
3320 ``__builtin_prefetch`` is used to communicate with the cache handler to bring
3321 data into the cache before it gets used.
3323 **Syntax**:
3325 .. code-block:: c++
3327     void __builtin_prefetch(const void *addr, int rw=0, int locality=3)
3329 **Example of use**:
3331 .. code-block:: c++
3333     __builtin_prefetch(a + i);
3335 **Description**:
3337 The ``__builtin_prefetch(addr, rw, locality)`` builtin is expected to be used to
3338 avoid cache misses when the developer has a good understanding of which data
3339 are going to be used next. ``addr`` is the address that needs to be brought into
3340 the cache. ``rw`` indicates the expected access mode: ``0`` for *read* and ``1``
3341 for *write*. In case of *read write* access, ``1`` is to be used. ``locality``
3342 indicates the expected persistence of data in cache, from ``0`` which means that
3343 data can be discarded from cache after its next use to ``3`` which means that
3344 data is going to be reused a lot once in cache. ``1`` and ``2`` provide
3345 intermediate behavior between these two extremes.
3347 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_prefetch)``.
3349 ``__sync_swap``
3350 ---------------
3352 ``__sync_swap`` is used to atomically swap integers or pointers in memory.
3354 **Syntax**:
3356 .. code-block:: c++
3358   type __sync_swap(type *ptr, type value, ...)
3360 **Example of Use**:
3362 .. code-block:: c++
3364   int old_value = __sync_swap(&value, new_value);
3366 **Description**:
3368 The ``__sync_swap()`` builtin extends the existing ``__sync_*()`` family of
3369 atomic intrinsics to allow code to atomically swap the current value with the
3370 new value.  More importantly, it helps developers write more efficient and
3371 correct code by avoiding expensive loops around
3372 ``__sync_bool_compare_and_swap()`` or relying on the platform specific
3373 implementation details of ``__sync_lock_test_and_set()``.  The
3374 ``__sync_swap()`` builtin is a full barrier.
3376 ``__builtin_addressof``
3377 -----------------------
3379 ``__builtin_addressof`` performs the functionality of the built-in ``&``
3380 operator, ignoring any ``operator&`` overload.  This is useful in constant
3381 expressions in C++11, where there is no other way to take the address of an
3382 object that overloads ``operator&``. Clang automatically adds
3383 ``[[clang::lifetimebound]]`` to the parameter of ``__builtin_addressof``.
3385 **Example of use**:
3387 .. code-block:: c++
3389   template<typename T> constexpr T *addressof(T &value) {
3390     return __builtin_addressof(value);
3391   }
3393 ``__builtin_function_start``
3394 -----------------------------
3396 ``__builtin_function_start`` returns the address of a function body.
3398 **Syntax**:
3400 .. code-block:: c++
3402   void *__builtin_function_start(function)
3404 **Example of use**:
3406 .. code-block:: c++
3408   void a() {}
3409   void *p = __builtin_function_start(a);
3411   class A {
3412   public:
3413     void a(int n);
3414     void a();
3415   };
3417   void A::a(int n) {}
3418   void A::a() {}
3420   void *pa1 = __builtin_function_start((void(A::*)(int)) &A::a);
3421   void *pa2 = __builtin_function_start((void(A::*)()) &A::a);
3423 **Description**:
3425 The ``__builtin_function_start`` builtin accepts an argument that can be
3426 constant-evaluated to a function, and returns the address of the function
3427 body.  This builtin is not supported on all targets.
3429 The returned pointer may differ from the normally taken function address
3430 and is not safe to call.  For example, with ``-fsanitize=cfi``, taking a
3431 function address produces a callable pointer to a CFI jump table, while
3432 ``__builtin_function_start`` returns an address that fails
3433 :doc:`cfi-icall<ControlFlowIntegrity>` checks.
3435 ``__builtin_operator_new`` and ``__builtin_operator_delete``
3436 ------------------------------------------------------------
3438 A call to ``__builtin_operator_new(args)`` is exactly the same as a call to
3439 ``::operator new(args)``, except that it allows certain optimizations
3440 that the C++ standard does not permit for a direct function call to
3441 ``::operator new`` (in particular, removing ``new`` / ``delete`` pairs and
3442 merging allocations), and that the call is required to resolve to a
3443 `replaceable global allocation function
3444 <https://en.cppreference.com/w/cpp/memory/new/operator_new>`_.
3446 Likewise, ``__builtin_operator_delete`` is exactly the same as a call to
3447 ``::operator delete(args)``, except that it permits optimizations
3448 and that the call is required to resolve to a
3449 `replaceable global deallocation function
3450 <https://en.cppreference.com/w/cpp/memory/new/operator_delete>`_.
3452 These builtins are intended for use in the implementation of ``std::allocator``
3453 and other similar allocation libraries, and are only available in C++.
3455 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_operator_new)`` or
3456 ``__has_builtin(__builtin_operator_delete)``:
3458   * If the value is at least ``201802L``, the builtins behave as described above.
3460   * If the value is non-zero, the builtins may not support calling arbitrary
3461     replaceable global (de)allocation functions, but do support calling at least
3462     ``::operator new(size_t)`` and ``::operator delete(void*)``.
3464 ``__builtin_preserve_access_index``
3465 -----------------------------------
3467 ``__builtin_preserve_access_index`` specifies a code section where
3468 array subscript access and structure/union member access are relocatable
3469 under bpf compile-once run-everywhere framework. Debuginfo (typically
3470 with ``-g``) is needed, otherwise, the compiler will exit with an error.
3471 The return type for the intrinsic is the same as the type of the
3472 argument.
3474 **Syntax**:
3476 .. code-block:: c
3478   type __builtin_preserve_access_index(type arg)
3480 **Example of Use**:
3482 .. code-block:: c
3484   struct t {
3485     int i;
3486     int j;
3487     union {
3488       int a;
3489       int b;
3490     } c[4];
3491   };
3492   struct t *v = ...;
3493   int *pb =__builtin_preserve_access_index(&v->c[3].b);
3494   __builtin_preserve_access_index(v->j);
3496 ``__builtin_debugtrap``
3497 -----------------------
3499 ``__builtin_debugtrap`` causes the program to stop its execution in such a way that a debugger can catch it.
3501 **Syntax**:
3503 .. code-block:: c++
3505     __builtin_debugtrap()
3507 **Description**
3509 ``__builtin_debugtrap`` is lowered to the ` ``llvm.debugtrap`` <https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-debugtrap-intrinsic>`_ builtin. It should have the same effect as setting a breakpoint on the line where the builtin is called.
3511 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_debugtrap)``.
3514 ``__builtin_trap``
3515 ------------------
3517 ``__builtin_trap`` causes the program to stop its execution abnormally.
3519 **Syntax**:
3521 .. code-block:: c++
3523     __builtin_trap()
3525 **Description**
3527 ``__builtin_trap`` is lowered to the ` ``llvm.trap`` <https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-trap-intrinsic>`_ builtin.
3529 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_trap)``.
3531 ``__builtin_arm_trap``
3532 ----------------------
3534 ``__builtin_arm_trap`` is an AArch64 extension to ``__builtin_trap`` which also accepts a compile-time constant value, encoded directly into the trap instruction for later inspection.
3536 **Syntax**:
3538 .. code-block:: c++
3540     __builtin_arm_trap(const unsigned short payload)
3542 **Description**
3544 ``__builtin_arm_trap`` is lowered to the ``llvm.aarch64.break`` builtin, and then to ``brk #payload``.
3546 ``__builtin_verbose_trap``
3547 --------------------------
3549 ``__builtin_verbose_trap`` causes the program to stop its execution abnormally
3550 and shows a human-readable description of the reason for the termination when a
3551 debugger is attached or in a symbolicated crash log.
3553 **Syntax**:
3555 .. code-block:: c++
3557     __builtin_verbose_trap(const char *category, const char *reason)
3559 **Description**
3561 ``__builtin_verbose_trap`` is lowered to the ` ``llvm.trap`` <https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-trap-intrinsic>`_ builtin.
3562 Additionally, clang emits debugging information that represents an artificial
3563 inline frame whose name encodes the category and reason strings passed to the builtin,
3564 prefixed by a "magic" prefix.
3566 For example, consider the following code:
3568 .. code-block:: c++
3570     void foo(int* p) {
3571       if (p == nullptr)
3572         __builtin_verbose_trap("check null", "Argument must not be null!");
3573     }
3575 The debugging information would look as if it were produced for the following code:
3577 .. code-block:: c++
3579     __attribute__((always_inline))
3580     inline void "__clang_trap_msg$check null$Argument must not be null!"() {
3581       __builtin_trap();
3582     }
3584     void foo(int* p) {
3585       if (p == nullptr)
3586         "__clang_trap_msg$check null$Argument must not be null!"();
3587     }
3589 However, the generated code would not actually contain a call to the artificial
3590 function â€” it only exists in the debugging information.
3592 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_verbose_trap)``. Note that
3593 users need to enable debug information to enable this feature. A call to this
3594 builtin is equivalent to a call to ``__builtin_trap`` if debug information isn't
3595 enabled.
3597 The optimizer can merge calls to trap with different messages, which degrades
3598 the debugging experience.
3600 ``__builtin_allow_runtime_check``
3601 ---------------------------------
3603 ``__builtin_allow_runtime_check`` returns true if the check at the current
3604 program location should be executed. It is expected to be used to implement
3605 ``assert`` like checks which can be safely removed by optimizer.
3607 **Syntax**:
3609 .. code-block:: c++
3611     bool __builtin_allow_runtime_check(const char* kind)
3613 **Example of use**:
3615 .. code-block:: c++
3617   if (__builtin_allow_runtime_check("mycheck") && !ExpensiveCheck()) {
3618      abort();
3619   }
3621 **Description**
3623 ``__builtin_allow_runtime_check`` is lowered to the `llvm.allow.runtime.check
3624 <https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-allow-runtime-check-intrinsic>`_
3625 intrinsic.
3627 The ``__builtin_allow_runtime_check()`` can be used within constrol structures
3628 like ``if`` to guard expensive runtime checks. The return value is determined
3629 by the following compiler options and may differ per call site:
3631 * ``-mllvm -lower-allow-check-percentile-cutoff-hot=N``: Disable checks in hot
3632   code marked by the profile summary with a hotness cutoff in the range
3633   ``[0, 999999]`` (a larger N disables more checks).
3634 * ``-mllvm -lower-allow-check-random-rate=P``: Keep a check with probability P,
3635   a floating point number in the range ``[0.0, 1.0]``.
3636 * If both options are specified, a check is disabled if either condition is satisfied.
3637 * If neither is specified, all checks are allowed.
3639 Parameter ``kind``, currently unused, is a string literal specifying the check
3640 kind. Future compiler versions may use this to allow for more granular control,
3641 such as applying different hotness cutoffs to different check kinds.
3643 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_allow_runtime_check)``.
3645 ``__builtin_nondeterministic_value``
3646 ------------------------------------
3648 ``__builtin_nondeterministic_value`` returns a valid nondeterministic value of the same type as the provided argument.
3650 **Syntax**:
3652 .. code-block:: c++
3654     type __builtin_nondeterministic_value(type x)
3656 **Examples**:
3658 .. code-block:: c++
3660     int x = __builtin_nondeterministic_value(x);
3661     float y = __builtin_nondeterministic_value(y);
3662     __m256i a = __builtin_nondeterministic_value(a);
3664 **Description**
3666 Each call to ``__builtin_nondeterministic_value`` returns a valid value of the type given by the argument.
3668 The types currently supported are: integer types, floating-point types, vector types.
3670 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_nondeterministic_value)``.
3672 ``__builtin_sycl_unique_stable_name``
3673 -------------------------------------
3675 ``__builtin_sycl_unique_stable_name()`` is a builtin that takes a type and
3676 produces a string literal containing a unique name for the type that is stable
3677 across split compilations, mainly to support SYCL/Data Parallel C++ language.
3679 In cases where the split compilation needs to share a unique token for a type
3680 across the boundary (such as in an offloading situation), this name can be used
3681 for lookup purposes, such as in the SYCL Integration Header.
3683 The value of this builtin is computed entirely at compile time, so it can be
3684 used in constant expressions. This value encodes lambda functions based on a
3685 stable numbering order in which they appear in their local declaration contexts.
3686 Once this builtin is evaluated in a constexpr context, it is erroneous to use
3687 it in an instantiation which changes its value.
3689 In order to produce the unique name, the current implementation of the builtin
3690 uses Itanium mangling even if the host compilation uses a different name
3691 mangling scheme at runtime. The mangler marks all the lambdas required to name
3692 the SYCL kernel and emits a stable local ordering of the respective lambdas.
3693 The resulting pattern is demanglable.  When non-lambda types are passed to the
3694 builtin, the mangler emits their usual pattern without any special treatment.
3696 **Syntax**:
3698 .. code-block:: c
3700   // Computes a unique stable name for the given type.
3701   constexpr const char * __builtin_sycl_unique_stable_name( type-id );
3703 ``__builtin_popcountg``
3704 -----------------------
3706 ``__builtin_popcountg`` returns the number of 1 bits in the argument. The
3707 argument can be of any unsigned integer type.
3709 **Syntax**:
3711 .. code-block:: c++
3713   int __builtin_popcountg(type x)
3715 **Examples**:
3717 .. code-block:: c++
3719   unsigned int x = 1;
3720   int x_pop = __builtin_popcountg(x);
3722   unsigned long y = 3;
3723   int y_pop = __builtin_popcountg(y);
3725   unsigned _BitInt(128) z = 7;
3726   int z_pop = __builtin_popcountg(z);
3728 **Description**:
3730 ``__builtin_popcountg`` is meant to be a type-generic alternative to the
3731 ``__builtin_popcount{,l,ll}`` builtins, with support for other integer types,
3732 such as ``unsigned __int128`` and C23 ``unsigned _BitInt(N)``.
3734 ``__builtin_clzg`` and ``__builtin_ctzg``
3735 -----------------------------------------
3737 ``__builtin_clzg`` (respectively ``__builtin_ctzg``) returns the number of
3738 leading (respectively trailing) 0 bits in the first argument. The first argument
3739 can be of any unsigned integer type.
3741 If the first argument is 0 and an optional second argument of ``int`` type is
3742 provided, then the second argument is returned. If the first argument is 0, but
3743 only one argument is provided, then the behavior is undefined.
3745 **Syntax**:
3747 .. code-block:: c++
3749   int __builtin_clzg(type x[, int fallback])
3750   int __builtin_ctzg(type x[, int fallback])
3752 **Examples**:
3754 .. code-block:: c++
3756   unsigned int x = 1;
3757   int x_lz = __builtin_clzg(x);
3758   int x_tz = __builtin_ctzg(x);
3760   unsigned long y = 2;
3761   int y_lz = __builtin_clzg(y);
3762   int y_tz = __builtin_ctzg(y);
3764   unsigned _BitInt(128) z = 4;
3765   int z_lz = __builtin_clzg(z);
3766   int z_tz = __builtin_ctzg(z);
3768 **Description**:
3770 ``__builtin_clzg`` (respectively ``__builtin_ctzg``) is meant to be a
3771 type-generic alternative to the ``__builtin_clz{,l,ll}`` (respectively
3772 ``__builtin_ctz{,l,ll}``) builtins, with support for other integer types, such
3773 as ``unsigned __int128`` and C23 ``unsigned _BitInt(N)``.
3775 ``__builtin_counted_by_ref``
3776 ----------------------------
3778 ``__builtin_counted_by_ref`` returns a pointer to the count field from the
3779 ``counted_by`` attribute.
3781 The argument must be a flexible array member. If the argument isn't a flexible
3782 array member or doesn't have the ``counted_by`` attribute, the builtin returns
3783 ``(void *)0``.
3785 **Syntax**:
3787 .. code-block:: c
3789   T *__builtin_counted_by_ref(void *array)
3791 **Examples**:
3793 .. code-block:: c
3795   #define alloc(P, FAM, COUNT) ({                                 \
3796      size_t __ignored_assignment;                                 \
3797      typeof(P) __p = NULL;                                        \
3798      __p = malloc(MAX(sizeof(*__p),                               \
3799                       sizeof(*__p) + sizeof(*__p->FAM) * COUNT)); \
3800                                                                   \
3801      *_Generic(                                                   \
3802        __builtin_counted_by_ref(__p->FAM),                        \
3803          void *: &__ignored_assignment,                           \
3804          default: __builtin_counted_by_ref(__p->FAM)) = COUNT;    \
3805                                                                   \
3806      __p;                                                         \
3807   })
3809 **Description**:
3811 The ``__builtin_counted_by_ref`` builtin allows the programmer to prevent a
3812 common error associated with the ``counted_by`` attribute. When using the
3813 ``counted_by`` attribute, the ``count`` field **must** be set before the
3814 flexible array member can be accessed. Otherwise, the sanitizers may view such
3815 accesses as false positives. For instance, it's not uncommon for programmers to
3816 initialize the flexible array before setting the ``count`` field:
3818 .. code-block:: c
3820   struct s {
3821     int dummy;
3822     short count;
3823     long array[] __attribute__((counted_by(count)));
3824   };
3826   struct s *ptr = malloc(sizeof(struct s) + sizeof(long) * COUNT);
3828   for (int i = 0; i < COUNT; ++i)
3829     ptr->array[i] = i;
3831   ptr->count = COUNT;
3833 Enforcing the rule that ``ptr->count = COUNT;`` must occur after every
3834 allocation of a struct with a flexible array member with the ``counted_by``
3835 attribute is prone to failure in large code bases. This builtin mitigates this
3836 for allocators (like in Linux) that are implemented in a way where the counter
3837 assignment can happen automatically.
3839 **Note:** The value returned by ``__builtin_counted_by_ref`` cannot be assigned
3840 to a variable, have its address taken, or passed into or returned from a
3841 function, because doing so violates bounds safety conventions.
3843 Multiprecision Arithmetic Builtins
3844 ----------------------------------
3846 Clang provides a set of builtins which expose multiprecision arithmetic in a
3847 manner amenable to C. They all have the following form:
3849 .. code-block:: c
3851   unsigned x = ..., y = ..., carryin = ..., carryout;
3852   unsigned sum = __builtin_addc(x, y, carryin, &carryout);
3854 Thus one can form a multiprecision addition chain in the following manner:
3856 .. code-block:: c
3858   unsigned *x, *y, *z, carryin=0, carryout;
3859   z[0] = __builtin_addc(x[0], y[0], carryin, &carryout);
3860   carryin = carryout;
3861   z[1] = __builtin_addc(x[1], y[1], carryin, &carryout);
3862   carryin = carryout;
3863   z[2] = __builtin_addc(x[2], y[2], carryin, &carryout);
3864   carryin = carryout;
3865   z[3] = __builtin_addc(x[3], y[3], carryin, &carryout);
3867 The complete list of builtins are:
3869 .. code-block:: c
3871   unsigned char      __builtin_addcb (unsigned char x, unsigned char y, unsigned char carryin, unsigned char *carryout);
3872   unsigned short     __builtin_addcs (unsigned short x, unsigned short y, unsigned short carryin, unsigned short *carryout);
3873   unsigned           __builtin_addc  (unsigned x, unsigned y, unsigned carryin, unsigned *carryout);
3874   unsigned long      __builtin_addcl (unsigned long x, unsigned long y, unsigned long carryin, unsigned long *carryout);
3875   unsigned long long __builtin_addcll(unsigned long long x, unsigned long long y, unsigned long long carryin, unsigned long long *carryout);
3876   unsigned char      __builtin_subcb (unsigned char x, unsigned char y, unsigned char carryin, unsigned char *carryout);
3877   unsigned short     __builtin_subcs (unsigned short x, unsigned short y, unsigned short carryin, unsigned short *carryout);
3878   unsigned           __builtin_subc  (unsigned x, unsigned y, unsigned carryin, unsigned *carryout);
3879   unsigned long      __builtin_subcl (unsigned long x, unsigned long y, unsigned long carryin, unsigned long *carryout);
3880   unsigned long long __builtin_subcll(unsigned long long x, unsigned long long y, unsigned long long carryin, unsigned long long *carryout);
3882 Checked Arithmetic Builtins
3883 ---------------------------
3885 Clang provides a set of builtins that implement checked arithmetic for security
3886 critical applications in a manner that is fast and easily expressible in C. As
3887 an example of their usage:
3889 .. code-block:: c
3891   errorcode_t security_critical_application(...) {
3892     unsigned x, y, result;
3893     ...
3894     if (__builtin_mul_overflow(x, y, &result))
3895       return kErrorCodeHackers;
3896     ...
3897     use_multiply(result);
3898     ...
3899   }
3901 Clang provides the following checked arithmetic builtins:
3903 .. code-block:: c
3905   bool __builtin_add_overflow   (type1 x, type2 y, type3 *sum);
3906   bool __builtin_sub_overflow   (type1 x, type2 y, type3 *diff);
3907   bool __builtin_mul_overflow   (type1 x, type2 y, type3 *prod);
3908   bool __builtin_uadd_overflow  (unsigned x, unsigned y, unsigned *sum);
3909   bool __builtin_uaddl_overflow (unsigned long x, unsigned long y, unsigned long *sum);
3910   bool __builtin_uaddll_overflow(unsigned long long x, unsigned long long y, unsigned long long *sum);
3911   bool __builtin_usub_overflow  (unsigned x, unsigned y, unsigned *diff);
3912   bool __builtin_usubl_overflow (unsigned long x, unsigned long y, unsigned long *diff);
3913   bool __builtin_usubll_overflow(unsigned long long x, unsigned long long y, unsigned long long *diff);
3914   bool __builtin_umul_overflow  (unsigned x, unsigned y, unsigned *prod);
3915   bool __builtin_umull_overflow (unsigned long x, unsigned long y, unsigned long *prod);
3916   bool __builtin_umulll_overflow(unsigned long long x, unsigned long long y, unsigned long long *prod);
3917   bool __builtin_sadd_overflow  (int x, int y, int *sum);
3918   bool __builtin_saddl_overflow (long x, long y, long *sum);
3919   bool __builtin_saddll_overflow(long long x, long long y, long long *sum);
3920   bool __builtin_ssub_overflow  (int x, int y, int *diff);
3921   bool __builtin_ssubl_overflow (long x, long y, long *diff);
3922   bool __builtin_ssubll_overflow(long long x, long long y, long long *diff);
3923   bool __builtin_smul_overflow  (int x, int y, int *prod);
3924   bool __builtin_smull_overflow (long x, long y, long *prod);
3925   bool __builtin_smulll_overflow(long long x, long long y, long long *prod);
3927 Each builtin performs the specified mathematical operation on the
3928 first two arguments and stores the result in the third argument.  If
3929 possible, the result will be equal to mathematically-correct result
3930 and the builtin will return 0.  Otherwise, the builtin will return
3931 1 and the result will be equal to the unique value that is equivalent
3932 to the mathematically-correct result modulo two raised to the *k*
3933 power, where *k* is the number of bits in the result type.  The
3934 behavior of these builtins is well-defined for all argument values.
3936 The first three builtins work generically for operands of any integer type,
3937 including boolean types.  The operands need not have the same type as each
3938 other, or as the result.  The other builtins may implicitly promote or
3939 convert their operands before performing the operation.
3941 Query for this feature with ``__has_builtin(__builtin_add_overflow)``, etc.
3943 Floating point builtins
3944 ---------------------------------------
3946 ``__builtin_isfpclass``
3947 -----------------------
3949 ``__builtin_isfpclass`` is used to test if the specified floating-point values
3950 fall into one of the specified floating-point classes.
3952 **Syntax**:
3954 .. code-block:: c++
3956     int __builtin_isfpclass(fp_type expr, int mask)
3957     int_vector __builtin_isfpclass(fp_vector expr, int mask)
3959 **Example of use**:
3961 .. code-block:: c++
3963   if (__builtin_isfpclass(x, 448)) {
3964      // `x` is positive finite value
3965          ...
3966   }
3968 **Description**:
3970 The ``__builtin_isfpclass()`` builtin is a generalization of functions ``isnan``,
3971 ``isinf``, ``isfinite`` and some others defined by the C standard. It tests if
3972 the floating-point value, specified by the first argument, falls into any of data
3973 classes, specified by the second argument. The latter is an integer constant
3974 bitmask expression, in which each data class is represented by a bit
3975 using the encoding:
3977 ========== =================== ======================
3978 Mask value Data class          Macro
3979 ========== =================== ======================
3980 0x0001     Signaling NaN       __FPCLASS_SNAN
3981 0x0002     Quiet NaN           __FPCLASS_QNAN
3982 0x0004     Negative infinity   __FPCLASS_NEGINF
3983 0x0008     Negative normal     __FPCLASS_NEGNORMAL
3984 0x0010     Negative subnormal  __FPCLASS_NEGSUBNORMAL
3985 0x0020     Negative zero       __FPCLASS_NEGZERO
3986 0x0040     Positive zero       __FPCLASS_POSZERO
3987 0x0080     Positive subnormal  __FPCLASS_POSSUBNORMAL
3988 0x0100     Positive normal     __FPCLASS_POSNORMAL
3989 0x0200     Positive infinity   __FPCLASS_POSINF
3990 ========== =================== ======================
3992 For convenience preprocessor defines macros for these values. The function
3993 returns 1 if ``expr`` falls into one of the specified data classes, 0 otherwise.
3995 In the example above the mask value 448 (0x1C0) contains the bits selecting
3996 positive zero, positive subnormal and positive normal classes.
3997 ``__builtin_isfpclass(x, 448)`` would return true only if ``x`` if of any of
3998 these data classes. Using suitable mask value, the function can implement any of
3999 the standard classification functions, for example, ``__builtin_isfpclass(x, 3)``
4000 is identical to ``isnan``,``__builtin_isfpclass(x, 504)`` - to ``isfinite``
4001 and so on.
4003 If the first argument is a vector, the function is equivalent to the set of
4004 scalar calls of ``__builtin_isfpclass`` applied to the input elementwise.
4006 The result of ``__builtin_isfpclass`` is a boolean value, if the first argument
4007 is a scalar, or an integer vector with the same element count as the first
4008 argument. The element type in this vector has the same bit length as the
4009 element of the first argument type.
4011 This function never raises floating-point exceptions and does not canonicalize
4012 its input. The floating-point argument is not promoted, its data class is
4013 determined based on its representation in its actual semantic type.
4015 ``__builtin_canonicalize``
4016 --------------------------
4018 .. code-block:: c
4020    double __builtin_canonicalize(double);
4021    float __builtin_canonicalizef(float);
4022    long double __builtin_canonicalizel(long double);
4024 Returns the platform specific canonical encoding of a floating point
4025 number. This canonicalization is useful for implementing certain
4026 numeric primitives such as frexp. See `LLVM canonicalize intrinsic
4027 <https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-canonicalize-intrinsic>`_ for
4028 more information on the semantics.
4030 ``__builtin_flt_rounds`` and ``__builtin_set_flt_rounds``
4031 ---------------------------------------------------------
4033 .. code-block:: c
4035    int __builtin_flt_rounds();
4036    void __builtin_set_flt_rounds(int);
4038 Returns and sets current floating point rounding mode. The encoding of returned
4039 values and input parameters is same as the result of FLT_ROUNDS, specified by C
4040 standard:
4041 - ``0``  - toward zero
4042 - ``1``  - to nearest, ties to even
4043 - ``2``  - toward positive infinity
4044 - ``3``  - toward negative infinity
4045 - ``4``  - to nearest, ties away from zero
4046 The effect of passing some other value to ``__builtin_flt_rounds`` is
4047 implementation-defined. ``__builtin_set_flt_rounds`` is currently only supported
4048 to work on x86, x86_64, powerpc, powerpc64, Arm and AArch64 targets. These builtins
4049 read and modify the floating-point environment, which is not always allowed and may
4050 have unexpected behavior. Please see the section on `Accessing the floating point environment <https://clang.llvm.org/docs/UsersManual.html#accessing-the-floating-point-environment>`_ for more information.
4052 String builtins
4053 ---------------
4055 Clang provides constant expression evaluation support for builtins forms of
4056 the following functions from the C standard library headers
4057 ``<string.h>`` and ``<wchar.h>``:
4059 * ``memchr``
4060 * ``memcmp`` (and its deprecated BSD / POSIX alias ``bcmp``)
4061 * ``strchr``
4062 * ``strcmp``
4063 * ``strlen``
4064 * ``strncmp``
4065 * ``wcschr``
4066 * ``wcscmp``
4067 * ``wcslen``
4068 * ``wcsncmp``
4069 * ``wmemchr``
4070 * ``wmemcmp``
4072 In each case, the builtin form has the name of the C library function prefixed
4073 by ``__builtin_``. Example:
4075 .. code-block:: c
4077   void *p = __builtin_memchr("foobar", 'b', 5);
4079 In addition to the above, one further builtin is provided:
4081 .. code-block:: c
4083   char *__builtin_char_memchr(const char *haystack, int needle, size_t size);
4085 ``__builtin_char_memchr(a, b, c)`` is identical to
4086 ``(char*)__builtin_memchr(a, b, c)`` except that its use is permitted within
4087 constant expressions in C++11 onwards (where a cast from ``void*`` to ``char*``
4088 is disallowed in general).
4090 Constant evaluation support for the ``__builtin_mem*`` functions is provided
4091 only for arrays of ``char``, ``signed char``, ``unsigned char``, or ``char8_t``,
4092 despite these functions accepting an argument of type ``const void*``.
4094 Support for constant expression evaluation for the above builtins can be detected
4095 with ``__has_feature(cxx_constexpr_string_builtins)``.
4097 Variadic function builtins
4098 --------------------------
4100 Clang provides several builtins for working with variadic functions from the C
4101 standard library ``<stdarg.h>`` header:
4103 * ``__builtin_va_list``
4105 A predefined typedef for the target-specific ``va_list`` type. It is undefined
4106 behavior to use a byte-wise copy of this type produced by calling ``memcpy``,
4107 ``memmove``, or similar. Valid explicit copies are only produced by calling
4108 ``va_copy`` or ``__builtin_va_copy``.
4110 * ``void __builtin_va_start(__builtin_va_list list, <parameter-name>)``
4112 A builtin function for the target-specific ``va_start`` function-like macro.
4113 The ``parameter-name`` argument is the name of the parameter preceding the
4114 ellipsis (``...``) in the function signature. Alternatively, in C23 mode or
4115 later, it may be the integer literal ``0`` if there is no parameter preceding
4116 the ellipsis. This function initializes the given ``__builtin_va_list`` object.
4117 It is undefined behavior to call this function on an already initialized
4118 ``__builtin_va_list`` object.
4120 * ``void __builtin_va_end(__builtin_va_list list)``
4122 A builtin function for the target-specific ``va_end`` function-like macro. This
4123 function finalizes the given ``__builtin_va_list`` object such that it is no
4124 longer usable unless re-initialized with a call to ``__builtin_va_start`` or
4125 ``__builtin_va_copy``. It is undefined behavior to call this function with a
4126 ``list`` that has not been initialized by either ``__builtin_va_start`` or
4127 ``__builtin_va_copy``.
4129 * ``<type-name> __builtin_va_arg(__builtin_va_list list, <type-name>)``
4131 A builtin function for the target-specific ``va_arg`` function-like macro. This
4132 function returns the value of the next variadic argument to the call. It is
4133 undefined behavior to call this builtin when there is no next variadic argument
4134 to retrieve or if the next variadic argument does not have a type compatible
4135 with the given ``type-name``. The return type of the function is the
4136 ``type-name`` given as the second argument. It is undefined behavior to call
4137 this function with a ``list`` that has not been initialized by either
4138 ``__builtin_va_start`` or ``__builtin_va_copy``.
4140 * ``void __builtin_va_copy(__builtin_va_list dest, __builtin_va_list src)``
4142 A builtin function for the target-specific ``va_copy`` function-like macro.
4143 This function initializes ``dest`` as a copy of ``src``. It is undefined
4144 behavior to call this function with an already initialized ``dest`` argument.
4146 Memory builtins
4147 ---------------
4149 Clang provides constant expression evaluation support for builtin forms of the
4150 following functions from the C standard library headers
4151 ``<string.h>`` and ``<wchar.h>``:
4153 * ``memcpy``
4154 * ``memmove``
4155 * ``wmemcpy``
4156 * ``wmemmove``
4158 In each case, the builtin form has the name of the C library function prefixed
4159 by ``__builtin_``.
4161 Constant evaluation support is only provided when the source and destination
4162 are pointers to arrays with the same trivially copyable element type, and the
4163 given size is an exact multiple of the element size that is no greater than
4164 the number of elements accessible through the source and destination operands.
4166 Guaranteed inlined copy
4167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4169 .. code-block:: c
4171   void __builtin_memcpy_inline(void *dst, const void *src, size_t size);
4174 ``__builtin_memcpy_inline`` has been designed as a building block for efficient
4175 ``memcpy`` implementations. It is identical to ``__builtin_memcpy`` but also
4176 guarantees not to call any external functions. See LLVM IR `llvm.memcpy.inline
4177 <https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-memcpy-inline-intrinsic>`_ intrinsic
4178 for more information.
4180 This is useful to implement a custom version of ``memcpy``, implement a
4181 ``libc`` memcpy or work around the absence of a ``libc``.
4183 Note that the `size` argument must be a compile time constant.
4185 Note that this intrinsic cannot yet be called in a ``constexpr`` context.
4187 Guaranteed inlined memset
4188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4190 .. code-block:: c
4192   void __builtin_memset_inline(void *dst, int value, size_t size);
4195 ``__builtin_memset_inline`` has been designed as a building block for efficient
4196 ``memset`` implementations. It is identical to ``__builtin_memset`` but also
4197 guarantees not to call any external functions. See LLVM IR `llvm.memset.inline
4198 <https://llvm.org/docs/LangRef.html#llvm-memset-inline-intrinsic>`_ intrinsic
4199 for more information.
4201 This is useful to implement a custom version of ``memset``, implement a
4202 ``libc`` memset or work around the absence of a ``libc``.
4204 Note that the `size` argument must be a compile time constant.
4206 Note that this intrinsic cannot yet be called in a ``constexpr`` context.
4208 ``__is_bitwise_cloneable``
4209 --------------------------
4211 A type trait is used to check whether a type can be safely copied by memcpy.
4213 **Syntax**:
4215 .. code-block:: c++
4217   bool __is_bitwise_cloneable(Type)
4219 **Description**:
4221 Objects of bitwise cloneable types can be bitwise copied by memcpy/memmove. The
4222 Clang compiler warrants that this behavior is well defined, and won't be
4223 broken by compiler optimizations and sanitizers.
4225 For implicit-lifetime types, the lifetime of the new object is implicitly
4226 started after the copy. For other types (e.g., classes with virtual methods),
4227 the lifetime isn't started, and using the object results in undefined behavior
4228 according to the C++ Standard.
4230 This builtin can be used in constant expressions.
4232 Atomic Min/Max builtins with memory ordering
4233 --------------------------------------------
4235 There are two atomic builtins with min/max in-memory comparison and swap.
4236 The syntax and semantics are similar to GCC-compatible __atomic_* builtins.
4238 * ``__atomic_fetch_min``
4239 * ``__atomic_fetch_max``
4241 The builtins work with signed and unsigned integers and require to specify memory ordering.
4242 The return value is the original value that was stored in memory before comparison.
4244 Example:
4246 .. code-block:: c
4248   unsigned int val = __atomic_fetch_min(unsigned int *pi, unsigned int ui, __ATOMIC_RELAXED);
4250 The third argument is one of the memory ordering specifiers ``__ATOMIC_RELAXED``,
4251 ``__ATOMIC_CONSUME``, ``__ATOMIC_ACQUIRE``, ``__ATOMIC_RELEASE``,
4252 ``__ATOMIC_ACQ_REL``, or ``__ATOMIC_SEQ_CST`` following C++11 memory model semantics.
4254 In terms of acquire-release ordering barriers these two operations are always
4255 considered as operations with *load-store* semantics, even when the original value
4256 is not actually modified after comparison.
4258 .. _langext-__c11_atomic:
4260 __c11_atomic builtins
4261 ---------------------
4263 Clang provides a set of builtins which are intended to be used to implement
4264 C11's ``<stdatomic.h>`` header.  These builtins provide the semantics of the
4265 ``_explicit`` form of the corresponding C11 operation, and are named with a
4266 ``__c11_`` prefix.  The supported operations, and the differences from
4267 the corresponding C11 operations, are:
4269 * ``__c11_atomic_init``
4270 * ``__c11_atomic_thread_fence``
4271 * ``__c11_atomic_signal_fence``
4272 * ``__c11_atomic_is_lock_free`` (The argument is the size of the
4273   ``_Atomic(...)`` object, instead of its address)
4274 * ``__c11_atomic_store``
4275 * ``__c11_atomic_load``
4276 * ``__c11_atomic_exchange``
4277 * ``__c11_atomic_compare_exchange_strong``
4278 * ``__c11_atomic_compare_exchange_weak``
4279 * ``__c11_atomic_fetch_add``
4280 * ``__c11_atomic_fetch_sub``
4281 * ``__c11_atomic_fetch_and``
4282 * ``__c11_atomic_fetch_or``
4283 * ``__c11_atomic_fetch_xor``
4284 * ``__c11_atomic_fetch_nand`` (Nand is not presented in ``<stdatomic.h>``)
4285 * ``__c11_atomic_fetch_max``
4286 * ``__c11_atomic_fetch_min``
4288 The macros ``__ATOMIC_RELAXED``, ``__ATOMIC_CONSUME``, ``__ATOMIC_ACQUIRE``,
4289 ``__ATOMIC_RELEASE``, ``__ATOMIC_ACQ_REL``, and ``__ATOMIC_SEQ_CST`` are
4290 provided, with values corresponding to the enumerators of C11's
4291 ``memory_order`` enumeration.
4293 (Note that Clang additionally provides GCC-compatible ``__atomic_*``
4294 builtins and OpenCL 2.0 ``__opencl_atomic_*`` builtins. The OpenCL 2.0
4295 atomic builtins are an explicit form of the corresponding OpenCL 2.0
4296 builtin function, and are named with a ``__opencl_`` prefix. The macros
4297 ``__OPENCL_MEMORY_SCOPE_WORK_ITEM``, ``__OPENCL_MEMORY_SCOPE_WORK_GROUP``,
4298 ``__OPENCL_MEMORY_SCOPE_DEVICE``, ``__OPENCL_MEMORY_SCOPE_ALL_SVM_DEVICES``,
4299 and ``__OPENCL_MEMORY_SCOPE_SUB_GROUP`` are provided, with values
4300 corresponding to the enumerators of OpenCL's ``memory_scope`` enumeration.)
4302 __scoped_atomic builtins
4303 ------------------------
4305 Clang provides a set of atomics taking a memory scope argument. These atomics
4306 are identical to the standard GNU / GCC atomic builtins but taking an extra
4307 memory scope argument. These are designed to be a generic alternative to the
4308 ``__opencl_atomic_*`` builtin functions for targets that support atomic memory
4309 scopes.
4311 Atomic memory scopes are designed to assist optimizations for systems with
4312 several levels of memory hierarchy like GPUs. The following memory scopes are
4313 currently supported:
4315 * ``__MEMORY_SCOPE_SYSTEM``
4316 * ``__MEMORY_SCOPE_DEVICE``
4317 * ``__MEMORY_SCOPE_WRKGRP``
4318 * ``__MEMORY_SCOPE_WVFRNT``
4319 * ``__MEMORY_SCOPE_SINGLE``
4321 This controls whether or not the atomic operation is ordered with respect to the
4322 whole system, the current device, an OpenCL workgroup, wavefront, or just a
4323 single thread. If these are used on a target that does not support atomic
4324 scopes, then they will behave exactly as the standard GNU atomic builtins.
4326 Low-level ARM exclusive memory builtins
4327 ---------------------------------------
4329 Clang provides overloaded builtins giving direct access to the three key ARM
4330 instructions for implementing atomic operations.
4332 .. code-block:: c
4334   T __builtin_arm_ldrex(const volatile T *addr);
4335   T __builtin_arm_ldaex(const volatile T *addr);
4336   int __builtin_arm_strex(T val, volatile T *addr);
4337   int __builtin_arm_stlex(T val, volatile T *addr);
4338   void __builtin_arm_clrex(void);
4340 The types ``T`` currently supported are:
4342 * Integer types with width at most 64 bits (or 128 bits on AArch64).
4343 * Floating-point types
4344 * Pointer types.
4346 Note that the compiler does not guarantee it will not insert stores which clear
4347 the exclusive monitor in between an ``ldrex`` type operation and its paired
4348 ``strex``. In practice this is only usually a risk when the extra store is on
4349 the same cache line as the variable being modified and Clang will only insert
4350 stack stores on its own, so it is best not to use these operations on variables
4351 with automatic storage duration.
4353 Also, loads and stores may be implicit in code written between the ``ldrex`` and
4354 ``strex``. Clang will not necessarily mitigate the effects of these either, so
4355 care should be exercised.
4357 For these reasons the higher level atomic primitives should be preferred where
4358 possible.
4360 Non-temporal load/store builtins
4361 --------------------------------
4363 Clang provides overloaded builtins allowing generation of non-temporal memory
4364 accesses.
4366 .. code-block:: c
4368   T __builtin_nontemporal_load(T *addr);
4369   void __builtin_nontemporal_store(T value, T *addr);
4371 The types ``T`` currently supported are:
4373 * Integer types.
4374 * Floating-point types.
4375 * Vector types.
4377 Note that the compiler does not guarantee that non-temporal loads or stores
4378 will be used.
4380 C++ Coroutines support builtins
4381 --------------------------------
4383 .. warning::
4384   This is a work in progress. Compatibility across Clang/LLVM releases is not
4385   guaranteed.
4387 Clang provides experimental builtins to support C++ Coroutines as defined by
4388 https://wg21.link/P0057. The following four are intended to be used by the
4389 standard library to implement the ``std::coroutine_handle`` type.
4391 **Syntax**:
4393 .. code-block:: c
4395   void  __builtin_coro_resume(void *addr);
4396   void  __builtin_coro_destroy(void *addr);
4397   bool  __builtin_coro_done(void *addr);
4398   void *__builtin_coro_promise(void *addr, int alignment, bool from_promise)
4400 **Example of use**:
4402 .. code-block:: c++
4404   template <> struct coroutine_handle<void> {
4405     void resume() const { __builtin_coro_resume(ptr); }
4406     void destroy() const { __builtin_coro_destroy(ptr); }
4407     bool done() const { return __builtin_coro_done(ptr); }
4408     // ...
4409   protected:
4410     void *ptr;
4411   };
4413   template <typename Promise> struct coroutine_handle : coroutine_handle<> {
4414     // ...
4415     Promise &promise() const {
4416       return *reinterpret_cast<Promise *>(
4417         __builtin_coro_promise(ptr, alignof(Promise), /*from-promise=*/false));
4418     }
4419     static coroutine_handle from_promise(Promise &promise) {
4420       coroutine_handle p;
4421       p.ptr = __builtin_coro_promise(&promise, alignof(Promise),
4422                                                       /*from-promise=*/true);
4423       return p;
4424     }
4425   };
4428 Other coroutine builtins are either for internal clang use or for use during
4429 development of the coroutine feature. See `Coroutines in LLVM
4430 <https://llvm.org/docs/Coroutines.html#intrinsics>`_ for
4431 more information on their semantics. Note that builtins matching the intrinsics
4432 that take token as the first parameter (llvm.coro.begin, llvm.coro.alloc,
4433 llvm.coro.free and llvm.coro.suspend) omit the token parameter and fill it to
4434 an appropriate value during the emission.
4436 **Syntax**:
4438 .. code-block:: c
4440   size_t __builtin_coro_size()
4441   void  *__builtin_coro_frame()
4442   void  *__builtin_coro_free(void *coro_frame)
4444   void  *__builtin_coro_id(int align, void *promise, void *fnaddr, void *parts)
4445   bool   __builtin_coro_alloc()
4446   void  *__builtin_coro_begin(void *memory)
4447   void   __builtin_coro_end(void *coro_frame, bool unwind)
4448   char   __builtin_coro_suspend(bool final)
4450 Note that there is no builtin matching the `llvm.coro.save` intrinsic. LLVM
4451 automatically will insert one if the first argument to `llvm.coro.suspend` is
4452 token `none`. If a user calls `__builtin_suspend`, clang will insert `token none`
4453 as the first argument to the intrinsic.
4455 Source location builtins
4456 ------------------------
4458 Clang provides builtins to support C++ standard library implementation
4459 of ``std::source_location`` as specified in C++20.  With the exception
4460 of ``__builtin_COLUMN``, ``__builtin_FILE_NAME`` and ``__builtin_FUNCSIG``,
4461 these builtins are also implemented by GCC.
4463 **Syntax**:
4465 .. code-block:: c
4467   const char *__builtin_FILE();
4468   const char *__builtin_FILE_NAME(); // Clang only
4469   const char *__builtin_FUNCTION();
4470   const char *__builtin_FUNCSIG(); // Microsoft
4471   unsigned    __builtin_LINE();
4472   unsigned    __builtin_COLUMN(); // Clang only
4473   const std::source_location::__impl *__builtin_source_location();
4475 **Example of use**:
4477 .. code-block:: c++
4479   void my_assert(bool pred, int line = __builtin_LINE(), // Captures line of caller
4480                  const char* file = __builtin_FILE(),
4481                  const char* function = __builtin_FUNCTION()) {
4482     if (pred) return;
4483     printf("%s:%d assertion failed in function %s\n", file, line, function);
4484     std::abort();
4485   }
4487   struct MyAggregateType {
4488     int x;
4489     int line = __builtin_LINE(); // captures line where aggregate initialization occurs
4490   };
4491   static_assert(MyAggregateType{42}.line == __LINE__);
4493   struct MyClassType {
4494     int line = __builtin_LINE(); // captures line of the constructor used during initialization
4495     constexpr MyClassType(int) { assert(line == __LINE__); }
4496   };
4498 **Description**:
4500 The builtins ``__builtin_LINE``, ``__builtin_FUNCTION``, ``__builtin_FUNCSIG``,
4501 ``__builtin_FILE`` and ``__builtin_FILE_NAME`` return the values, at the
4502 "invocation point", for ``__LINE__``, ``__FUNCTION__``, ``__FUNCSIG__``,
4503 ``__FILE__`` and ``__FILE_NAME__`` respectively. ``__builtin_COLUMN`` similarly
4504 returns the column, though there is no corresponding macro. These builtins are
4505 constant expressions.
4507 When the builtins appear as part of a default function argument the invocation
4508 point is the location of the caller. When the builtins appear as part of a
4509 default member initializer, the invocation point is the location of the
4510 constructor or aggregate initialization used to create the object. Otherwise
4511 the invocation point is the same as the location of the builtin.
4513 When the invocation point of ``__builtin_FUNCTION`` is not a function scope the
4514 empty string is returned.
4516 The builtin ``__builtin_source_location`` returns a pointer to constant static
4517 data of type ``std::source_location::__impl``. This type must have already been
4518 defined, and must contain exactly four fields: ``const char *_M_file_name``,
4519 ``const char *_M_function_name``, ``<any-integral-type> _M_line``, and
4520 ``<any-integral-type> _M_column``. The fields will be populated in the same
4521 manner as the above four builtins, except that ``_M_function_name`` is populated
4522 with ``__PRETTY_FUNCTION__`` rather than ``__FUNCTION__``.
4525 Alignment builtins
4526 ------------------
4527 Clang provides builtins to support checking and adjusting alignment of
4528 pointers and integers.
4529 These builtins can be used to avoid relying on implementation-defined behavior
4530 of arithmetic on integers derived from pointers.
4531 Additionally, these builtins retain type information and, unlike bitwise
4532 arithmetic, they can perform semantic checking on the alignment value.
4534 **Syntax**:
4536 .. code-block:: c
4538   Type __builtin_align_up(Type value, size_t alignment);
4539   Type __builtin_align_down(Type value, size_t alignment);
4540   bool __builtin_is_aligned(Type value, size_t alignment);
4543 **Example of use**:
4545 .. code-block:: c++
4547   char* global_alloc_buffer;
4548   void* my_aligned_allocator(size_t alloc_size, size_t alignment) {
4549     char* result = __builtin_align_up(global_alloc_buffer, alignment);
4550     // result now contains the value of global_alloc_buffer rounded up to the
4551     // next multiple of alignment.
4552     global_alloc_buffer = result + alloc_size;
4553     return result;
4554   }
4556   void* get_start_of_page(void* ptr) {
4557     return __builtin_align_down(ptr, PAGE_SIZE);
4558   }
4560   void example(char* buffer) {
4561      if (__builtin_is_aligned(buffer, 64)) {
4562        do_fast_aligned_copy(buffer);
4563      } else {
4564        do_unaligned_copy(buffer);
4565      }
4566   }
4568   // In addition to pointers, the builtins can also be used on integer types
4569   // and are evaluatable inside constant expressions.
4570   static_assert(__builtin_align_up(123, 64) == 128, "");
4571   static_assert(__builtin_align_down(123u, 64) == 64u, "");
4572   static_assert(!__builtin_is_aligned(123, 64), "");
4575 **Description**:
4577 The builtins ``__builtin_align_up``, ``__builtin_align_down``, return their
4578 first argument aligned up/down to the next multiple of the second argument.
4579 If the value is already sufficiently aligned, it is returned unchanged.
4580 The builtin ``__builtin_is_aligned`` returns whether the first argument is
4581 aligned to a multiple of the second argument.
4582 All of these builtins expect the alignment to be expressed as a number of bytes.
4584 These builtins can be used for all integer types as well as (non-function)
4585 pointer types. For pointer types, these builtins operate in terms of the integer
4586 address of the pointer and return a new pointer of the same type (including
4587 qualifiers such as ``const``) with an adjusted address.
4588 When aligning pointers up or down, the resulting value must be within the same
4589 underlying allocation or one past the end (see C17 6.5.6p8, C++ [expr.add]).
4590 This means that arbitrary integer values stored in pointer-type variables must
4591 not be passed to these builtins. For those use cases, the builtins can still be
4592 used, but the operation must be performed on the pointer cast to ``uintptr_t``.
4594 If Clang can determine that the alignment is not a power of two at compile time,
4595 it will result in a compilation failure. If the alignment argument is not a
4596 power of two at run time, the behavior of these builtins is undefined.
4598 Non-standard C++11 Attributes
4599 =============================
4601 Clang's non-standard C++11 attributes live in the ``clang`` attribute
4602 namespace.
4604 Clang supports GCC's ``gnu`` attribute namespace. All GCC attributes which
4605 are accepted with the ``__attribute__((foo))`` syntax are also accepted as
4606 ``[[gnu::foo]]``. This only extends to attributes which are specified by GCC
4607 (see the list of `GCC function attributes
4608 <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Function-Attributes.html>`_, `GCC variable
4609 attributes <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Variable-Attributes.html>`_, and
4610 `GCC type attributes
4611 <https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Type-Attributes.html>`_). As with the GCC
4612 implementation, these attributes must appertain to the *declarator-id* in a
4613 declaration, which means they must go either at the start of the declaration or
4614 immediately after the name being declared.
4616 For example, this applies the GNU ``unused`` attribute to ``a`` and ``f``, and
4617 also applies the GNU ``noreturn`` attribute to ``f``.
4619 Examples:
4620 .. code-block:: c++
4622   [[gnu::unused]] int a, f [[gnu::noreturn]] ();
4624 Target-Specific Extensions
4625 ==========================
4627 Clang supports some language features conditionally on some targets.
4629 AMDGPU Language Extensions
4630 --------------------------
4632 __builtin_amdgcn_fence
4633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4635 ``__builtin_amdgcn_fence`` emits a fence.
4637 * ``unsigned`` atomic ordering, e.g. ``__ATOMIC_ACQUIRE``
4638 * ``const char *`` synchronization scope, e.g. ``workgroup``
4639 * Zero or more ``const char *`` address spaces names.
4641 The address spaces arguments must be one of the following string literals:
4643 * ``"local"``
4644 * ``"global"``
4646 If one or more address space name are provided, the code generator will attempt
4647 to emit potentially faster instructions that order access to at least those
4648 address spaces.
4649 Emitting such instructions may not always be possible and the compiler is free
4650 to fence more aggressively.
4652 If no address spaces names are provided, all address spaces are fenced.
4654 .. code-block:: c++
4656   // Fence all address spaces.
4657   __builtin_amdgcn_fence(__ATOMIC_SEQ_CST, "workgroup");
4658   __builtin_amdgcn_fence(__ATOMIC_ACQUIRE, "agent");
4660   // Fence only requested address spaces.
4661   __builtin_amdgcn_fence(__ATOMIC_SEQ_CST, "workgroup", "local")
4662   __builtin_amdgcn_fence(__ATOMIC_SEQ_CST, "workgroup", "local", "global")
4665 ARM/AArch64 Language Extensions
4666 -------------------------------
4668 Memory Barrier Intrinsics
4669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4670 Clang implements the ``__dmb``, ``__dsb`` and ``__isb`` intrinsics as defined
4671 in the `Arm C Language Extensions
4672 <https://github.com/ARM-software/acle/releases>`_.
4673 Note that these intrinsics are implemented as motion barriers that block
4674 reordering of memory accesses and side effect instructions. Other instructions
4675 like simple arithmetic may be reordered around the intrinsic. If you expect to
4676 have no reordering at all, use inline assembly instead.
4678 Pointer Authentication
4679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4680 See :doc:`PointerAuthentication`.
4682 X86/X86-64 Language Extensions
4683 ------------------------------
4685 The X86 backend has these language extensions:
4687 Memory references to specified segments
4688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4690 Annotating a pointer with address space #256 causes it to be code generated
4691 relative to the X86 GS segment register, address space #257 causes it to be
4692 relative to the X86 FS segment, and address space #258 causes it to be
4693 relative to the X86 SS segment.  Note that this is a very very low-level
4694 feature that should only be used if you know what you're doing (for example in
4695 an OS kernel).
4697 Here is an example:
4699 .. code-block:: c++
4701   #define GS_RELATIVE __attribute__((address_space(256)))
4702   int foo(int GS_RELATIVE *P) {
4703     return *P;
4704   }
4706 Which compiles to (on X86-32):
4708 .. code-block:: gas
4710   _foo:
4711           movl    4(%esp), %eax
4712           movl    %gs:(%eax), %eax
4713           ret
4715 You can also use the GCC compatibility macros ``__seg_fs`` and ``__seg_gs`` for
4716 the same purpose. The preprocessor symbols ``__SEG_FS`` and ``__SEG_GS``
4717 indicate their support.
4719 PowerPC Language Extensions
4720 ---------------------------
4722 Set the Floating Point Rounding Mode
4723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4724 PowerPC64/PowerPC64le supports the builtin function ``__builtin_setrnd`` to set
4725 the floating point rounding mode. This function will use the least significant
4726 two bits of integer argument to set the floating point rounding mode.
4728 .. code-block:: c++
4730   double __builtin_setrnd(int mode);
4732 The effective values for mode are:
4734     - 0 - round to nearest
4735     - 1 - round to zero
4736     - 2 - round to +infinity
4737     - 3 - round to -infinity
4739 Note that the mode argument will modulo 4, so if the integer argument is greater
4740 than 3, it will only use the least significant two bits of the mode.
4741 Namely, ``__builtin_setrnd(102))`` is equal to ``__builtin_setrnd(2)``.
4743 PowerPC cache builtins
4744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4746 The PowerPC architecture specifies instructions implementing cache operations.
4747 Clang provides builtins that give direct programmer access to these cache
4748 instructions.
4750 Currently the following builtins are implemented in clang:
4752 ``__builtin_dcbf`` copies the contents of a modified block from the data cache
4753 to main memory and flushes the copy from the data cache.
4755 **Syntax**:
4757 .. code-block:: c
4759   void __dcbf(const void* addr); /* Data Cache Block Flush */
4761 **Example of Use**:
4763 .. code-block:: c
4765   int a = 1;
4766   __builtin_dcbf (&a);
4768 Extensions for Static Analysis
4769 ==============================
4771 Clang supports additional attributes that are useful for documenting program
4772 invariants and rules for static analysis tools, such as the `Clang Static
4773 Analyzer <https://clang-analyzer.llvm.org/>`_. These attributes are documented
4774 in the analyzer's `list of source-level annotations
4775 <https://clang-analyzer.llvm.org/annotations.html>`_.
4778 Extensions for Dynamic Analysis
4779 ===============================
4781 Use ``__has_feature(address_sanitizer)`` to check if the code is being built
4782 with :doc:`AddressSanitizer`.
4784 Use ``__has_feature(thread_sanitizer)`` to check if the code is being built
4785 with :doc:`ThreadSanitizer`.
4787 Use ``__has_feature(memory_sanitizer)`` to check if the code is being built
4788 with :doc:`MemorySanitizer`.
4790 Use ``__has_feature(dataflow_sanitizer)`` to check if the code is being built
4791 with :doc:`DataFlowSanitizer`.
4793 Use ``__has_feature(safe_stack)`` to check if the code is being built
4794 with :doc:`SafeStack`.
4797 Extensions for selectively disabling optimization
4798 =================================================
4800 Clang provides a mechanism for selectively disabling optimizations in functions
4801 and methods.
4803 To disable optimizations in a single function definition, the GNU-style or C++11
4804 non-standard attribute ``optnone`` can be used.
4806 .. code-block:: c++
4808   // The following functions will not be optimized.
4809   // GNU-style attribute
4810   __attribute__((optnone)) int foo() {
4811     // ... code
4812   }
4813   // C++11 attribute
4814   [[clang::optnone]] int bar() {
4815     // ... code
4816   }
4818 To facilitate disabling optimization for a range of function definitions, a
4819 range-based pragma is provided. Its syntax is ``#pragma clang optimize``
4820 followed by ``off`` or ``on``.
4822 All function definitions in the region between an ``off`` and the following
4823 ``on`` will be decorated with the ``optnone`` attribute unless doing so would
4824 conflict with explicit attributes already present on the function (e.g. the
4825 ones that control inlining).
4827 .. code-block:: c++
4829   #pragma clang optimize off
4830   // This function will be decorated with optnone.
4831   int foo() {
4832     // ... code
4833   }
4835   // optnone conflicts with always_inline, so bar() will not be decorated.
4836   __attribute__((always_inline)) int bar() {
4837     // ... code
4838   }
4839   #pragma clang optimize on
4841 If no ``on`` is found to close an ``off`` region, the end of the region is the
4842 end of the compilation unit.
4844 Note that a stray ``#pragma clang optimize on`` does not selectively enable
4845 additional optimizations when compiling at low optimization levels. This feature
4846 can only be used to selectively disable optimizations.
4848 The pragma has an effect on functions only at the point of their definition; for
4849 function templates, this means that the state of the pragma at the point of an
4850 instantiation is not necessarily relevant. Consider the following example:
4852 .. code-block:: c++
4854   template<typename T> T twice(T t) {
4855     return 2 * t;
4856   }
4858   #pragma clang optimize off
4859   template<typename T> T thrice(T t) {
4860     return 3 * t;
4861   }
4863   int container(int a, int b) {
4864     return twice(a) + thrice(b);
4865   }
4866   #pragma clang optimize on
4868 In this example, the definition of the template function ``twice`` is outside
4869 the pragma region, whereas the definition of ``thrice`` is inside the region.
4870 The ``container`` function is also in the region and will not be optimized, but
4871 it causes the instantiation of ``twice`` and ``thrice`` with an ``int`` type; of
4872 these two instantiations, ``twice`` will be optimized (because its definition
4873 was outside the region) and ``thrice`` will not be optimized.
4875 Clang also implements MSVC's range-based pragma,
4876 ``#pragma optimize("[optimization-list]", on | off)``. At the moment, Clang only
4877 supports an empty optimization list, whereas MSVC supports the arguments, ``s``,
4878 ``g``, ``t``, and ``y``. Currently, the implementation of ``pragma optimize`` behaves
4879 the same as ``#pragma clang optimize``. All functions
4880 between ``off`` and ``on`` will be decorated with the ``optnone`` attribute.
4882 .. code-block:: c++
4884   #pragma optimize("", off)
4885   // This function will be decorated with optnone.
4886   void f1() {}
4888   #pragma optimize("", on)
4889   // This function will be optimized with whatever was specified on
4890   // the commandline.
4891   void f2() {}
4893   // This will warn with Clang's current implementation.
4894   #pragma optimize("g", on)
4895   void f3() {}
4897 For MSVC, an empty optimization list and ``off`` parameter will turn off
4898 all optimizations, ``s``, ``g``, ``t``, and ``y``. An empty optimization and
4899 ``on`` parameter will reset the optimizations to the ones specified on the
4900 commandline.
4902 .. list-table:: Parameters (unsupported by Clang)
4904    * - Parameter
4905      - Type of optimization
4906    * - g
4907      - Deprecated
4908    * - s or t
4909      - Short or fast sequences of machine code
4910    * - y
4911      - Enable frame pointers
4913 Extensions for loop hint optimizations
4914 ======================================
4916 The ``#pragma clang loop`` directive is used to specify hints for optimizing the
4917 subsequent for, while, do-while, or c++11 range-based for loop. The directive
4918 provides options for vectorization, interleaving, predication, unrolling and
4919 distribution. Loop hints can be specified before any loop and will be ignored if
4920 the optimization is not safe to apply.
4922 There are loop hints that control transformations (e.g. vectorization, loop
4923 unrolling) and there are loop hints that set transformation options (e.g.
4924 ``vectorize_width``, ``unroll_count``).  Pragmas setting transformation options
4925 imply the transformation is enabled, as if it was enabled via the corresponding
4926 transformation pragma (e.g. ``vectorize(enable)``). If the transformation is
4927 disabled  (e.g. ``vectorize(disable)``), that takes precedence over
4928 transformations option pragmas implying that transformation.
4930 Vectorization, Interleaving, and Predication
4931 --------------------------------------------
4933 A vectorized loop performs multiple iterations of the original loop
4934 in parallel using vector instructions. The instruction set of the target
4935 processor determines which vector instructions are available and their vector
4936 widths. This restricts the types of loops that can be vectorized. The vectorizer
4937 automatically determines if the loop is safe and profitable to vectorize. A
4938 vector instruction cost model is used to select the vector width.
4940 Interleaving multiple loop iterations allows modern processors to further
4941 improve instruction-level parallelism (ILP) using advanced hardware features,
4942 such as multiple execution units and out-of-order execution. The vectorizer uses
4943 a cost model that depends on the register pressure and generated code size to
4944 select the interleaving count.
4946 Vectorization is enabled by ``vectorize(enable)`` and interleaving is enabled
4947 by ``interleave(enable)``. This is useful when compiling with ``-Os`` to
4948 manually enable vectorization or interleaving.
4950 .. code-block:: c++
4952   #pragma clang loop vectorize(enable)
4953   #pragma clang loop interleave(enable)
4954   for(...) {
4955     ...
4956   }
4958 The vector width is specified by
4959 ``vectorize_width(_value_[, fixed|scalable])``, where _value_ is a positive
4960 integer and the type of vectorization can be specified with an optional
4961 second parameter. The default for the second parameter is 'fixed' and
4962 refers to fixed width vectorization, whereas 'scalable' indicates the
4963 compiler should use scalable vectors instead. Another use of vectorize_width
4964 is ``vectorize_width(fixed|scalable)`` where the user can hint at the type
4965 of vectorization to use without specifying the exact width. In both variants
4966 of the pragma the vectorizer may decide to fall back on fixed width
4967 vectorization if the target does not support scalable vectors.
4969 The interleave count is specified by ``interleave_count(_value_)``, where
4970 _value_ is a positive integer. This is useful for specifying the optimal
4971 width/count of the set of target architectures supported by your application.
4973 .. code-block:: c++
4975   #pragma clang loop vectorize_width(2)
4976   #pragma clang loop interleave_count(2)
4977   for(...) {
4978     ...
4979   }
4981 Specifying a width/count of 1 disables the optimization, and is equivalent to
4982 ``vectorize(disable)`` or ``interleave(disable)``.
4984 Vector predication is enabled by ``vectorize_predicate(enable)``, for example:
4986 .. code-block:: c++
4988   #pragma clang loop vectorize(enable)
4989   #pragma clang loop vectorize_predicate(enable)
4990   for(...) {
4991     ...
4992   }
4994 This predicates (masks) all instructions in the loop, which allows the scalar
4995 remainder loop (the tail) to be folded into the main vectorized loop. This
4996 might be more efficient when vector predication is efficiently supported by the
4997 target platform.
4999 Loop Unrolling
5000 --------------
5002 Unrolling a loop reduces the loop control overhead and exposes more
5003 opportunities for ILP. Loops can be fully or partially unrolled. Full unrolling
5004 eliminates the loop and replaces it with an enumerated sequence of loop
5005 iterations. Full unrolling is only possible if the loop trip count is known at
5006 compile time. Partial unrolling replicates the loop body within the loop and
5007 reduces the trip count.
5009 If ``unroll(enable)`` is specified the unroller will attempt to fully unroll the
5010 loop if the trip count is known at compile time. If the fully unrolled code size
5011 is greater than an internal limit the loop will be partially unrolled up to this
5012 limit. If the trip count is not known at compile time the loop will be partially
5013 unrolled with a heuristically chosen unroll factor.
5015 .. code-block:: c++
5017   #pragma clang loop unroll(enable)
5018   for(...) {
5019     ...
5020   }
5022 If ``unroll(full)`` is specified the unroller will attempt to fully unroll the
5023 loop if the trip count is known at compile time identically to
5024 ``unroll(enable)``. However, with ``unroll(full)`` the loop will not be unrolled
5025 if the loop count is not known at compile time.
5027 .. code-block:: c++
5029   #pragma clang loop unroll(full)
5030   for(...) {
5031     ...
5032   }
5034 The unroll count can be specified explicitly with ``unroll_count(_value_)`` where
5035 _value_ is a positive integer. If this value is greater than the trip count the
5036 loop will be fully unrolled. Otherwise the loop is partially unrolled subject
5037 to the same code size limit as with ``unroll(enable)``.
5039 .. code-block:: c++
5041   #pragma clang loop unroll_count(8)
5042   for(...) {
5043     ...
5044   }
5046 Unrolling of a loop can be prevented by specifying ``unroll(disable)``.
5048 Loop unroll parameters can be controlled by options
5049 `-mllvm -unroll-count=n` and `-mllvm -pragma-unroll-threshold=n`.
5051 Loop Distribution
5052 -----------------
5054 Loop Distribution allows splitting a loop into multiple loops.  This is
5055 beneficial for example when the entire loop cannot be vectorized but some of the
5056 resulting loops can.
5058 If ``distribute(enable))`` is specified and the loop has memory dependencies
5059 that inhibit vectorization, the compiler will attempt to isolate the offending
5060 operations into a new loop.  This optimization is not enabled by default, only
5061 loops marked with the pragma are considered.
5063 .. code-block:: c++
5065   #pragma clang loop distribute(enable)
5066   for (i = 0; i < N; ++i) {
5067     S1: A[i + 1] = A[i] + B[i];
5068     S2: C[i] = D[i] * E[i];
5069   }
5071 This loop will be split into two loops between statements S1 and S2.  The
5072 second loop containing S2 will be vectorized.
5074 Loop Distribution is currently not enabled by default in the optimizer because
5075 it can hurt performance in some cases.  For example, instruction-level
5076 parallelism could be reduced by sequentializing the execution of the
5077 statements S1 and S2 above.
5079 If Loop Distribution is turned on globally with
5080 ``-mllvm -enable-loop-distribution``, specifying ``distribute(disable)`` can
5081 be used the disable it on a per-loop basis.
5083 Additional Information
5084 ----------------------
5086 For convenience multiple loop hints can be specified on a single line.
5088 .. code-block:: c++
5090   #pragma clang loop vectorize_width(4) interleave_count(8)
5091   for(...) {
5092     ...
5093   }
5095 If an optimization cannot be applied any hints that apply to it will be ignored.
5096 For example, the hint ``vectorize_width(4)`` is ignored if the loop is not
5097 proven safe to vectorize. To identify and diagnose optimization issues use
5098 `-Rpass`, `-Rpass-missed`, and `-Rpass-analysis` command line options. See the
5099 user guide for details.
5101 Extensions to specify floating-point flags
5102 ====================================================
5104 The ``#pragma clang fp`` pragma allows floating-point options to be specified
5105 for a section of the source code. This pragma can only appear at file scope or
5106 at the start of a compound statement (excluding comments). When using within a
5107 compound statement, the pragma is active within the scope of the compound
5108 statement.
5110 Currently, the following settings can be controlled with this pragma:
5112 ``#pragma clang fp reassociate`` allows control over the reassociation
5113 of floating point expressions. When enabled, this pragma allows the expression
5114 ``x + (y + z)`` to be reassociated as ``(x + y) + z``.
5115 Reassociation can also occur across multiple statements.
5116 This pragma can be used to disable reassociation when it is otherwise
5117 enabled for the translation unit with the ``-fassociative-math`` flag.
5118 The pragma can take two values: ``on`` and ``off``.
5120 .. code-block:: c++
5122   float f(float x, float y, float z)
5123   {
5124     // Enable floating point reassociation across statements
5125     #pragma clang fp reassociate(on)
5126     float t = x + y;
5127     float v = t + z;
5128   }
5130 ``#pragma clang fp reciprocal`` allows control over using reciprocal
5131 approximations in floating point expressions. When enabled, this
5132 pragma allows the expression ``x / y`` to be approximated as ``x *
5133 (1.0 / y)``.  This pragma can be used to disable reciprocal
5134 approximation when it is otherwise enabled for the translation unit
5135 with the ``-freciprocal-math`` flag or other fast-math options. The
5136 pragma can take two values: ``on`` and ``off``.
5138 .. code-block:: c++
5140   float f(float x, float y)
5141   {
5142     // Enable floating point reciprocal approximation
5143     #pragma clang fp reciprocal(on)
5144     return x / y;
5145   }
5147 ``#pragma clang fp contract`` specifies whether the compiler should
5148 contract a multiply and an addition (or subtraction) into a fused FMA
5149 operation when supported by the target.
5151 The pragma can take three values: ``on``, ``fast`` and ``off``.  The ``on``
5152 option is identical to using ``#pragma STDC FP_CONTRACT(ON)`` and it allows
5153 fusion as specified the language standard.  The ``fast`` option allows fusion
5154 in cases when the language standard does not make this possible (e.g. across
5155 statements in C).
5157 .. code-block:: c++
5159   for(...) {
5160     #pragma clang fp contract(fast)
5161     a = b[i] * c[i];
5162     d[i] += a;
5163   }
5166 The pragma can also be used with ``off`` which turns FP contraction off for a
5167 section of the code. This can be useful when fast contraction is otherwise
5168 enabled for the translation unit with the ``-ffp-contract=fast-honor-pragmas`` flag.
5169 Note that ``-ffp-contract=fast`` will override pragmas to fuse multiply and
5170 addition across statements regardless of any controlling pragmas.
5172 ``#pragma clang fp exceptions`` specifies floating point exception behavior. It
5173 may take one of the values: ``ignore``, ``maytrap`` or ``strict``. Meaning of
5174 these values is same as for `constrained floating point intrinsics <http://llvm.org/docs/LangRef.html#constrained-floating-point-intrinsics>`_.
5176 .. code-block:: c++
5178   {
5179     // Preserve floating point exceptions
5180     #pragma clang fp exceptions(strict)
5181     z = x + y;
5182     if (fetestexcept(FE_OVERFLOW))
5183       ...
5184   }
5186 A ``#pragma clang fp`` pragma may contain any number of options:
5188 .. code-block:: c++
5190   void func(float *dest, float a, float b) {
5191     #pragma clang fp exceptions(maytrap) contract(fast) reassociate(on)
5192     ...
5193   }
5195 ``#pragma clang fp eval_method`` allows floating-point behavior to be specified
5196 for a section of the source code. This pragma can appear at file or namespace
5197 scope, or at the start of a compound statement (excluding comments).
5198 The pragma is active within the scope of the compound statement.
5200 When ``pragma clang fp eval_method(source)`` is enabled, the section of code
5201 governed by the pragma behaves as though the command-line option
5202 ``-ffp-eval-method=source`` is enabled. Rounds intermediate results to
5203 source-defined precision.
5205 When ``pragma clang fp eval_method(double)`` is enabled, the section of code
5206 governed by the pragma behaves as though the command-line option
5207 ``-ffp-eval-method=double`` is enabled. Rounds intermediate results to
5208 ``double`` precision.
5210 When ``pragma clang fp eval_method(extended)`` is enabled, the section of code
5211 governed by the pragma behaves as though the command-line option
5212 ``-ffp-eval-method=extended`` is enabled. Rounds intermediate results to
5213 target-dependent ``long double`` precision. In Win32 programming, for instance,
5214 the long double data type maps to the double, 64-bit precision data type.
5216 The full syntax this pragma supports is
5217 ``#pragma clang fp eval_method(source|double|extended)``.
5219 .. code-block:: c++
5221   for(...) {
5222     // The compiler will use long double as the floating-point evaluation
5223     // method.
5224     #pragma clang fp eval_method(extended)
5225     a = b[i] * c[i] + e;
5226   }
5228 Note: ``math.h`` defines the typedefs ``float_t`` and ``double_t`` based on the active
5229 evaluation method at the point where the header is included, not where the
5230 typedefs are used.  Because of this, it is unwise to combine these typedefs with
5231 ``#pragma clang fp eval_method``.  To catch obvious bugs, Clang will emit an
5232 error for any references to these typedefs within the scope of this pragma;
5233 however, this is not a fool-proof protection, and programmers must take care.
5235 The ``#pragma float_control`` pragma allows precise floating-point
5236 semantics and floating-point exception behavior to be specified
5237 for a section of the source code. This pragma can only appear at file or
5238 namespace scope, within a language linkage specification or at the start of a
5239 compound statement (excluding comments). When used within a compound statement,
5240 the pragma is active within the scope of the compound statement.  This pragma
5241 is modeled after a Microsoft pragma with the same spelling and syntax.  For
5242 pragmas specified at file or namespace scope, or within a language linkage
5243 specification, a stack is supported so that the ``pragma float_control``
5244 settings can be pushed or popped.
5246 When ``pragma float_control(precise, on)`` is enabled, the section of code
5247 governed by the pragma uses precise floating point semantics, effectively
5248 ``-ffast-math`` is disabled and ``-ffp-contract=on``
5249 (fused multiply add) is enabled. This pragma enables ``-fmath-errno``.
5251 When ``pragma float_control(precise, off)`` is enabled, unsafe-floating point
5252 optimizations are enabled in the section of code governed by the pragma.
5253 Effectively ``-ffast-math`` is enabled and ``-ffp-contract=fast``. This pragma
5254 disables ``-fmath-errno``.
5256 When ``pragma float_control(except, on)`` is enabled, the section of code
5257 governed by the pragma behaves as though the command-line option
5258 ``-ffp-exception-behavior=strict`` is enabled,
5259 when ``pragma float_control(except, off)`` is enabled, the section of code
5260 governed by the pragma behaves as though the command-line option
5261 ``-ffp-exception-behavior=ignore`` is enabled.
5263 The full syntax this pragma supports is
5264 ``float_control(except|precise, on|off [, push])`` and
5265 ``float_control(push|pop)``.
5266 The ``push`` and ``pop`` forms, including using ``push`` as the optional
5267 third argument, can only occur at file scope.
5269 .. code-block:: c++
5271   for(...) {
5272     // This block will be compiled with -fno-fast-math and -ffp-contract=on
5273     #pragma float_control(precise, on)
5274     a = b[i] * c[i] + e;
5275   }
5277 Specifying an attribute for multiple declarations (#pragma clang attribute)
5278 ===========================================================================
5280 The ``#pragma clang attribute`` directive can be used to apply an attribute to
5281 multiple declarations. The ``#pragma clang attribute push`` variation of the
5282 directive pushes a new "scope" of ``#pragma clang attribute`` that attributes
5283 can be added to. The ``#pragma clang attribute (...)`` variation adds an
5284 attribute to that scope, and the ``#pragma clang attribute pop`` variation pops
5285 the scope. You can also use ``#pragma clang attribute push (...)``, which is a
5286 shorthand for when you want to add one attribute to a new scope. Multiple push
5287 directives can be nested inside each other.
5289 The attributes that are used in the ``#pragma clang attribute`` directives
5290 can be written using the GNU-style syntax:
5292 .. code-block:: c++
5294   #pragma clang attribute push (__attribute__((annotate("custom"))), apply_to = function)
5296   void function(); // The function now has the annotate("custom") attribute
5298   #pragma clang attribute pop
5300 The attributes can also be written using the C++11 style syntax:
5302 .. code-block:: c++
5304   #pragma clang attribute push ([[noreturn]], apply_to = function)
5306   void function(); // The function now has the [[noreturn]] attribute
5308   #pragma clang attribute pop
5310 The ``__declspec`` style syntax is also supported:
5312 .. code-block:: c++
5314   #pragma clang attribute push (__declspec(dllexport), apply_to = function)
5316   void function(); // The function now has the __declspec(dllexport) attribute
5318   #pragma clang attribute pop
5320 A single push directive can contain multiple attributes, however,
5321 only one syntax style can be used within a single directive:
5323 .. code-block:: c++
5325   #pragma clang attribute push ([[noreturn, noinline]], apply_to = function)
5327   void function1(); // The function now has the [[noreturn]] and [[noinline]] attributes
5329   #pragma clang attribute pop
5331   #pragma clang attribute push (__attribute((noreturn, noinline)), apply_to = function)
5333   void function2(); // The function now has the __attribute((noreturn)) and __attribute((noinline)) attributes
5335   #pragma clang attribute pop
5337 Because multiple push directives can be nested, if you're writing a macro that
5338 expands to ``_Pragma("clang attribute")`` it's good hygiene (though not
5339 required) to add a namespace to your push/pop directives. A pop directive with a
5340 namespace will pop the innermost push that has that same namespace. This will
5341 ensure that another macro's ``pop`` won't inadvertently pop your attribute. Note
5342 that an ``pop`` without a namespace will pop the innermost ``push`` without a
5343 namespace. ``push``es with a namespace can only be popped by ``pop`` with the
5344 same namespace. For instance:
5346 .. code-block:: c++
5348    #define ASSUME_NORETURN_BEGIN _Pragma("clang attribute AssumeNoreturn.push ([[noreturn]], apply_to = function)")
5349    #define ASSUME_NORETURN_END   _Pragma("clang attribute AssumeNoreturn.pop")
5351    #define ASSUME_UNAVAILABLE_BEGIN _Pragma("clang attribute Unavailable.push (__attribute__((unavailable)), apply_to=function)")
5352    #define ASSUME_UNAVAILABLE_END   _Pragma("clang attribute Unavailable.pop")
5355    ASSUME_NORETURN_BEGIN
5356    ASSUME_UNAVAILABLE_BEGIN
5357    void function(); // function has [[noreturn]] and __attribute__((unavailable))
5358    ASSUME_NORETURN_END
5359    void other_function(); // function has __attribute__((unavailable))
5360    ASSUME_UNAVAILABLE_END
5362 Without the namespaces on the macros, ``other_function`` will be annotated with
5363 ``[[noreturn]]`` instead of ``__attribute__((unavailable))``. This may seem like
5364 a contrived example, but its very possible for this kind of situation to appear
5365 in real code if the pragmas are spread out across a large file. You can test if
5366 your version of clang supports namespaces on ``#pragma clang attribute`` with
5367 ``__has_extension(pragma_clang_attribute_namespaces)``.
5369 Subject Match Rules
5370 -------------------
5372 The set of declarations that receive a single attribute from the attribute stack
5373 depends on the subject match rules that were specified in the pragma. Subject
5374 match rules are specified after the attribute. The compiler expects an
5375 identifier that corresponds to the subject set specifier. The ``apply_to``
5376 specifier is currently the only supported subject set specifier. It allows you
5377 to specify match rules that form a subset of the attribute's allowed subject
5378 set, i.e. the compiler doesn't require all of the attribute's subjects. For
5379 example, an attribute like ``[[nodiscard]]`` whose subject set includes
5380 ``enum``, ``record`` and ``hasType(functionType)``, requires the presence of at
5381 least one of these rules after ``apply_to``:
5383 .. code-block:: c++
5385   #pragma clang attribute push([[nodiscard]], apply_to = enum)
5387   enum Enum1 { A1, B1 }; // The enum will receive [[nodiscard]]
5389   struct Record1 { }; // The struct will *not* receive [[nodiscard]]
5391   #pragma clang attribute pop
5393   #pragma clang attribute push([[nodiscard]], apply_to = any(record, enum))
5395   enum Enum2 { A2, B2 }; // The enum will receive [[nodiscard]]
5397   struct Record2 { }; // The struct *will* receive [[nodiscard]]
5399   #pragma clang attribute pop
5401   // This is an error, since [[nodiscard]] can't be applied to namespaces:
5402   #pragma clang attribute push([[nodiscard]], apply_to = any(record, namespace))
5404   #pragma clang attribute pop
5406 Multiple match rules can be specified using the ``any`` match rule, as shown
5407 in the example above. The ``any`` rule applies attributes to all declarations
5408 that are matched by at least one of the rules in the ``any``. It doesn't nest
5409 and can't be used inside the other match rules. Redundant match rules or rules
5410 that conflict with one another should not be used inside of ``any``. Failing to
5411 specify a rule within the ``any`` rule results in an error.
5413 Clang supports the following match rules:
5415 - ``function``: Can be used to apply attributes to functions. This includes C++
5416   member functions, static functions, operators, and constructors/destructors.
5418 - ``function(is_member)``: Can be used to apply attributes to C++ member
5419   functions. This includes members like static functions, operators, and
5420   constructors/destructors.
5422 - ``hasType(functionType)``: Can be used to apply attributes to functions, C++
5423   member functions, and variables/fields whose type is a function pointer. It
5424   does not apply attributes to Objective-C methods or blocks.
5426 - ``type_alias``: Can be used to apply attributes to ``typedef`` declarations
5427   and C++11 type aliases.
5429 - ``record``: Can be used to apply attributes to ``struct``, ``class``, and
5430   ``union`` declarations.
5432 - ``record(unless(is_union))``: Can be used to apply attributes only to
5433   ``struct`` and ``class`` declarations.
5435 - ``enum``: Can be used to apply attributes to enumeration declarations.
5437 - ``enum_constant``: Can be used to apply attributes to enumerators.
5439 - ``variable``: Can be used to apply attributes to variables, including
5440   local variables, parameters, global variables, and static member variables.
5441   It does not apply attributes to instance member variables or Objective-C
5442   ivars.
5444 - ``variable(is_thread_local)``: Can be used to apply attributes to thread-local
5445   variables only.
5447 - ``variable(is_global)``: Can be used to apply attributes to global variables
5448   only.
5450 - ``variable(is_local)``: Can be used to apply attributes to local variables
5451   only.
5453 - ``variable(is_parameter)``: Can be used to apply attributes to parameters
5454   only.
5456 - ``variable(unless(is_parameter))``: Can be used to apply attributes to all
5457   the variables that are not parameters.
5459 - ``field``: Can be used to apply attributes to non-static member variables
5460   in a record. This includes Objective-C ivars.
5462 - ``namespace``: Can be used to apply attributes to ``namespace`` declarations.
5464 - ``objc_interface``: Can be used to apply attributes to ``@interface``
5465   declarations.
5467 - ``objc_protocol``: Can be used to apply attributes to ``@protocol``
5468   declarations.
5470 - ``objc_category``: Can be used to apply attributes to category declarations,
5471   including class extensions.
5473 - ``objc_method``: Can be used to apply attributes to Objective-C methods,
5474   including instance and class methods. Implicit methods like implicit property
5475   getters and setters do not receive the attribute.
5477 - ``objc_method(is_instance)``: Can be used to apply attributes to Objective-C
5478   instance methods.
5480 - ``objc_property``: Can be used to apply attributes to ``@property``
5481   declarations.
5483 - ``block``: Can be used to apply attributes to block declarations. This does
5484   not include variables/fields of block pointer type.
5486 The use of ``unless`` in match rules is currently restricted to a strict set of
5487 sub-rules that are used by the supported attributes. That means that even though
5488 ``variable(unless(is_parameter))`` is a valid match rule,
5489 ``variable(unless(is_thread_local))`` is not.
5491 Supported Attributes
5492 --------------------
5494 Not all attributes can be used with the ``#pragma clang attribute`` directive.
5495 Notably, statement attributes like ``[[fallthrough]]`` or type attributes
5496 like ``address_space`` aren't supported by this directive. You can determine
5497 whether or not an attribute is supported by the pragma by referring to the
5498 :doc:`individual documentation for that attribute <AttributeReference>`.
5500 The attributes are applied to all matching declarations individually, even when
5501 the attribute is semantically incorrect. The attributes that aren't applied to
5502 any declaration are not verified semantically.
5504 Specifying section names for global objects (#pragma clang section)
5505 ===================================================================
5507 The ``#pragma clang section`` directive provides a means to assign section-names
5508 to global variables, functions and static variables.
5510 The section names can be specified as:
5512 .. code-block:: c++
5514   #pragma clang section bss="myBSS" data="myData" rodata="myRodata" relro="myRelro" text="myText"
5516 The section names can be reverted back to default name by supplying an empty
5517 string to the section kind, for example:
5519 .. code-block:: c++
5521   #pragma clang section bss="" data="" text="" rodata="" relro=""
5523 The ``#pragma clang section`` directive obeys the following rules:
5525 * The pragma applies to all global variable, statics and function declarations
5526   from the pragma to the end of the translation unit.
5528 * The pragma clang section is enabled automatically, without need of any flags.
5530 * This feature is only defined to work sensibly for ELF and Mach-O targets.
5532 * If section name is specified through _attribute_((section("myname"))), then
5533   the attribute name gains precedence.
5535 * Global variables that are initialized to zero will be placed in the named
5536   bss section, if one is present.
5538 * The ``#pragma clang section`` directive does not does try to infer section-kind
5539   from the name. For example, naming a section "``.bss.mySec``" does NOT mean
5540   it will be a bss section name.
5542 * The decision about which section-kind applies to each global is taken in the back-end.
5543   Once the section-kind is known, appropriate section name, as specified by the user using
5544   ``#pragma clang section`` directive, is applied to that global.
5546 Specifying Linker Options on ELF Targets
5547 ========================================
5549 The ``#pragma comment(lib, ...)`` directive is supported on all ELF targets.
5550 The second parameter is the library name (without the traditional Unix prefix of
5551 ``lib``).  This allows you to provide an implicit link of dependent libraries.
5553 Evaluating Object Size
5554 ======================
5556 Clang supports the builtins ``__builtin_object_size`` and
5557 ``__builtin_dynamic_object_size``. The semantics are compatible with GCC's
5558 builtins of the same names, but the details are slightly different.
5560 .. code-block:: c
5562   size_t __builtin_[dynamic_]object_size(const void *ptr, int type)
5564 Returns the number of accessible bytes ``n`` past ``ptr``. The value returned
5565 depends on ``type``, which is required to be an integer constant between 0 and
5568 * If ``type & 2 == 0``, the least ``n`` is returned such that accesses to
5569   ``(const char*)ptr + n`` and beyond are known to be out of bounds. This is
5570   ``(size_t)-1`` if no better bound is known.
5571 * If ``type & 2 == 2``, the greatest ``n`` is returned such that accesses to
5572   ``(const char*)ptr + i`` are known to be in bounds, for 0 <= ``i`` < ``n``.
5573   This is ``(size_t)0`` if no better bound is known.
5575 .. code-block:: c
5577   char small[10], large[100];
5578   bool cond;
5579   // Returns 100: writes of more than 100 bytes are known to be out of bounds.
5580   int n100 = __builtin_object_size(cond ? small : large, 0);
5581   // Returns 10: writes of 10 or fewer bytes are known to be in bounds.
5582   int n10 = __builtin_object_size(cond ? small : large, 2);
5584 * If ``type & 1 == 0``, pointers are considered to be in bounds if they point
5585   into the same storage as ``ptr`` -- that is, the same stack object, global
5586   variable, or heap allocation.
5587 * If ``type & 1 == 1``, pointers are considered to be in bounds if they point
5588   to the same subobject that ``ptr`` points to. If ``ptr`` points to an array
5589   element, other elements of the same array, but not of enclosing arrays, are
5590   considered in bounds.
5592 .. code-block:: c
5594   struct X { char a, b, c; } x;
5595   static_assert(__builtin_object_size(&x, 0) == 3);
5596   static_assert(__builtin_object_size(&x.b, 0) == 2);
5597   static_assert(__builtin_object_size(&x.b, 1) == 1);
5599 .. code-block:: c
5601   char a[10][10][10];
5602   static_assert(__builtin_object_size(&a, 1) == 1000);
5603   static_assert(__builtin_object_size(&a[1], 1) == 900);
5604   static_assert(__builtin_object_size(&a[1][1], 1) == 90);
5605   static_assert(__builtin_object_size(&a[1][1][1], 1) == 9);
5607 The values returned by this builtin are a best effort conservative approximation
5608 of the correct answers. When ``type & 2 == 0``, the true value is less than or
5609 equal to the value returned by the builtin, and when ``type & 2 == 1``, the true
5610 value is greater than or equal to the value returned by the builtin.
5612 For ``__builtin_object_size``, the value is determined entirely at compile time.
5613 With optimization enabled, better results will be produced, especially when the
5614 call to ``__builtin_object_size`` is in a different function from the formation
5615 of the pointer. Unlike in GCC, enabling optimization in Clang does not allow
5616 more information about subobjects to be determined, so the ``type & 1 == 1``
5617 case will often give imprecise results when used across a function call boundary
5618 even when optimization is enabled.
5620 `The pass_object_size and pass_dynamic_object_size attributes <https://clang.llvm.org/docs/AttributeReference.html#pass-object-size-pass-dynamic-object-size>`_
5621 can be used to invisibly pass the object size for a pointer parameter alongside
5622 the pointer in a function call. This allows more precise object sizes to be
5623 determined both when building without optimizations and in the ``type & 1 == 1``
5624 case.
5626 For ``__builtin_dynamic_object_size``, the result is not limited to being a
5627 compile time constant. Instead, a small amount of runtime evaluation is
5628 permitted to determine the size of the object, in order to give a more precise
5629 result. ``__builtin_dynamic_object_size`` is meant to be used as a drop-in
5630 replacement for ``__builtin_object_size`` in libraries that support it. For
5631 instance, here is a program that ``__builtin_dynamic_object_size`` will make
5632 safer:
5634 .. code-block:: c
5636   void copy_into_buffer(size_t size) {
5637     char* buffer = malloc(size);
5638     strlcpy(buffer, "some string", strlen("some string"));
5639     // Previous line preprocesses to:
5640     // __builtin___strlcpy_chk(buffer, "some string", strlen("some string"), __builtin_object_size(buffer, 0))
5641   }
5643 Since the size of ``buffer`` can't be known at compile time, Clang will fold
5644 ``__builtin_object_size(buffer, 0)`` into ``-1``. However, if this was written
5645 as ``__builtin_dynamic_object_size(buffer, 0)``, Clang will fold it into
5646 ``size``, providing some extra runtime safety.
5648 Deprecating Macros
5649 ==================
5651 Clang supports the pragma ``#pragma clang deprecated``, which can be used to
5652 provide deprecation warnings for macro uses. For example:
5654 .. code-block:: c
5656    #define MIN(x, y) x < y ? x : y
5657    #pragma clang deprecated(MIN, "use std::min instead")
5659    int min(int a, int b) {
5660      return MIN(a, b); // warning: MIN is deprecated: use std::min instead
5661    }
5663 ``#pragma clang deprecated`` should be preferred for this purpose over
5664 ``#pragma GCC warning`` because the warning can be controlled with
5665 ``-Wdeprecated``.
5667 Restricted Expansion Macros
5668 ===========================
5670 Clang supports the pragma ``#pragma clang restrict_expansion``, which can be
5671 used restrict macro expansion in headers. This can be valuable when providing
5672 headers with ABI stability requirements. Any expansion of the annotated macro
5673 processed by the preprocessor after the ``#pragma`` annotation will log a
5674 warning. Redefining the macro or undefining the macro will not be diagnosed, nor
5675 will expansion of the macro within the main source file. For example:
5677 .. code-block:: c
5679    #define TARGET_ARM 1
5680    #pragma clang restrict_expansion(TARGET_ARM, "<reason>")
5682    /// Foo.h
5683    struct Foo {
5684    #if TARGET_ARM // warning: TARGET_ARM is marked unsafe in headers: <reason>
5685      uint32_t X;
5686    #else
5687      uint64_t X;
5688    #endif
5689    };
5691    /// main.c
5692    #include "foo.h"
5693    #if TARGET_ARM // No warning in main source file
5694    X_TYPE uint32_t
5695    #else
5696    X_TYPE uint64_t
5697    #endif
5699 This warning is controlled by ``-Wpedantic-macros``.
5701 Final Macros
5702 ============
5704 Clang supports the pragma ``#pragma clang final``, which can be used to
5705 mark macros as final, meaning they cannot be undef'd or re-defined. For example:
5707 .. code-block:: c
5709    #define FINAL_MACRO 1
5710    #pragma clang final(FINAL_MACRO)
5712    #define FINAL_MACRO // warning: FINAL_MACRO is marked final and should not be redefined
5713    #undef FINAL_MACRO  // warning: FINAL_MACRO is marked final and should not be undefined
5715 This is useful for enforcing system-provided macros that should not be altered
5716 in user headers or code. This is controlled by ``-Wpedantic-macros``. Final
5717 macros will always warn on redefinition, including situations with identical
5718 bodies and in system headers.
5720 Line Control
5721 ============
5723 Clang supports an extension for source line control, which takes the
5724 form of a preprocessor directive starting with an unsigned integral
5725 constant. In addition to the standard ``#line`` directive, this form
5726 allows control of an include stack and header file type, which is used
5727 in issuing diagnostics. These lines are emitted in preprocessed
5728 output.
5730 .. code-block:: c
5732    # <line:number> <filename:string> <header-type:numbers>
5734 The filename is optional, and if unspecified indicates no change in
5735 source filename. The header-type is an optional, whitespace-delimited,
5736 sequence of magic numbers as follows.
5738 * ``1:`` Push the current source file name onto the include stack and
5739   enter a new file.
5741 * ``2``: Pop the include stack and return to the specified file. If
5742   the filename is ``""``, the name popped from the include stack is
5743   used. Otherwise there is no requirement that the specified filename
5744   matches the current source when originally pushed.
5746 * ``3``: Enter a system-header region. System headers often contain
5747   implementation-specific source that would normally emit a diagnostic.
5749 * ``4``: Enter an implicit ``extern "C"`` region. This is not required on
5750   modern systems where system headers are C++-aware.
5752 At most a single ``1`` or ``2`` can be present, and values must be in
5753 ascending order.
5755 Examples are:
5757 .. code-block:: c
5759    # 57 // Advance (or return) to line 57 of the current source file
5760    # 57 "frob" // Set to line 57 of "frob"
5761    # 1 "foo.h" 1 // Enter "foo.h" at line 1
5762    # 59 "main.c" 2 // Leave current include and return to "main.c"
5763    # 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 // Enter a system header
5764    # 60 "" 2 // return to "main.c"
5765    # 1 "/usr/ancient/header.h" 1 4 // Enter an implicit extern "C" header
5767 Extended Integer Types
5768 ======================
5770 Clang supports the C23 ``_BitInt(N)`` feature as an extension in older C modes
5771 and in C++. This type was previously implemented in Clang with the same
5772 semantics, but spelled ``_ExtInt(N)``. This spelling has been deprecated in
5773 favor of the standard type.
5775 Note: the ABI for ``_BitInt(N)`` is still in the process of being stabilized,
5776 so this type should not yet be used in interfaces that require ABI stability.
5778 Intrinsics Support within Constant Expressions
5779 ==============================================
5781 The following builtin intrinsics can be used in constant expressions:
5783 * ``__builtin_addcb``
5784 * ``__builtin_addcs``
5785 * ``__builtin_addc``
5786 * ``__builtin_addcl``
5787 * ``__builtin_addcll``
5788 * ``__builtin_bitreverse8``
5789 * ``__builtin_bitreverse16``
5790 * ``__builtin_bitreverse32``
5791 * ``__builtin_bitreverse64``
5792 * ``__builtin_bswap16``
5793 * ``__builtin_bswap32``
5794 * ``__builtin_bswap64``
5795 * ``__builtin_clrsb``
5796 * ``__builtin_clrsbl``
5797 * ``__builtin_clrsbll``
5798 * ``__builtin_clz``
5799 * ``__builtin_clzl``
5800 * ``__builtin_clzll``
5801 * ``__builtin_clzs``
5802 * ``__builtin_clzg``
5803 * ``__builtin_ctz``
5804 * ``__builtin_ctzl``
5805 * ``__builtin_ctzll``
5806 * ``__builtin_ctzs``
5807 * ``__builtin_ctzg``
5808 * ``__builtin_ffs``
5809 * ``__builtin_ffsl``
5810 * ``__builtin_ffsll``
5811 * ``__builtin_fmax``
5812 * ``__builtin_fmin``
5813 * ``__builtin_fpclassify``
5814 * ``__builtin_inf``
5815 * ``__builtin_isinf``
5816 * ``__builtin_isinf_sign``
5817 * ``__builtin_isfinite``
5818 * ``__builtin_isnan``
5819 * ``__builtin_isnormal``
5820 * ``__builtin_nan``
5821 * ``__builtin_nans``
5822 * ``__builtin_parity``
5823 * ``__builtin_parityl``
5824 * ``__builtin_parityll``
5825 * ``__builtin_popcount``
5826 * ``__builtin_popcountl``
5827 * ``__builtin_popcountll``
5828 * ``__builtin_popcountg``
5829 * ``__builtin_rotateleft8``
5830 * ``__builtin_rotateleft16``
5831 * ``__builtin_rotateleft32``
5832 * ``__builtin_rotateleft64``
5833 * ``__builtin_rotateright8``
5834 * ``__builtin_rotateright16``
5835 * ``__builtin_rotateright32``
5836 * ``__builtin_rotateright64``
5837 * ``__builtin_subcb``
5838 * ``__builtin_subcs``
5839 * ``__builtin_subc``
5840 * ``__builtin_subcl``
5841 * ``__builtin_subcll``
5843 The following x86-specific intrinsics can be used in constant expressions:
5845 * ``_addcarry_u32``
5846 * ``_addcarry_u64``
5847 * ``_bit_scan_forward``
5848 * ``_bit_scan_reverse``
5849 * ``__bsfd``
5850 * ``__bsfq``
5851 * ``__bsrd``
5852 * ``__bsrq``
5853 * ``__bswap``
5854 * ``__bswapd``
5855 * ``__bswap64``
5856 * ``__bswapq``
5857 * ``_castf32_u32``
5858 * ``_castf64_u64``
5859 * ``_castu32_f32``
5860 * ``_castu64_f64``
5861 * ``__lzcnt16``
5862 * ``__lzcnt``
5863 * ``__lzcnt64``
5864 * ``_mm_popcnt_u32``
5865 * ``_mm_popcnt_u64``
5866 * ``_popcnt32``
5867 * ``_popcnt64``
5868 * ``__popcntd``
5869 * ``__popcntq``
5870 * ``__popcnt16``
5871 * ``__popcnt``
5872 * ``__popcnt64``
5873 * ``__rolb``
5874 * ``__rolw``
5875 * ``__rold``
5876 * ``__rolq``
5877 * ``__rorb``
5878 * ``__rorw``
5879 * ``__rord``
5880 * ``__rorq``
5881 * ``_rotl``
5882 * ``_rotr``
5883 * ``_rotwl``
5884 * ``_rotwr``
5885 * ``_lrotl``
5886 * ``_lrotr``
5887 * ``_subborrow_u32``
5888 * ``_subborrow_u64``
5890 Debugging the Compiler
5891 ======================
5893 Clang supports a number of pragma directives that help debugging the compiler itself.
5894 Syntax is the following: `#pragma clang __debug <command> <arguments>`.
5895 Note, all of debugging pragmas are subject to change.
5897 `dump`
5898 ------
5899 Accepts either a single identifier or an expression. When a single identifier is passed,
5900 the lookup results for the identifier are printed to `stderr`. When an expression is passed,
5901 the AST for the expression is printed to `stderr`. The expression is an unevaluated operand,
5902 so things like overload resolution and template instantiations are performed,
5903 but the expression has no runtime effects.
5904 Type- and value-dependent expressions are not supported yet.
5906 This facility is designed to aid with testing name lookup machinery.
5908 Predefined Macros
5909 =================
5911 `__GCC_DESTRUCTIVE_SIZE` and `__GCC_CONSTRUCTIVE_SIZE`
5912 ------------------------------------------------------
5913 Specify the mimum offset between two objects to avoid false sharing and the
5914 maximum size of contiguous memory to promote true sharing, respectively. These
5915 macros are predefined in all C and C++ language modes, but can be redefined on
5916 the command line with ``-D`` to specify different values as needed or can be
5917 undefined on the command line with ``-U`` to disable support for the feature.
5919 **Note: the values the macros expand to are not guaranteed to be stable. They
5920 are are affected by architectures and CPU tuning flags, can change between
5921 releases of Clang and will not match the values defined by other compilers such
5922 as GCC.**
5924 Compiling different TUs depending on these flags (including use of
5925 ``std::hardware_constructive_interference`` or
5926 ``std::hardware_destructive_interference``)  with different compilers, macro
5927 definitions, or architecture flags will lead to ODR violations and should be
5928 avoided.
5930 ``#embed`` Parameters
5931 =====================
5933 ``clang::offset``
5934 -----------------
5935 The ``clang::offset`` embed parameter may appear zero or one time in the
5936 embed parameter sequence. Its preprocessor argument clause shall be present and
5937 have the form:
5939 ..code-block: text
5941   ( constant-expression )
5943 and shall be an integer constant expression. The integer constant expression
5944 shall not evaluate to a value less than 0. The token ``defined`` shall not
5945 appear within the constant expression.
5947 The offset will be used when reading the contents of the embedded resource to
5948 specify the starting offset to begin embedding from. The resources is treated
5949 as being empty if the specified offset is larger than the number of bytes in
5950 the resource. The offset will be applied *before* any ``limit`` parameters are
5951 applied.
5953 Union and aggregate initialization in C
5954 =======================================
5956 In C23 (N2900), when an object is initialized from initializer ``= {}``, all
5957 elements of arrays, all members of structs, and the first members of unions are
5958 empty-initialized recursively. In addition, all padding bits are initialized to
5959 zero.
5961 Clang guarantees the following behaviors:
5963 * ``1:`` Clang supports initializer ``= {}`` mentioned above in all C
5964   standards.
5966 * ``2:`` When unions are initialized from initializer ``= {}``, bytes outside
5967   of the first members of unions are also initialized to zero.
5969 * ``3:`` When unions, structures and arrays are initialized from initializer
5970   ``= { initializer-list }``, all members not explicitly initialized in
5971   the initializer list are empty-initialized recursively. In addition, all
5972   padding bits are initialized to zero.
5974 Currently, the above extension only applies to C source code, not C++.
5977 Empty Objects in C
5978 ==================
5979 The declaration of a structure or union type which has no named members is
5980 undefined behavior (C23 and earlier) or implementation-defined behavior (C2y).
5981 Clang allows the declaration of a structure or union type with no named members
5982 in all C language modes. `sizeof` for such a type returns `0`, which is
5983 different behavior than in C++ (where the size of such an object is typically
5984 `1`).
5987 Qualified function types in C
5988 =============================
5989 Declaring a function with a qualified type in C is undefined behavior (C23 and
5990 earlier) or implementation-defined behavior (C2y). Clang allows a function type
5991 to be specified with the ``const`` and ``volatile`` qualifiers, but ignores the
5992 qualifications.
5994 .. code-block:: c
5996    typedef int f(void);
5997    const volatile f func; // Qualifier on function type has no effect.
6000 Note, Clang does not allow an ``_Atomic`` function type because
6001 of explicit constraints against atomically qualified (arrays and) function
6002 types.