void fir(double *in, double *out, int len) {
  for (int i = 0; i < len - 1; i++)
    out[i] = (in[i + 1] + in[i]) / 2;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fir>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    116d <fir+0x6d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  0xeb2(%rip),%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1116 <fir+0x16>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fir>:
cmp    $0x2,%edx
jl     12a6 <fir+0x1a6>
add    $0xffffffff,%edx
cmp    $0x4,%edx
jb     112f <fir+0x2f>
lea    (%rdi,%rdx,8),%rax
add    $0x8,%rax
cmp    %rsi,%rax
jbe    11ab <fir+0xab>
lea    (%rsi,%rdx,8),%rax
cmp    %rdi,%rax
jbe    11ab <fir+0xab>
xor    %eax,%eax
mov    %rax,%rcx
not    %rcx
test   $0x1,%dl
je     115e <fir+0x5e>
mov    %rax,%r8
or     $0x1,%r8
movsd  (%rdi,%r8,8),%xmm0
addsd  (%rdi,%rax,8),%xmm0
mulsd  0xeba(%rip),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rsi,%rax,8)
mov    %r8,%rax
add    %rdx,%rcx
je     12a6 <fir+0x1a6>
movsd  0xea1(%rip),%xmm0
nop
movsd  0x8(%rdi,%rax,8),%xmm1
addsd  (%rdi,%rax,8),%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rax,8)
movsd  0x10(%rdi,%rax,8),%xmm1
addsd  0x8(%rdi,%rax,8),%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,0x8(%rsi,%rax,8)
lea    0x2(%rax),%rcx
mov    %rcx,%rax
cmp    %rcx,%rdx
jne    1170 <fir+0x70>
jmp    12a6 <fir+0x1a6>
mov    %edx,%eax
and    $0xfffffffc,%eax
lea    -0x4(%rax),%rcx
mov    %rcx,%r8
shr    $0x2,%r8
add    $0x1,%r8
test   %rcx,%rcx
je     12a7 <fir+0x1a7>
mov    %r8,%r9
and    $0xfffffffffffffffe,%r9
xor    %ecx,%ecx
movapd 0xe27(%rip),%xmm0
nopl   0x0(%rax)
movupd (%rdi,%rcx,8),%xmm1
movupd 0x8(%rdi,%rcx,8),%xmm2
addpd  %xmm1,%xmm2
movupd 0x10(%rdi,%rcx,8),%xmm1
movupd 0x18(%rdi,%rcx,8),%xmm3
addpd  %xmm1,%xmm3
mulpd  %xmm0,%xmm2
mulpd  %xmm0,%xmm3
movupd %xmm2,(%rsi,%rcx,8)
movupd %xmm3,0x10(%rsi,%rcx,8)
movupd 0x20(%rdi,%rcx,8),%xmm1
movupd 0x28(%rdi,%rcx,8),%xmm2
addpd  %xmm1,%xmm2
movupd 0x30(%rdi,%rcx,8),%xmm1
movupd 0x38(%rdi,%rcx,8),%xmm3
addpd  %xmm1,%xmm3
mulpd  %xmm0,%xmm2
mulpd  %xmm0,%xmm3
movupd %xmm2,0x20(%rsi,%rcx,8)
movupd %xmm3,0x30(%rsi,%rcx,8)
add    $0x8,%rcx
add    $0xfffffffffffffffe,%r9
jne    11e0 <fir+0xe0>
test   $0x1,%r8b
je     129d <fir+0x19d>
lea    0x0(,%rcx,8),%r8
or     $0x8,%r8
movupd (%rdi,%r8,1),%xmm0
movupd 0x10(%rdi,%r8,1),%xmm1
movupd (%rdi,%rcx,8),%xmm2
addpd  %xmm0,%xmm2
movupd 0x10(%rdi,%rcx,8),%xmm0
addpd  %xmm1,%xmm0
movapd 0xd76(%rip),%xmm1
mulpd  %xmm1,%xmm2
mulpd  %xmm1,%xmm0
movupd %xmm2,(%rsi,%rcx,8)
movupd %xmm0,0x10(%rsi,%rcx,8)
cmp    %rdx,%rax
jne    1131 <fir+0x31>
ret
xor    %ecx,%ecx
test   $0x1,%r8b
jne    1256 <fir+0x156>
jmp    129d <fir+0x19d>

LLVM IR (-O0):
define void @fir(double* %0, double* %1, i32 %2) {
%4 = alloca double*
%5 = alloca double*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store double* %0, double** %4
store double* %1, double** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %8
8: ; preds = %31, %3
%9 = load i32, i32* %7
%10 = load i32, i32* %6
%11 = sub nsw i32 %10, 1
%12 = icmp slt i32 %9, %11
br i1 %12, label %13, label %34
13: ; preds = %8
%14 = load double*, double** %4
%15 = load i32, i32* %7
%16 = add nsw i32 %15, 1
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds double, double* %14, i64 %17
%19 = load double, double* %18
%20 = load double*, double** %4
%21 = load i32, i32* %7
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds double, double* %20, i64 %22
%24 = load double, double* %23
%25 = fadd double %19, %24
%26 = fdiv double %25, 2.000000e+00
%27 = load double*, double** %5
%28 = load i32, i32* %7
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds double, double* %27, i64 %29
store double %26, double* %30
br label %31
31: ; preds = %13
%32 = load i32, i32* %7
%33 = add nsw i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %7
br label %8
34: ; preds = %8
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @fir(double* nocapture %0, double* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 1
br i1 %4, label %5, label %119
5: ; preds = %3
%6 = add nsw i32 %2, -1
%7 = zext i32 %6 to i64
%8 = icmp ult i32 %6, 4
br i1 %8, label %101, label %9
9: ; preds = %5
%10 = getelementptr double, double* %1, i64 %7
%11 = add nuw nsw i64 %7, 1
%12 = getelementptr double, double* %0, i64 %11
%13 = icmp ugt double* %12, %1
%14 = icmp ugt double* %10, %0
%15 = and i1 %13, %14
br i1 %15, label %101, label %16
16: ; preds = %9
%17 = and i64 %7, 4294967292
%18 = add nsw i64 %17, -4
%19 = lshr exact i64 %18, 2
%20 = add nuw nsw i64 %19, 1
%21 = and i64 %20, 1
%22 = icmp eq i64 %18, 0
br i1 %22, label %74, label %23
23: ; preds = %16
%24 = and i64 %20, 9223372036854775806
br label %25
25: ; preds = %25, %23
%26 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %71, %25 ]
%27 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %72, %25 ]
%28 = or i64 %26, 1
%29 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %28
%30 = bitcast double* %29 to <2 x double>*
%31 = load <2 x double>, <2 x double>* %30
%32 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 2
%33 = bitcast double* %32 to <2 x double>*
%34 = load <2 x double>, <2 x double>* %33
%35 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %26
%36 = bitcast double* %35 to <2 x double>*
%37 = load <2 x double>, <2 x double>* %36
%38 = getelementptr inbounds double, double* %35, i64 2
%39 = bitcast double* %38 to <2 x double>*
%40 = load <2 x double>, <2 x double>* %39
%41 = fadd <2 x double> %31, %37
%42 = fadd <2 x double> %34, %40
%43 = fmul <2 x double> %41, <double 5.000000e-01, double 5.000000e-01>
%44 = fmul <2 x double> %42, <double 5.000000e-01, double 5.000000e-01>
%45 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %26
%46 = bitcast double* %45 to <2 x double>*
store <2 x double> %43, <2 x double>* %46
%47 = getelementptr inbounds double, double* %45, i64 2
%48 = bitcast double* %47 to <2 x double>*
store <2 x double> %44, <2 x double>* %48
%49 = or i64 %26, 4
%50 = or i64 %26, 5
%51 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %50
%52 = bitcast double* %51 to <2 x double>*
%53 = load <2 x double>, <2 x double>* %52
%54 = getelementptr inbounds double, double* %51, i64 2
%55 = bitcast double* %54 to <2 x double>*
%56 = load <2 x double>, <2 x double>* %55
%57 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %49
%58 = bitcast double* %57 to <2 x double>*
%59 = load <2 x double>, <2 x double>* %58
%60 = getelementptr inbounds double, double* %57, i64 2
%61 = bitcast double* %60 to <2 x double>*
%62 = load <2 x double>, <2 x double>* %61
%63 = fadd <2 x double> %53, %59
%64 = fadd <2 x double> %56, %62
%65 = fmul <2 x double> %63, <double 5.000000e-01, double 5.000000e-01>
%66 = fmul <2 x double> %64, <double 5.000000e-01, double 5.000000e-01>
%67 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %49
%68 = bitcast double* %67 to <2 x double>*
store <2 x double> %65, <2 x double>* %68
%69 = getelementptr inbounds double, double* %67, i64 2
%70 = bitcast double* %69 to <2 x double>*
store <2 x double> %66, <2 x double>* %70
%71 = add nuw i64 %26, 8
%72 = add i64 %27, 2
%73 = icmp eq i64 %72, %24
br i1 %73, label %74, label %25
74: ; preds = %25, %16
%75 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %71, %25 ]
%76 = icmp eq i64 %21, 0
br i1 %76, label %99, label %77
77: ; preds = %74
%78 = or i64 %75, 1
%79 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %78
%80 = bitcast double* %79 to <2 x double>*
%81 = load <2 x double>, <2 x double>* %80
%82 = getelementptr inbounds double, double* %79, i64 2
%83 = bitcast double* %82 to <2 x double>*
%84 = load <2 x double>, <2 x double>* %83
%85 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %75
%86 = bitcast double* %85 to <2 x double>*
%87 = load <2 x double>, <2 x double>* %86
%88 = getelementptr inbounds double, double* %85, i64 2
%89 = bitcast double* %88 to <2 x double>*
%90 = load <2 x double>, <2 x double>* %89
%91 = fadd <2 x double> %81, %87
%92 = fadd <2 x double> %84, %90
%93 = fmul <2 x double> %91, <double 5.000000e-01, double 5.000000e-01>
%94 = fmul <2 x double> %92, <double 5.000000e-01, double 5.000000e-01>
%95 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %75
%96 = bitcast double* %95 to <2 x double>*
store <2 x double> %93, <2 x double>* %96
%97 = getelementptr inbounds double, double* %95, i64 2
%98 = bitcast double* %97 to <2 x double>*
store <2 x double> %94, <2 x double>* %98
br label %99
99: ; preds = %74, %77
%100 = icmp eq i64 %17, %7
br i1 %100, label %119, label %101
101: ; preds = %9, %5, %99
%102 = phi i64 [ 0, %9 ], [ 0, %5 ], [ %17, %99 ]
%103 = xor i64 %102, -1
%104 = and i64 %7, 1
%105 = icmp eq i64 %104, 0
br i1 %105, label %115, label %106
106: ; preds = %101
%107 = or i64 %102, 1
%108 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %107
%109 = load double, double* %108
%110 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %102
%111 = load double, double* %110
%112 = fadd double %109, %111
%113 = fmul double %112, 5.000000e-01
%114 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %102
store double %113, double* %114
br label %115
115: ; preds = %106, %101
%116 = phi i64 [ %102, %101 ], [ %107, %106 ]
%117 = sub nsw i64 0, %7
%118 = icmp eq i64 %103, %117
br i1 %118, label %119, label %120
119: ; preds = %115, %120, %99, %3
ret void
120: ; preds = %115, %120
%121 = phi i64 [ %130, %120 ], [ %116, %115 ]
%122 = add nuw nsw i64 %121, 1
%123 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %122
%124 = load double, double* %123
%125 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %121
%126 = load double, double* %125
%127 = fadd double %124, %126
%128 = fmul double %127, 5.000000e-01
%129 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %121
store double %128, double* %129
%130 = add nuw nsw i64 %121, 2
%131 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %130
%132 = load double, double* %131
%133 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %122
%134 = load double, double* %133
%135 = fadd double %132, %134
%136 = fmul double %135, 5.000000e-01
%137 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %122
store double %136, double* %137
%138 = icmp eq i64 %130, %7
br i1 %138, label %119, label %120
}