#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */
typedef int i;

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ copy(int, float *, float *);
int /*<<< orphan*/ free(float *);
float *malloc(int);
int /*<<< orphan*/ set_bnd(int, int, float *);
void solve_jacobi(int iters, int N, int b, float *x, float *x0, float a,
                  float c) {
  int i, j, k;
  float *x1 = malloc((N + 2) * (N + 2) * sizeof(float));
  float *x2 = malloc((N + 2) * (N + 2) * sizeof(float));
  copy(N, x1, x);
  set_bnd(N, b, x1);
  for (k = 0; k < iters; k++) {
    for (i = 1; i <= N; i++) {
      for (j = 1; j <= N; j++) {
        x2[((i) + (N + 2) * (j))] =
            (x0[((i) + (N + 2) * (j))] + a * (x1[((i - 1) + (N + 2) * (j))] +
                                              x1[((i + 1) + (N + 2) * (j))] +
                                              x1[((i) + (N + 2) * (j - 1))] +
                                              x1[((i) + (N + 2) * (j + 1))])) /
            c;
      }
    }
    set_bnd(N, b, x2);
    {
      float *tmp = x1;
      x1 = x2;
      x2 = tmp;
    }
  }
  copy(N, x, x1);
  free(x1);
  free(x2);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<solve_jacobi>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
movss  %xmm1,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
imul   %ecx,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
imul   %ecx,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
mov    -0x40(%rbp),%rsi
mov    -0x18(%rbp),%rdx
call   1040 <copy@plt>
mov    -0x8(%rbp),%edi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x40(%rbp),%rdx
call   1060 <set_bnd@plt>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    1315 <solve_jacobi+0x1d5>
movl   $0x1,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jg     12e0 <solve_jacobi+0x1a0>
movl   $0x1,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jg     12cd <solve_jacobi+0x18d>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%edx
add    $0x2,%edx
imul   -0x30(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
movss  -0x24(%rbp),%xmm0
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    -0x8(%rbp),%edx
add    $0x2,%edx
imul   -0x30(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x8(%rbp),%edx
add    $0x2,%edx
imul   -0x30(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%edx
add    $0x2,%edx
mov    -0x30(%rbp),%esi
sub    $0x1,%esi
imul   %esi,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%edx
add    $0x2,%edx
mov    -0x30(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
imul   %esi,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
divss  -0x28(%rbp),%xmm0
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%edx
add    $0x2,%edx
imul   -0x30(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    11ef <solve_jacobi+0xaf>
jmp    12d2 <solve_jacobi+0x192>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11dc <solve_jacobi+0x9c>
mov    -0x8(%rbp),%edi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x48(%rbp),%rdx
call   1060 <set_bnd@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11c9 <solve_jacobi+0x89>
mov    -0x8(%rbp),%edi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
mov    -0x40(%rbp),%rdx
call   1040 <copy@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x48(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<solve_jacobi>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x48,%rsp
movss  %xmm1,0x24(%rsp)
movss  %xmm0,0x20(%rsp)
mov    %r8,0x10(%rsp)
mov    %rcx,%r14
mov    %edx,%r12d
mov    %esi,%r15d
mov    %edi,0x4(%rsp)
lea    0x2(%r15),%r13d
mov    %r13d,%ebx
imul   %r13d,%ebx
shl    $0x2,%ebx
mov    %ebx,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    %ebx,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbx
mov    %r15d,%edi
mov    %rbp,%rsi
mov    %r14,0x30(%rsp)
mov    %r14,%rdx
call   1040 <copy@plt>
mov    %r15d,%edi
mov    %r12d,0x1c(%rsp)
mov    %r12d,%esi
mov    %rbp,0x8(%rsp)
mov    %rbp,%rdx
call   1060 <set_bnd@plt>
cmpl   $0x0,0x4(%rsp)
jle    12f5 <solve_jacobi+0x1b5>
movslq %r13d,%rax
lea    0x1(%r15),%ecx
lea    0x4(%r15),%edx
mov    %edx,0x18(%rsp)
lea    0x1(%rax),%rdx
mov    %rdx,0x40(%rsp)
mov    0x10(%rsp),%rdx
mov    %r15,%rdi
lea    (%rdx,%rax,4),%r15
add    $0x4,%r15
lea    -0x8(,%rax,4),%r12
ff
add    $0x8,%r12
mov    %rcx,0x10(%rsp)
lea    -0x1(%rcx),%r14
add    %rax,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,0x38(%rsp)
xor    %eax,%eax
mov    0x8(%rsp),%rbp
mov    %rbx,%r11
mov    %rdi,0x28(%rsp)
jmp    124e <solve_jacobi+0x10e>
xchg   %ax,%ax
mov    0x28(%rsp),%rdi
mov    0x1c(%rsp),%esi
mov    %r11,%rbp
mov    %r11,%rdx
call   1060 <set_bnd@plt>
mov    0x28(%rsp),%rdi
mov    0x8(%rsp),%rax
add    $0x1,%eax
mov    %rbx,%r11
cmp    0x4(%rsp),%eax
je     12fd <solve_jacobi+0x1bd>
mov    %rax,0x8(%rsp)
mov    %rbp,%rbx
test   %edi,%edi
movss  0x24(%rsp),%xmm1
movss  0x20(%rsp),%xmm2
jle    1220 <solve_jacobi+0xe0>
mov    0x40(%rsp),%rax
lea    (%r11,%rax,4),%rax
mov    0x38(%rsp),%rcx
lea    (%rbx,%rcx,4),%rcx
mov    $0x1,%r8d
xor    %r9d,%r9d
mov    0x18(%rsp),%r10d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r14,%rdx
mov    %r9,%rsi
mov    %r10d,%edi
nopl   0x0(%rax)
lea    -0x2(%rdi),%ebp
movslq %ebp,%rbp
movss  (%rbx,%rbp,4),%xmm0
movslq %edi,%rdi
addss  (%rbx,%rdi,4),%xmm0
addss  0x4(%rbx,%rsi,1),%xmm0
addss  (%rcx,%rsi,1),%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  (%r15,%rsi,1),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rsi,1)
add    %r13d,%edi
add    %r12,%rsi
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
jne    12a0 <solve_jacobi+0x160>
add    $0x1,%r8
add    $0x1,%r10d
add    $0x4,%r9
cmp    0x10(%rsp),%r8
jne    1290 <solve_jacobi+0x150>
jmp    1220 <solve_jacobi+0xe0>
mov    0x8(%rsp),%rbp
mov    %r15,%rdi
mov    0x30(%rsp),%rsi
mov    %rbp,%rdx
call   1040 <copy@plt>
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %rbx,%rdi
add    $0x48,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @solve_jacobi(i32 %0, i32 %1, i32 %2, float* %3, float* %4, float %5, float %6) {
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca float*
%12 = alloca float*
%13 = alloca float
%14 = alloca float
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca float*
%19 = alloca float*
%20 = alloca float*
store i32 %0, i32* %8
store i32 %1, i32* %9
store i32 %2, i32* %10
store float* %3, float** %11
store float* %4, float** %12
store float %5, float* %13
store float %6, float* %14
%21 = load i32, i32* %9
%22 = add nsw i32 %21, 2
%23 = load i32, i32* %9
%24 = add nsw i32 %23, 2
%25 = mul nsw i32 %22, %24
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = mul i64 %26, 4
%28 = trunc i64 %27 to i32
%29 = call float* @malloc(i32 %28)
store float* %29, float** %18
%30 = load i32, i32* %9
%31 = add nsw i32 %30, 2
%32 = load i32, i32* %9
%33 = add nsw i32 %32, 2
%34 = mul nsw i32 %31, %33
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = mul i64 %35, 4
%37 = trunc i64 %36 to i32
%38 = call float* @malloc(i32 %37)
store float* %38, float** %19
%39 = load i32, i32* %9
%40 = load float*, float** %18
%41 = load float*, float** %11
%42 = call i32 @copy(i32 %39, float* %40, float* %41)
%43 = load i32, i32* %9
%44 = load i32, i32* %10
%45 = load float*, float** %18
%46 = call i32 @set_bnd(i32 %43, i32 %44, float* %45)
store i32 0, i32* %17
br label %47
47: ; preds = %147, %7
%48 = load i32, i32* %17
%49 = load i32, i32* %8
%50 = icmp slt i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %150
51: ; preds = %47
store i32 1, i32* %15
br label %52
52: ; preds = %136, %51
%53 = load i32, i32* %15
%54 = load i32, i32* %9
%55 = icmp sle i32 %53, %54
br i1 %55, label %56, label %139
56: ; preds = %52
store i32 1, i32* %16
br label %57
57: ; preds = %132, %56
%58 = load i32, i32* %16
%59 = load i32, i32* %9
%60 = icmp sle i32 %58, %59
br i1 %60, label %61, label %135
61: ; preds = %57
%62 = load float*, float** %12
%63 = load i32, i32* %15
%64 = load i32, i32* %9
%65 = add nsw i32 %64, 2
%66 = load i32, i32* %16
%67 = mul nsw i32 %65, %66
%68 = add nsw i32 %63, %67
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds float, float* %62, i64 %69
%71 = load float, float* %70
%72 = load float, float* %13
%73 = load float*, float** %18
%74 = load i32, i32* %15
%75 = sub nsw i32 %74, 1
%76 = load i32, i32* %9
%77 = add nsw i32 %76, 2
%78 = load i32, i32* %16
%79 = mul nsw i32 %77, %78
%80 = add nsw i32 %75, %79
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds float, float* %73, i64 %81
%83 = load float, float* %82
%84 = load float*, float** %18
%85 = load i32, i32* %15
%86 = add nsw i32 %85, 1
%87 = load i32, i32* %9
%88 = add nsw i32 %87, 2
%89 = load i32, i32* %16
%90 = mul nsw i32 %88, %89
%91 = add nsw i32 %86, %90
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds float, float* %84, i64 %92
%94 = load float, float* %93
%95 = fadd float %83, %94
%96 = load float*, float** %18
%97 = load i32, i32* %15
%98 = load i32, i32* %9
%99 = add nsw i32 %98, 2
%100 = load i32, i32* %16
%101 = sub nsw i32 %100, 1
%102 = mul nsw i32 %99, %101
%103 = add nsw i32 %97, %102
%104 = sext i32 %103 to i64
%105 = getelementptr inbounds float, float* %96, i64 %104
%106 = load float, float* %105
%107 = fadd float %95, %106
%108 = load float*, float** %18
%109 = load i32, i32* %15
%110 = load i32, i32* %9
%111 = add nsw i32 %110, 2
%112 = load i32, i32* %16
%113 = add nsw i32 %112, 1
%114 = mul nsw i32 %111, %113
%115 = add nsw i32 %109, %114
%116 = sext i32 %115 to i64
%117 = getelementptr inbounds float, float* %108, i64 %116
%118 = load float, float* %117
%119 = fadd float %107, %118
%120 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %72, float %119, float %71)
%121 = load float, float* %14
%122 = fdiv float %120, %121
%123 = load float*, float** %19
%124 = load i32, i32* %15
%125 = load i32, i32* %9
%126 = add nsw i32 %125, 2
%127 = load i32, i32* %16
%128 = mul nsw i32 %126, %127
%129 = add nsw i32 %124, %128
%130 = sext i32 %129 to i64
%131 = getelementptr inbounds float, float* %123, i64 %130
store float %122, float* %131
br label %132
132: ; preds = %61
%133 = load i32, i32* %16
%134 = add nsw i32 %133, 1
store i32 %134, i32* %16
br label %57
135: ; preds = %57
br label %136
136: ; preds = %135
%137 = load i32, i32* %15
%138 = add nsw i32 %137, 1
store i32 %138, i32* %15
br label %52
139: ; preds = %52
%140 = load i32, i32* %9
%141 = load i32, i32* %10
%142 = load float*, float** %19
%143 = call i32 @set_bnd(i32 %140, i32 %141, float* %142)
%144 = load float*, float** %18
store float* %144, float** %20
%145 = load float*, float** %19
store float* %145, float** %18
%146 = load float*, float** %20
store float* %146, float** %19
br label %147
147: ; preds = %139
%148 = load i32, i32* %17
%149 = add nsw i32 %148, 1
store i32 %149, i32* %17
br label %47
150: ; preds = %47
%151 = load i32, i32* %9
%152 = load float*, float** %11
%153 = load float*, float** %18
%154 = call i32 @copy(i32 %151, float* %152, float* %153)
%155 = load float*, float** %18
%156 = call i32 @free(float* %155)
%157 = load float*, float** %19
%158 = call i32 @free(float* %157)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @solve_jacobi(i32 %0, i32 %1, i32 %2, float* %3, float* nocapture %4, float %5, float %6) {
%8 = add nsw i32 %1, 2
%9 = shl i32 %8, 2
%10 = mul i32 %9, %8
%11 = tail call float* @malloc(i32 %10)
%12 = tail call float* @malloc(i32 %10)
%13 = tail call i32 @copy(i32 %1, float* %11, float* %3)
%14 = tail call i32 @set_bnd(i32 %1, i32 %2, float* %11)
%15 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %15, label %16, label %69
16: ; preds = %7
%17 = icmp slt i32 %1, 1
%18 = sext i32 %8 to i64
%19 = add i32 %1, 1
%20 = zext i32 %19 to i64
br label %21
21: ; preds = %16, %65
%22 = phi float* [ %12, %16 ], [ %23, %65 ]
%23 = phi float* [ %11, %16 ], [ %22, %65 ]
%24 = phi i32 [ 0, %16 ], [ %67, %65 ]
br i1 %17, label %65, label %25
25: ; preds = %21, %62
%26 = phi i64 [ %63, %62 ], [ 1, %21 ]
%27 = trunc i64 %26 to i32
br label %28
28: ; preds = %25, %28
%29 = phi i64 [ 1, %25 ], [ %52, %28 ]
%30 = trunc i64 %29 to i32
%31 = mul nsw i64 %29, %18
%32 = mul nsw i32 %8, %30
%33 = add nsw i64 %31, %26
%34 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %33
%35 = load float, float* %34
%36 = add i32 %32, %27
%37 = add i32 %36, -1
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 %38
%40 = load float, float* %39
%41 = add i32 %36, 1
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 %42
%44 = load float, float* %43
%45 = fadd float %40, %44
%46 = add nsw i64 %29, -1
%47 = mul nsw i64 %46, %18
%48 = add nsw i64 %47, %26
%49 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 %48
%50 = load float, float* %49
%51 = fadd float %45, %50
%52 = add nuw nsw i64 %29, 1
%53 = mul nsw i64 %52, %18
%54 = add nsw i64 %53, %26
%55 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 %54
%56 = load float, float* %55
%57 = fadd float %51, %56
%58 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %5, float %57, float %35)
%59 = fdiv float %58, %6
%60 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 %33
store float %59, float* %60
%61 = icmp eq i64 %52, %20
br i1 %61, label %62, label %28
62: ; preds = %28
%63 = add nuw nsw i64 %26, 1
%64 = icmp eq i64 %63, %20
br i1 %64, label %65, label %25
65: ; preds = %62, %21
%66 = tail call i32 @set_bnd(i32 %1, i32 %2, float* %22)
%67 = add nuw nsw i32 %24, 1
%68 = icmp eq i32 %67, %0
br i1 %68, label %69, label %21
69: ; preds = %65, %7
%70 = phi float* [ %11, %7 ], [ %22, %65 ]
%71 = phi float* [ %12, %7 ], [ %23, %65 ]
%72 = tail call i32 @copy(i32 %1, float* %3, float* %70)
%73 = tail call i32 @free(float* %70)
%74 = tail call i32 @free(float* %71)
ret void
}