unsigned long long discrete_world_index(unsigned int nb_dimensions,
                                        unsigned int dimension_size[],
                                        unsigned int pos[]) {
  unsigned long long index = 0;
  unsigned int i = 0;
  for (i = nb_dimensions - 1; i > 0; i--) {
    index += pos[i];
    index *= dimension_size[i - 1];
  }
  index += pos[i];
  return index;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<discrete_world_index>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
jbe    1169 <discrete_world_index+0x69>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
imul   -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1127 <discrete_world_index+0x27>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<discrete_world_index>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %edi,%r8d
add    $0xffffffff,%r8d
je     1135 <discrete_world_index+0x35>
mov    %r8d,%r9d
lea    -0x2(%rdi),%ecx
mov    %r8d,%r13d
and    $0x3,%r13d
cmp    $0x3,%ecx
jae    113c <discrete_world_index+0x3c>
xor    %ecx,%ecx
test   %r13d,%r13d
jne    11d0 <discrete_world_index+0xd0>
jmp    11ee <discrete_world_index+0xee>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11ee <discrete_world_index+0xee>
mov    $0xfffffffc,%ebx
lea    (%r9,%rbx,1),%r10
mov    %ecx,%r11d
lea    (%rdx,%r9,4),%r12
lea    (%r9,%rbx,1),%r14
add    $0x1,%r14
lea    (%r9,%rbx,1),%r15
add    $0x2,%r15
and    $0xfffffffc,%r8d
neg    %r8d
xor    %ebx,%ebx
xor    %ecx,%ecx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%r12,%rbx,4),%eax
add    %rcx,%rax
lea    (%r11,%rbx,1),%ecx
mov    (%rsi,%rcx,4),%ecx
imul   %rax,%rcx
mov    -0x4(%r12,%rbx,4),%eax
add    %rcx,%rax
lea    (%r15,%rbx,1),%ecx
mov    (%rsi,%rcx,4),%ecx
imul   %rax,%rcx
mov    -0xc(%r12,%rbx,4),%eax
mov    -0x8(%r12,%rbx,4),%ebp
add    %rcx,%rbp
lea    (%r14,%rbx,1),%ecx
mov    (%rsi,%rcx,4),%ecx
imul   %rbp,%rcx
add    %rcx,%rax
lea    (%r10,%rbx,1),%ecx
mov    (%rsi,%rcx,4),%ecx
imul   %rax,%rcx
add    $0xfffffffffffffffc,%rbx
cmp    %ebx,%r8d
jne    1170 <discrete_world_index+0x70>
add    %ebx,%edi
add    %rbx,%r9
test   %r13d,%r13d
je     11ee <discrete_world_index+0xee>
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdx,%r9,4),%eax
add    %rcx,%rax
add    $0xfffffffe,%edi
mov    (%rsi,%rdi,4),%ecx
imul   %rax,%rcx
mov    %r9d,%edi
add    $0xffffffffffffffff,%r9
add    $0xffffffff,%r13d
jne    11d0 <discrete_world_index+0xd0>
mov    (%rdx),%eax
add    %rcx,%rax
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @discrete_world_index(i32 %0, i32* %1, i32* %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32* %1, i32** %5
store i32* %2, i32** %6
store i64 0, i64* %7
store i32 0, i32* %8
%9 = load i32, i32* %4
%10 = sub i32 %9, 1
store i32 %10, i32* %8
br label %11
11: ; preds = %32, %3
%12 = load i32, i32* %8
%13 = icmp ugt i32 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %35
14: ; preds = %11
%15 = load i32*, i32** %6
%16 = load i32, i32* %8
%17 = zext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = load i64, i64* %7
%22 = add i64 %21, %20
store i64 %22, i64* %7
%23 = load i32*, i32** %5
%24 = load i32, i32* %8
%25 = sub i32 %24, 1
%26 = zext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = zext i32 %28 to i64
%30 = load i64, i64* %7
%31 = mul i64 %30, %29
store i64 %31, i64* %7
br label %32
32: ; preds = %14
%33 = load i32, i32* %8
%34 = add i32 %33, -1
store i32 %34, i32* %8
br label %11
35: ; preds = %11
%36 = load i32*, i32** %6
%37 = load i32, i32* %8
%38 = zext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = zext i32 %40 to i64
%42 = load i64, i64* %7
%43 = add i64 %42, %41
store i64 %43, i64* %7
%44 = load i64, i64* %7
ret i64 %44
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @discrete_world_index(i32 %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture %2) {
%4 = add i32 %0, -1
%5 = icmp eq i32 %4, 0
br i1 %5, label %92, label %6
6: ; preds = %3
%7 = zext i32 %4 to i64
%8 = add i32 %0, -2
%9 = and i32 %4, 3
%10 = icmp ult i32 %8, 3
br i1 %10, label %67, label %11
11: ; preds = %6
%12 = and i32 %4, -4
br label %13
13: ; preds = %13, %11
%14 = phi i64 [ %7, %11 ], [ %61, %13 ]
%15 = phi i32 [ %0, %11 ], [ %62, %13 ]
%16 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %60, %13 ]
%17 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %63, %13 ]
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %14
%19 = load i32, i32* %18
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = add i64 %16, %20
%22 = add i32 %15, -2
%23 = zext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = zext i32 %25 to i64
%27 = mul i64 %21, %26
%28 = add nsw i64 %14, -1
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = zext i32 %30 to i64
%32 = add i64 %27, %31
%33 = add i64 %14, 4294967294
%34 = and i64 %33, 4294967295
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = zext i32 %36 to i64
%38 = mul i64 %32, %37
%39 = add nsw i64 %14, -2
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = zext i32 %41 to i64
%43 = add i64 %38, %42
%44 = add i64 %14, 4294967293
%45 = and i64 %44, 4294967295
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = zext i32 %47 to i64
%49 = mul i64 %43, %48
%50 = add nsw i64 %14, -3
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = zext i32 %52 to i64
%54 = add i64 %49, %53
%55 = add i64 %14, 4294967292
%56 = and i64 %55, 4294967295
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = zext i32 %58 to i64
%60 = mul i64 %54, %59
%61 = add nsw i64 %14, -4
%62 = trunc i64 %50 to i32
%63 = add i32 %17, 4
%64 = icmp eq i32 %63, %12
br i1 %64, label %65, label %13
65: ; preds = %13
%66 = trunc i64 %50 to i32
br label %67
67: ; preds = %65, %6
%68 = phi i64 [ undef, %6 ], [ %60, %65 ]
%69 = phi i64 [ %7, %6 ], [ %61, %65 ]
%70 = phi i32 [ %0, %6 ], [ %66, %65 ]
%71 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %60, %65 ]
%72 = icmp eq i32 %9, 0
br i1 %72, label %92, label %73
73: ; preds = %67, %73
%74 = phi i64 [ %88, %73 ], [ %69, %67 ]
%75 = phi i32 [ %89, %73 ], [ %70, %67 ]
%76 = phi i64 [ %87, %73 ], [ %71, %67 ]
%77 = phi i32 [ %90, %73 ], [ 0, %67 ]
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %74
%79 = load i32, i32* %78
%80 = zext i32 %79 to i64
%81 = add i64 %76, %80
%82 = add i32 %75, -2
%83 = zext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = zext i32 %85 to i64
%87 = mul i64 %81, %86
%88 = add nsw i64 %74, -1
%89 = trunc i64 %74 to i32
%90 = add i32 %77, 1
%91 = icmp eq i32 %90, %9
br i1 %91, label %92, label %73
92: ; preds = %67, %73, %3
%93 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %68, %67 ], [ %87, %73 ]
%94 = load i32, i32* %2
%95 = zext i32 %94 to i64
%96 = add i64 %93, %95
ret i64 %96
}