void eratosthenes_sieve(unsigned int *sieve, long unsigned n) {
  unsigned long n_primes = 0;
  for (long unsigned i = 0; i < n; i++)
    sieve[i] = 1;
  for (long unsigned i = 2; i < n; i++) {
    if (i * i > n)
      break;
    if (sieve[i] == 1) {
      for (long unsigned j = i; i * j < n; j++)
        sieve[i * j] = 0;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<eratosthenes_sieve>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    114a <eratosthenes_sieve+0x4a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    111c <eratosthenes_sieve+0x1c>
movq   $0x2,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    11e5 <eratosthenes_sieve+0xe5>
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jbe    1178 <eratosthenes_sieve+0x78>
jmp    11e5 <eratosthenes_sieve+0xe5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
cmpl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
jne    11cf <eratosthenes_sieve+0xcf>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x30(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    11ca <eratosthenes_sieve+0xca>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
imul   -0x30(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1192 <eratosthenes_sieve+0x92>
jmp    11cf <eratosthenes_sieve+0xcf>
jmp    11d4 <eratosthenes_sieve+0xd4>
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    1152 <eratosthenes_sieve+0x52>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<eratosthenes_sieve>:
push   %rbx
test   %rsi,%rsi
je     1298 <eratosthenes_sieve+0x198>
cmp    $0x8,%rsi
jae    1117 <eratosthenes_sieve+0x17>
xor    %eax,%eax
jmp    1200 <eratosthenes_sieve+0x100>
mov    %rsi,%rax
and    $0xfffffffffffffff8,%rax
lea    -0x8(%rax),%rcx
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x3,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %edx,%r8d
and    $0x7,%r8d
cmp    $0x38,%rcx
jae    1141 <eratosthenes_sieve+0x41>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11c1 <eratosthenes_sieve+0xc1>
and    $0xfffffffffffffff8,%rdx
xor    %ecx,%ecx
movaps 0xeb2(%rip),%xmm0
xchg   %ax,%ax
movups %xmm0,(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x10(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x20(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x30(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x40(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x50(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x60(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x70(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x80(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0x90(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0xa0(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0xb0(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0xc0(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0xd0(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0xe0(%rdi,%rcx,4)
movups %xmm0,0xf0(%rdi,%rcx,4)
add    $0x40,%rcx
add    $0xfffffffffffffff8,%rdx
jne    1150 <eratosthenes_sieve+0x50>
test   %r8,%r8
je     11f2 <eratosthenes_sieve+0xf2>
lea    (%rdi,%rcx,4),%rcx
add    $0x10,%rcx
shl    $0x5,%r8
xor    %edx,%edx
movaps 0xe25(%rip),%xmm0
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movups %xmm0,-0x10(%rcx,%rdx,1)
movups %xmm0,(%rcx,%rdx,1)
add    $0x20,%rdx
cmp    %rdx,%r8
jne    11e0 <eratosthenes_sieve+0xe0>
cmp    %rsi,%rax
je     1210 <eratosthenes_sieve+0x110>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movl   $0x1,(%rdi,%rax,4)
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%rsi
jne    1200 <eratosthenes_sieve+0x100>
cmp    $0x4,%rsi
jb     1298 <eratosthenes_sieve+0x198>
lea    0x10(%rdi),%r8
mov    $0x2,%ecx
mov    $0x14,%r9d
mov    $0x8,%eax
mov    $0x5,%r11d
mov    $0x4,%r10d
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cmpl   $0x1,(%rdi,%rcx,4)
jne    1271 <eratosthenes_sieve+0x171>
mov    %rcx,%rdx
imul   %rcx,%rdx
cmp    %rsi,%rdx
jae    1271 <eratosthenes_sieve+0x171>
mov    %r10,%rdx
mov    %r8,%rbx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movl   $0x0,(%rbx)
add    %rax,%rbx
add    %rcx,%rdx
cmp    %rsi,%rdx
jb     1260 <eratosthenes_sieve+0x160>
add    $0x1,%rcx
cmp    %rsi,%rcx
jae    1298 <eratosthenes_sieve+0x198>
mov    %rcx,%rdx
imul   %rcx,%rdx
add    %r9,%r8
add    $0x8,%r9
add    $0x4,%rax
add    %r11,%r10
add    $0x2,%r11
cmp    %rsi,%rdx
jbe    1240 <eratosthenes_sieve+0x140>
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define void @eratosthenes_sieve(i32* %0, i64 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
store i32* %0, i32** %3
store i64 %1, i64* %4
store i64 0, i64* %5
store i64 0, i64* %6
br label %9
9: ; preds = %17, %2
%10 = load i64, i64* %6
%11 = load i64, i64* %4
%12 = icmp ult i64 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %20
13: ; preds = %9
%14 = load i32*, i32** %3
%15 = load i64, i64* %6
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %15
store i32 1, i32* %16
br label %17
17: ; preds = %13
%18 = load i64, i64* %6
%19 = add i64 %18, 1
store i64 %19, i64* %6
br label %9
20: ; preds = %9
store i64 2, i64* %7
br label %21
21: ; preds = %57, %20
%22 = load i64, i64* %7
%23 = load i64, i64* %4
%24 = icmp ult i64 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %60
25: ; preds = %21
%26 = load i64, i64* %7
%27 = load i64, i64* %7
%28 = mul i64 %26, %27
%29 = load i64, i64* %4
%30 = icmp ugt i64 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %32
31: ; preds = %25
br label %60
32: ; preds = %25
%33 = load i32*, i32** %3
%34 = load i64, i64* %7
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = icmp eq i32 %36, 1
br i1 %37, label %38, label %56
38: ; preds = %32
%39 = load i64, i64* %7
store i64 %39, i64* %8
br label %40
40: ; preds = %52, %38
%41 = load i64, i64* %7
%42 = load i64, i64* %8
%43 = mul i64 %41, %42
%44 = load i64, i64* %4
%45 = icmp ult i64 %43, %44
br i1 %45, label %46, label %55
46: ; preds = %40
%47 = load i32*, i32** %3
%48 = load i64, i64* %7
%49 = load i64, i64* %8
%50 = mul i64 %48, %49
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %47, i64 %50
store i32 0, i32* %51
br label %52
52: ; preds = %46
%53 = load i64, i64* %8
%54 = add i64 %53, 1
store i64 %54, i64* %8
br label %40
55: ; preds = %40
br label %56
56: ; preds = %55, %32
br label %57
57: ; preds = %56
%58 = load i64, i64* %7
%59 = add i64 %58, 1
store i64 %59, i64* %7
br label %21
60: ; preds = %31, %21
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @eratosthenes_sieve(i32* nocapture %0, i64 %1) {
%3 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %3, label %105, label %4
4: ; preds = %2
%5 = icmp ult i64 %1, 8
br i1 %5, label %75, label %6
6: ; preds = %4
%7 = and i64 %1, -8
%8 = add i64 %7, -8
%9 = lshr exact i64 %8, 3
%10 = add nuw nsw i64 %9, 1
%11 = and i64 %10, 7
%12 = icmp ult i64 %8, 56
br i1 %12, label %60, label %13
13: ; preds = %6
%14 = and i64 %10, 4611686018427387896
br label %15
15: ; preds = %15, %13
%16 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %57, %15 ]
%17 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %58, %15 ]
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %16
%19 = bitcast i32* %18 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %19
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 4
%21 = bitcast i32* %20 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %21
%22 = or i64 %16, 8
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
%24 = bitcast i32* %23 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %24
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 4
%26 = bitcast i32* %25 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %26
%27 = or i64 %16, 16
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %27
%29 = bitcast i32* %28 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %29
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 4
%31 = bitcast i32* %30 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %31
%32 = or i64 %16, 24
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%34 = bitcast i32* %33 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %34
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 4
%36 = bitcast i32* %35 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %36
%37 = or i64 %16, 32
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %37
%39 = bitcast i32* %38 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %39
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 4
%41 = bitcast i32* %40 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %41
%42 = or i64 %16, 40
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %42
%44 = bitcast i32* %43 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %44
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %43, i64 4
%46 = bitcast i32* %45 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %46
%47 = or i64 %16, 48
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %47
%49 = bitcast i32* %48 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %49
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 4
%51 = bitcast i32* %50 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %51
%52 = or i64 %16, 56
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %52
%54 = bitcast i32* %53 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %54
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 4
%56 = bitcast i32* %55 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %56
%57 = add nuw i64 %16, 64
%58 = add nuw i64 %17, 8
%59 = icmp eq i64 %58, %14
br i1 %59, label %60, label %15
60: ; preds = %15, %6
%61 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %57, %15 ]
%62 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %62, label %73, label %63
63: ; preds = %60, %63
%64 = phi i64 [ %70, %63 ], [ %61, %60 ]
%65 = phi i64 [ %71, %63 ], [ 0, %60 ]
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %64
%67 = bitcast i32* %66 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %67
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 4
%69 = bitcast i32* %68 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %69
%70 = add nuw i64 %64, 8
%71 = add i64 %65, 1
%72 = icmp eq i64 %71, %11
br i1 %72, label %73, label %63
73: ; preds = %63, %60
%74 = icmp eq i64 %7, %1
br i1 %74, label %77, label %75
75: ; preds = %4, %73
%76 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %7, %73 ]
br label %79
77: ; preds = %79, %73
%78 = icmp ult i64 %1, 4
br i1 %78, label %105, label %84
79: ; preds = %75, %79
%80 = phi i64 [ %82, %79 ], [ %76, %75 ]
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %80
store i32 1, i32* %81
%82 = add nuw i64 %80, 1
%83 = icmp eq i64 %82, %1
br i1 %83, label %77, label %79
84: ; preds = %77, %99
%85 = phi i64 [ %100, %99 ], [ 2, %77 ]
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %85
%87 = load i32, i32* %86
%88 = icmp eq i32 %87, 1
%89 = mul i64 %85, %85
%90 = icmp ult i64 %89, %1
%91 = select i1 %88, i1 %90, i1 false
br i1 %91, label %92, label %99
92: ; preds = %84, %92
%93 = phi i64 [ %97, %92 ], [ %89, %84 ]
%94 = phi i64 [ %96, %92 ], [ %85, %84 ]
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %93
store i32 0, i32* %95
%96 = add i64 %94, 1
%97 = mul i64 %96, %85
%98 = icmp ult i64 %97, %1
br i1 %98, label %92, label %99
99: ; preds = %92, %84
%100 = add nuw i64 %85, 1
%101 = icmp uge i64 %100, %1
%102 = mul i64 %100, %100
%103 = icmp ugt i64 %102, %1
%104 = or i1 %101, %103
br i1 %104, label %105, label %84
105: ; preds = %99, %2, %77
ret void
}