#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 __m128d;

/* Variables and functions */
void calcSum(__m128d *r, __m128d *i, __m128d *sum, __m128d *init_r,
             __m128d init_i) {
  for (long pair = 0; pair < 4; pair++) {
    __m128d r2 = r[pair] * r[pair];
    __m128d i2 = i[pair] * i[pair];
    __m128d ri = r[pair] * i[pair];
    sum[pair] = r2 + i2;
    r[pair] = r2 - i2 + init_r[pair];
    i[pair] = ri + ri + init_i;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<calcSum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8d,-0x24(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
cmpq   $0x4,-0x30(%rbp)
jge    11cb <calcSum+0xcb>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%edx
add    -0x38(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%edx
sub    -0x38(%rbp),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x3c(%rbp),%edx
add    -0x3c(%rbp),%edx
add    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1120 <calcSum+0x20>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<calcSum>:
push   %rbx
mov    (%rdi),%r9d
mov    %r9d,%r11d
imul   %r11d,%r11d
mov    (%rsi),%r10d
imul   %r10d,%r9d
imul   %r10d,%r10d
lea    (%r10,%r11,1),%eax
mov    %eax,(%rdx)
sub    %r10d,%r11d
add    (%rcx),%r11d
mov    %r11d,(%rdi)
lea    (%r8,%r9,2),%eax
mov    %eax,(%rsi)
mov    0x4(%rdi),%r9d
mov    %r9d,%r11d
imul   %r11d,%r11d
mov    0x4(%rsi),%r10d
imul   %r10d,%r9d
imul   %r10d,%r10d
lea    (%r10,%r11,1),%eax
mov    %eax,0x4(%rdx)
sub    %r10d,%r11d
add    0x4(%rcx),%r11d
mov    %r11d,0x4(%rdi)
lea    (%r8,%r9,2),%eax
mov    %eax,0x4(%rsi)
mov    0x8(%rdi),%r9d
mov    %r9d,%r11d
imul   %r11d,%r11d
mov    0x8(%rsi),%r10d
imul   %r10d,%r9d
imul   %r10d,%r10d
lea    (%r10,%r11,1),%eax
mov    %eax,0x8(%rdx)
sub    %r10d,%r11d
add    0x8(%rcx),%r11d
mov    %r11d,0x8(%rdi)
lea    (%r8,%r9,2),%eax
mov    %eax,0x8(%rsi)
mov    0xc(%rdi),%r9d
mov    %r9d,%eax
imul   %eax,%eax
mov    0xc(%rsi),%r10d
mov    %r10d,%r11d
imul   %r11d,%r11d
lea    (%r11,%rax,1),%ebx
mov    %ebx,0xc(%rdx)
sub    %r11d,%eax
add    0xc(%rcx),%eax
imul   %r10d,%r9d
mov    %eax,0xc(%rdi)
lea    (%r8,%r9,2),%eax
mov    %eax,0xc(%rsi)
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define void @calcSum(i32* %0, i32* %1, i32* %2, i32* %3, i32 %4) {
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i64
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32* %1, i32** %7
store i32* %2, i32** %8
store i32* %3, i32** %9
store i32 %4, i32* %10
store i64 0, i64* %11
br label %15
15: ; preds = %71, %5
%16 = load i64, i64* %11
%17 = icmp slt i64 %16, 4
br i1 %17, label %18, label %74
18: ; preds = %15
%19 = load i32*, i32** %6
%20 = load i64, i64* %11
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = load i32*, i32** %6
%24 = load i64, i64* %11
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = mul nsw i32 %22, %26
store i32 %27, i32* %12
%28 = load i32*, i32** %7
%29 = load i64, i64* %11
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = load i32*, i32** %7
%33 = load i64, i64* %11
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = mul nsw i32 %31, %35
store i32 %36, i32* %13
%37 = load i32*, i32** %6
%38 = load i64, i64* %11
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = load i32*, i32** %7
%42 = load i64, i64* %11
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = mul nsw i32 %40, %44
store i32 %45, i32* %14
%46 = load i32, i32* %12
%47 = load i32, i32* %13
%48 = add nsw i32 %46, %47
%49 = load i32*, i32** %8
%50 = load i64, i64* %11
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %50
store i32 %48, i32* %51
%52 = load i32, i32* %12
%53 = load i32, i32* %13
%54 = sub nsw i32 %52, %53
%55 = load i32*, i32** %9
%56 = load i64, i64* %11
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = add nsw i32 %54, %58
%60 = load i32*, i32** %6
%61 = load i64, i64* %11
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %61
store i32 %59, i32* %62
%63 = load i32, i32* %14
%64 = load i32, i32* %14
%65 = add nsw i32 %63, %64
%66 = load i32, i32* %10
%67 = add nsw i32 %65, %66
%68 = load i32*, i32** %7
%69 = load i64, i64* %11
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %69
store i32 %67, i32* %70
br label %71
71: ; preds = %18
%72 = load i64, i64* %11
%73 = add nsw i64 %72, 1
store i64 %73, i64* %11
br label %15
74: ; preds = %15
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @calcSum(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture writeonly %2, i32* nocapture %3, i32 %4) {
%6 = load i32, i32* %0
%7 = mul nsw i32 %6, %6
%8 = load i32, i32* %1
%9 = mul nsw i32 %8, %8
%10 = add nuw nsw i32 %9, %7
store i32 %10, i32* %2
%11 = sub nsw i32 %7, %9
%12 = load i32, i32* %3
%13 = add nsw i32 %11, %12
store i32 %13, i32* %0
%14 = shl i32 %6, 1
%15 = mul i32 %14, %8
%16 = add nsw i32 %15, %4
store i32 %16, i32* %1
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 1
%18 = load i32, i32* %17
%19 = mul nsw i32 %18, %18
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 1
%21 = load i32, i32* %20
%22 = mul nsw i32 %21, %21
%23 = add nuw nsw i32 %22, %19
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 1
store i32 %23, i32* %24
%25 = sub nsw i32 %19, %22
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 1
%27 = load i32, i32* %26
%28 = add nsw i32 %25, %27
store i32 %28, i32* %17
%29 = shl i32 %18, 1
%30 = mul i32 %29, %21
%31 = add nsw i32 %30, %4
store i32 %31, i32* %20
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 2
%33 = load i32, i32* %32
%34 = mul nsw i32 %33, %33
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 2
%36 = load i32, i32* %35
%37 = mul nsw i32 %36, %36
%38 = add nuw nsw i32 %37, %34
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 2
store i32 %38, i32* %39
%40 = sub nsw i32 %34, %37
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 2
%42 = load i32, i32* %41
%43 = add nsw i32 %40, %42
store i32 %43, i32* %32
%44 = shl i32 %33, 1
%45 = mul i32 %44, %36
%46 = add nsw i32 %45, %4
store i32 %46, i32* %35
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 3
%48 = load i32, i32* %47
%49 = mul nsw i32 %48, %48
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 3
%51 = load i32, i32* %50
%52 = mul nsw i32 %51, %51
%53 = add nuw nsw i32 %52, %49
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 3
store i32 %53, i32* %54
%55 = sub nsw i32 %49, %52
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 3
%57 = load i32, i32* %56
%58 = add nsw i32 %55, %57
store i32 %58, i32* %47
%59 = shl i32 %48, 1
%60 = mul i32 %59, %51
%61 = add nsw i32 %60, %4
store i32 %61, i32* %50
ret void
}