double F(int k, int n, int *r) {
  int i;
  double sum;
  sum = 0.0;
  for (i = 1; i <= k; i++)
    sum += r[i] * r[i];
  return sum / (n * n);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<F>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     115c <F+0x5c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,4),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
addsd  -0x20(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    111d <F+0x1d>
movsd  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<F>:
test   %edi,%edi
jle    112b <F+0x2b>
mov    %edi,%r9d
lea    -0x1(%r9),%rcx
mov    %r9d,%r8d
and    $0x3,%r8d
cmp    $0x3,%rcx
jae    1134 <F+0x34>
xorpd  %xmm0,%xmm0
mov    $0x1,%ecx
test   %r8,%r8
jne    119a <F+0x9a>
jmp    11ba <F+0xba>
xorpd  %xmm0,%xmm0
jmp    11ba <F+0xba>
and    $0xfffffffc,%r9d
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %ecx,%ecx
xchg   %ax,%ax
mov    0x4(%rdx,%rcx,4),%eax
mov    0x8(%rdx,%rcx,4),%edi
imul   %eax,%eax
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2sd %eax,%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
imul   %edi,%edi
xorps  %xmm2,%xmm2
cvtsi2sd %edi,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
mov    0xc(%rdx,%rcx,4),%eax
imul   %eax,%eax
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2sd %eax,%xmm1
mov    0x10(%rdx,%rcx,4),%eax
imul   %eax,%eax
xorps  %xmm0,%xmm0
cvtsi2sd %eax,%xmm0
addsd  %xmm2,%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%r9
jne    1140 <F+0x40>
add    $0x1,%rcx
test   %r8,%r8
je     11ba <F+0xba>
lea    (%rdx,%rcx,4),%rcx
xor    %edx,%edx
mov    (%rcx,%rdx,4),%eax
imul   %eax,%eax
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2sd %eax,%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%r8
jne    11a0 <F+0xa0>
imul   %esi,%esi
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2sd %esi,%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
ret

LLVM IR (-O0):
define double @F(i32 %0, i32 %1, i32* %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca double
store i32 %0, i32* %4
store i32 %1, i32* %5
store i32* %2, i32** %6
store double 0.000000e+00, double* %8
store i32 1, i32* %7
br label %9
9: ; preds = %28, %3
%10 = load i32, i32* %7
%11 = load i32, i32* %4
%12 = icmp sle i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %31
13: ; preds = %9
%14 = load i32*, i32** %6
%15 = load i32, i32* %7
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %16
%18 = load i32, i32* %17
%19 = load i32*, i32** %6
%20 = load i32, i32* %7
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = mul nsw i32 %18, %23
%25 = sitofp i32 %24 to double
%26 = load double, double* %8
%27 = fadd double %26, %25
store double %27, double* %8
br label %28
28: ; preds = %13
%29 = load i32, i32* %7
%30 = add nsw i32 %29, 1
store i32 %30, i32* %7
br label %9
31: ; preds = %9
%32 = load double, double* %8
%33 = load i32, i32* %5
%34 = load i32, i32* %5
%35 = mul nsw i32 %33, %34
%36 = sitofp i32 %35 to double
%37 = fdiv double %32, %36
ret double %37
}

LLVM IR (-O2):
define double @F(i32 %0, i32 %1, i32* nocapture %2) {
%4 = icmp slt i32 %0, 1
br i1 %4, label %61, label %5
5: ; preds = %3
%6 = add nuw i32 %0, 1
%7 = zext i32 %6 to i64
%8 = add nsw i64 %7, -1
%9 = add nsw i64 %7, -2
%10 = and i64 %8, 3
%11 = icmp ult i64 %9, 3
br i1 %11, label %44, label %12
12: ; preds = %5
%13 = and i64 %8, -4
br label %14
14: ; preds = %14, %12
%15 = phi i64 [ 1, %12 ], [ %41, %14 ]
%16 = phi double [ 0.000000e+00, %12 ], [ %40, %14 ]
%17 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %42, %14 ]
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %15
%19 = load i32, i32* %18
%20 = mul nsw i32 %19, %19
%21 = sitofp i32 %20 to double
%22 = fadd double %16, %21
%23 = add nuw nsw i64 %15, 1
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = mul nsw i32 %25, %25
%27 = sitofp i32 %26 to double
%28 = fadd double %22, %27
%29 = add nuw nsw i64 %15, 2
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = mul nsw i32 %31, %31
%33 = sitofp i32 %32 to double
%34 = fadd double %28, %33
%35 = add nuw nsw i64 %15, 3
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = mul nsw i32 %37, %37
%39 = sitofp i32 %38 to double
%40 = fadd double %34, %39
%41 = add nuw nsw i64 %15, 4
%42 = add i64 %17, 4
%43 = icmp eq i64 %42, %13
br i1 %43, label %44, label %14
44: ; preds = %14, %5
%45 = phi double [ undef, %5 ], [ %40, %14 ]
%46 = phi i64 [ 1, %5 ], [ %41, %14 ]
%47 = phi double [ 0.000000e+00, %5 ], [ %40, %14 ]
%48 = icmp eq i64 %10, 0
br i1 %48, label %61, label %49
49: ; preds = %44, %49
%50 = phi i64 [ %58, %49 ], [ %46, %44 ]
%51 = phi double [ %57, %49 ], [ %47, %44 ]
%52 = phi i64 [ %59, %49 ], [ 0, %44 ]
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %50
%54 = load i32, i32* %53
%55 = mul nsw i32 %54, %54
%56 = sitofp i32 %55 to double
%57 = fadd double %51, %56
%58 = add nuw nsw i64 %50, 1
%59 = add i64 %52, 1
%60 = icmp eq i64 %59, %10
br i1 %60, label %61, label %49
61: ; preds = %44, %49, %3
%62 = phi double [ 0.000000e+00, %3 ], [ %45, %44 ], [ %57, %49 ]
%63 = mul nsw i32 %1, %1
%64 = sitofp i32 %63 to double
%65 = fdiv double %62, %64
ret double %65
}