void vec_saxpy(unsigned int N, float dst[N], const float a[N], float alpha,
               const float b[N]) {
  for (unsigned int i = 0; i < N; i++)
    dst[i] = a[i] + alpha * b[i];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<vec_saxpy>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    %rcx,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jae    116a <vec_saxpy+0x6a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    111f <vec_saxpy+0x1f>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<vec_saxpy>:
test   %edi,%edi
je     1271 <vec_saxpy+0x171>
mov    %edi,%r8d
cmp    $0x8,%edi
jae    1177 <vec_saxpy+0x77>
xor    %edi,%edi
mov    %rdi,%rax
not    %rax
test   $0x1,%r8b
je     1135 <vec_saxpy+0x35>
movss  (%rcx,%rdi,4),%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm1
addss  (%rdx,%rdi,4),%xmm1
movss  %xmm1,(%rsi,%rdi,4)
or     $0x1,%rdi
add    %r8,%rax
je     1271 <vec_saxpy+0x171>
xchg   %ax,%ax
movss  (%rcx,%rdi,4),%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm1
addss  (%rdx,%rdi,4),%xmm1
movss  %xmm1,(%rsi,%rdi,4)
movss  0x4(%rcx,%rdi,4),%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm1
addss  0x4(%rdx,%rdi,4),%xmm1
movss  %xmm1,0x4(%rsi,%rdi,4)
add    $0x2,%rdi
cmp    %rdi,%r8
jne    1140 <vec_saxpy+0x40>
jmp    1271 <vec_saxpy+0x171>
lea    (%rsi,%r8,4),%rdi
lea    (%rdx,%r8,4),%rax
cmp    %rsi,%rax
seta   %r10b
lea    (%rcx,%r8,4),%rax
cmp    %rdx,%rdi
seta   %r11b
cmp    %rsi,%rax
seta   %al
cmp    %rcx,%rdi
seta   %r9b
xor    %edi,%edi
test   %r11b,%r10b
jne    1112 <vec_saxpy+0x12>
and    %r9b,%al
jne    1112 <vec_saxpy+0x12>
mov    %r8d,%edi
and    $0xfffffff8,%edi
movaps %xmm0,%xmm1
shufps $0x0,%xmm0,%xmm1
lea    -0x8(%rdi),%rax
mov    %rax,%r9
shr    $0x3,%r9
add    $0x1,%r9
test   %rax,%rax
je     1272 <vec_saxpy+0x172>
mov    %r9,%r10
and    $0xfffffffffffffffe,%r10
xor    %eax,%eax
movups (%rdx,%rax,4),%xmm2
movups 0x10(%rdx,%rax,4),%xmm3
movups (%rcx,%rax,4),%xmm4
movups 0x10(%rcx,%rax,4),%xmm5
mulps  %xmm1,%xmm4
addps  %xmm2,%xmm4
mulps  %xmm1,%xmm5
addps  %xmm3,%xmm5
movups %xmm4,(%rsi,%rax,4)
movups %xmm5,0x10(%rsi,%rax,4)
movups 0x20(%rdx,%rax,4),%xmm2
movups 0x30(%rdx,%rax,4),%xmm3
movups 0x20(%rcx,%rax,4),%xmm4
movups 0x30(%rcx,%rax,4),%xmm5
mulps  %xmm1,%xmm4
addps  %xmm2,%xmm4
mulps  %xmm1,%xmm5
addps  %xmm3,%xmm5
movups %xmm4,0x20(%rsi,%rax,4)
movups %xmm5,0x30(%rsi,%rax,4)
add    $0x10,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%r10
jne    11e0 <vec_saxpy+0xe0>
test   $0x1,%r9b
je     1268 <vec_saxpy+0x168>
movups (%rdx,%rax,4),%xmm2
movups 0x10(%rdx,%rax,4),%xmm3
movups (%rcx,%rax,4),%xmm4
movups 0x10(%rcx,%rax,4),%xmm5
mulps  %xmm1,%xmm4
addps  %xmm2,%xmm4
mulps  %xmm1,%xmm5
addps  %xmm3,%xmm5
movups %xmm4,(%rsi,%rax,4)
movups %xmm5,0x10(%rsi,%rax,4)
cmp    %r8,%rdi
jne    1112 <vec_saxpy+0x12>
ret
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r9b
jne    1241 <vec_saxpy+0x141>
jmp    1268 <vec_saxpy+0x168>

LLVM IR (-O0):
define void @vec_saxpy(i32 %0, float* %1, float* %2, float %3, float* %4) {
%6 = alloca i32
%7 = alloca float*
%8 = alloca float*
%9 = alloca float
%10 = alloca float*
%11 = alloca i32
store i32 %0, i32* %6
store float* %1, float** %7
store float* %2, float** %8
store float %3, float* %9
store float* %4, float** %10
%12 = load i32, i32* %6
%13 = zext i32 %12 to i64
%14 = load i32, i32* %6
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = load i32, i32* %6
%17 = zext i32 %16 to i64
store i32 0, i32* %11
br label %18
18: ; preds = %39, %5
%19 = load i32, i32* %11
%20 = load i32, i32* %6
%21 = icmp ult i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %42
22: ; preds = %18
%23 = load float*, float** %8
%24 = load i32, i32* %11
%25 = zext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 %25
%27 = load float, float* %26
%28 = load float, float* %9
%29 = load float*, float** %10
%30 = load i32, i32* %11
%31 = zext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 %31
%33 = load float, float* %32
%34 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %28, float %33, float %27)
%35 = load float*, float** %7
%36 = load i32, i32* %11
%37 = zext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds float, float* %35, i64 %37
store float %34, float* %38
br label %39
39: ; preds = %22
%40 = load i32, i32* %11
%41 = add i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %11
br label %18
42: ; preds = %18
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @vec_saxpy(i32 %0, float* nocapture writeonly %1, float* nocapture %2, float %3, float* nocapture %4) {
%6 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %6, label %118, label %7
7: ; preds = %5
%8 = zext i32 %0 to i64
%9 = icmp ult i32 %0, 8
br i1 %9, label %101, label %10
10: ; preds = %7
%11 = getelementptr float, float* %1, i64 %8
%12 = getelementptr float, float* %2, i64 %8
%13 = getelementptr float, float* %4, i64 %8
%14 = icmp ugt float* %12, %1
%15 = icmp ugt float* %11, %2
%16 = and i1 %14, %15
%17 = icmp ugt float* %13, %1
%18 = icmp ugt float* %11, %4
%19 = and i1 %17, %18
%20 = or i1 %16, %19
br i1 %20, label %101, label %21
21: ; preds = %10
%22 = and i64 %8, 4294967288
%23 = insertelement <4 x float> poison, float %3, i64 0
%24 = shufflevector <4 x float> %23, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%25 = insertelement <4 x float> poison, float %3, i64 0
%26 = shufflevector <4 x float> %25, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%27 = add nsw i64 %22, -8
%28 = lshr exact i64 %27, 3
%29 = add nuw nsw i64 %28, 1
%30 = and i64 %29, 1
%31 = icmp eq i64 %27, 0
br i1 %31, label %77, label %32
32: ; preds = %21
%33 = and i64 %29, 4611686018427387902
br label %34
34: ; preds = %34, %32
%35 = phi i64 [ 0, %32 ], [ %74, %34 ]
%36 = phi i64 [ 0, %32 ], [ %75, %34 ]
%37 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %35
%38 = bitcast float* %37 to <4 x float>*
%39 = load <4 x float>, <4 x float>* %38
%40 = getelementptr inbounds float, float* %37, i64 4
%41 = bitcast float* %40 to <4 x float>*
%42 = load <4 x float>, <4 x float>* %41
%43 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %35
%44 = bitcast float* %43 to <4 x float>*
%45 = load <4 x float>, <4 x float>* %44
%46 = getelementptr inbounds float, float* %43, i64 4
%47 = bitcast float* %46 to <4 x float>*
%48 = load <4 x float>, <4 x float>* %47
%49 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %24, <4 x float> %45, <4 x float> %39)
%50 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %26, <4 x float> %48, <4 x float> %42)
%51 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %35
%52 = bitcast float* %51 to <4 x float>*
store <4 x float> %49, <4 x float>* %52
%53 = getelementptr inbounds float, float* %51, i64 4
%54 = bitcast float* %53 to <4 x float>*
store <4 x float> %50, <4 x float>* %54
%55 = or i64 %35, 8
%56 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %55
%57 = bitcast float* %56 to <4 x float>*
%58 = load <4 x float>, <4 x float>* %57
%59 = getelementptr inbounds float, float* %56, i64 4
%60 = bitcast float* %59 to <4 x float>*
%61 = load <4 x float>, <4 x float>* %60
%62 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %55
%63 = bitcast float* %62 to <4 x float>*
%64 = load <4 x float>, <4 x float>* %63
%65 = getelementptr inbounds float, float* %62, i64 4
%66 = bitcast float* %65 to <4 x float>*
%67 = load <4 x float>, <4 x float>* %66
%68 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %24, <4 x float> %64, <4 x float> %58)
%69 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %26, <4 x float> %67, <4 x float> %61)
%70 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %55
%71 = bitcast float* %70 to <4 x float>*
store <4 x float> %68, <4 x float>* %71
%72 = getelementptr inbounds float, float* %70, i64 4
%73 = bitcast float* %72 to <4 x float>*
store <4 x float> %69, <4 x float>* %73
%74 = add nuw i64 %35, 16
%75 = add i64 %36, 2
%76 = icmp eq i64 %75, %33
br i1 %76, label %77, label %34
77: ; preds = %34, %21
%78 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %74, %34 ]
%79 = icmp eq i64 %30, 0
br i1 %79, label %99, label %80
80: ; preds = %77
%81 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %78
%82 = bitcast float* %81 to <4 x float>*
%83 = load <4 x float>, <4 x float>* %82
%84 = getelementptr inbounds float, float* %81, i64 4
%85 = bitcast float* %84 to <4 x float>*
%86 = load <4 x float>, <4 x float>* %85
%87 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %78
%88 = bitcast float* %87 to <4 x float>*
%89 = load <4 x float>, <4 x float>* %88
%90 = getelementptr inbounds float, float* %87, i64 4
%91 = bitcast float* %90 to <4 x float>*
%92 = load <4 x float>, <4 x float>* %91
%93 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %24, <4 x float> %89, <4 x float> %83)
%94 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %26, <4 x float> %92, <4 x float> %86)
%95 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %78
%96 = bitcast float* %95 to <4 x float>*
store <4 x float> %93, <4 x float>* %96
%97 = getelementptr inbounds float, float* %95, i64 4
%98 = bitcast float* %97 to <4 x float>*
store <4 x float> %94, <4 x float>* %98
br label %99
99: ; preds = %77, %80
%100 = icmp eq i64 %22, %8
br i1 %100, label %118, label %101
101: ; preds = %10, %7, %99
%102 = phi i64 [ 0, %10 ], [ 0, %7 ], [ %22, %99 ]
%103 = xor i64 %102, -1
%104 = and i64 %8, 1
%105 = icmp eq i64 %104, 0
br i1 %105, label %114, label %106
106: ; preds = %101
%107 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %102
%108 = load float, float* %107
%109 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %102
%110 = load float, float* %109
%111 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %3, float %110, float %108)
%112 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %102
store float %111, float* %112
%113 = or i64 %102, 1
br label %114
114: ; preds = %106, %101
%115 = phi i64 [ %102, %101 ], [ %113, %106 ]
%116 = sub nsw i64 0, %8
%117 = icmp eq i64 %103, %116
br i1 %117, label %118, label %119
118: ; preds = %114, %119, %99, %5
ret void
119: ; preds = %114, %119
%120 = phi i64 [ %134, %119 ], [ %115, %114 ]
%121 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %120
%122 = load float, float* %121
%123 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %120
%124 = load float, float* %123
%125 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %3, float %124, float %122)
%126 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %120
store float %125, float* %126
%127 = add nuw nsw i64 %120, 1
%128 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %127
%129 = load float, float* %128
%130 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %127
%131 = load float, float* %130
%132 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %3, float %131, float %129)
%133 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %127
store float %132, float* %133
%134 = add nuw nsw i64 %120, 2
%135 = icmp eq i64 %134, %8
br i1 %135, label %118, label %119
}