void sing_rot(int *root, int parent, int child, int dir) {
  int gparent = *(root + parent + 1);
  int gchild = *(root + child + 1 - dir);
  *(root + parent + 1 + dir) = *(root + child + 1 - dir);
  *(root + child + 1 - dir) = parent;
  *(root + parent + 3) -= *(root + child + 3);
  *(root + child + 3) = -(*(root + parent + 3));
  if (gparent > 0)
    *(root + gparent + 1 + (*(root + gparent + 1 + -1) == parent ? -1 : 1)) =
        child;
  else
    *(root + 1) = child;
  *(root + child + 1) = gparent;
  *(root + parent + 1) = child;
  if (gchild)
    *(root + gchild + 1) = parent;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sing_rot>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    0x4(%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x14(%rbp),%rdx
xor    %ecx,%ecx
sub    %rdx,%rcx
mov    0x4(%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x14(%rbp),%rdx
xor    %ecx,%ecx
sub    %rdx,%rcx
mov    0x4(%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,0x4(%rax,%rcx,4)
mov    -0xc(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x14(%rbp),%rsi
xor    %ecx,%ecx
sub    %rsi,%rcx
mov    %edx,0x4(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    0xc(%rax,%rcx,4),%esi
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    0xc(%rax,%rcx,4),%edx
sub    %esi,%edx
mov    %edx,0xc(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
xor    %edx,%edx
sub    0xc(%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,0xc(%rax,%rcx,4)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
jle    1210 <sing_rot+0x110>
mov    -0x10(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rsi
mov    (%rcx,%rsi,4),%edi
mov    -0xc(%rbp),%r8d
mov    $0x1,%ecx
mov    $0xffffffff,%esi
cmp    %r8d,%edi
cmove  %esi,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,0x4(%rax,%rcx,4)
jmp    121a <sing_rot+0x11a>
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x4(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,0x4(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,0x4(%rax,%rcx,4)
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
je     1251 <sing_rot+0x151>
mov    -0xc(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,0x4(%rax,%rcx,4)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sing_rot>:
push   %r14
push   %rbx
movslq %esi,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%r8
mov    0x4(%rdi,%rax,4),%r11d
movslq %edx,%r14
lea    0x4(%rdi,%r14,4),%r9
movslq %ecx,%rcx
lea    0x0(,%rcx,4),%r10
mov    %r9,%rbx
sub    %r10,%rbx
movslq (%rbx),%r10
mov    %r10d,0x4(%r8,%rcx,4)
mov    %eax,(%rbx)
mov    0xc(%rdi,%rax,4),%ecx
sub    0xc(%rdi,%r14,4),%ecx
mov    %ecx,0xc(%rdi,%rax,4)
neg    %ecx
mov    %ecx,0xc(%rdi,%r14,4)
test   %r11d,%r11d
jle    115e <sing_rot+0x5e>
lea    (%rdi,%r11,4),%rax
xor    %ecx,%ecx
cmp    %esi,(%rdi,%r11,4)
setne  %cl
lea    (%rax,%rcx,8),%rcx
jmp    1162 <sing_rot+0x62>
lea    0x4(%rdi),%rcx
mov    %edx,(%rcx)
mov    %r11d,(%r9)
mov    %edx,0x4(%r8)
test   %r10d,%r10d
je     1175 <sing_rot+0x75>
mov    %esi,0x4(%rdi,%r10,4)
pop    %rbx
pop    %r14
ret

LLVM IR (-O0):
define void @sing_rot(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%11 = load i32*, i32** %5
%12 = load i32, i32* %6
%13 = sext i32 %12 to i64
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 %13
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 1
%16 = load i32, i32* %15
store i32 %16, i32* %9
%17 = load i32*, i32** %5
%18 = load i32, i32* %7
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %19
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 1
%22 = load i32, i32* %8
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = sub i64 0, %23
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
store i32 %26, i32* %10
%27 = load i32*, i32** %5
%28 = load i32, i32* %7
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 %29
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 1
%32 = load i32, i32* %8
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = sub i64 0, %33
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = load i32*, i32** %5
%38 = load i32, i32* %6
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 1
%42 = load i32, i32* %8
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
store i32 %36, i32* %44
%45 = load i32, i32* %6
%46 = load i32*, i32** %5
%47 = load i32, i32* %7
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 1
%51 = load i32, i32* %8
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = sub i64 0, %52
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %53
store i32 %45, i32* %54
%55 = load i32*, i32** %5
%56 = load i32, i32* %7
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %57
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %58, i64 3
%60 = load i32, i32* %59
%61 = load i32*, i32** %5
%62 = load i32, i32* %6
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %64, i64 3
%66 = load i32, i32* %65
%67 = sub nsw i32 %66, %60
store i32 %67, i32* %65
%68 = load i32*, i32** %5
%69 = load i32, i32* %6
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %70
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 3
%73 = load i32, i32* %72
%74 = sub nsw i32 0, %73
%75 = load i32*, i32** %5
%76 = load i32, i32* %7
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %77
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 3
store i32 %74, i32* %79
%80 = load i32, i32* %9
%81 = icmp sgt i32 %80, 0
br i1 %81, label %82, label %102
82: ; preds = %4
%83 = load i32, i32* %7
%84 = load i32*, i32** %5
%85 = load i32, i32* %9
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %84, i64 %86
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %87, i64 1
%89 = load i32*, i32** %5
%90 = load i32, i32* %9
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %89, i64 %91
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %92, i64 1
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %93, i64 -1
%95 = load i32, i32* %94
%96 = load i32, i32* %6
%97 = icmp eq i32 %95, %96
%98 = zext i1 %97 to i64
%99 = select i1 %97, i32 -1, i32 1
%100 = sext i32 %99 to i64
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i64 %100
store i32 %83, i32* %101
br label %106
102: ; preds = %4
%103 = load i32, i32* %7
%104 = load i32*, i32** %5
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 1
store i32 %103, i32* %105
br label %106
106: ; preds = %102, %82
%107 = load i32, i32* %9
%108 = load i32*, i32** %5
%109 = load i32, i32* %7
%110 = sext i32 %109 to i64
%111 = getelementptr inbounds i32, i32* %108, i64 %110
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %111, i64 1
store i32 %107, i32* %112
%113 = load i32, i32* %7
%114 = load i32*, i32** %5
%115 = load i32, i32* %6
%116 = sext i32 %115 to i64
%117 = getelementptr inbounds i32, i32* %114, i64 %116
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %117, i64 1
store i32 %113, i32* %118
%119 = load i32, i32* %10
%120 = icmp ne i32 %119, 0
br i1 %120, label %121, label %128
121: ; preds = %106
%122 = load i32, i32* %6
%123 = load i32*, i32** %5
%124 = load i32, i32* %10
%125 = sext i32 %124 to i64
%126 = getelementptr inbounds i32, i32* %123, i64 %125
%127 = getelementptr inbounds i32, i32* %126, i64 1
store i32 %122, i32* %127
br label %128
128: ; preds = %121, %106
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @sing_rot(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sext i32 %1 to i64
%6 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %5
%7 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 1
%8 = load i32, i32* %7
%9 = sext i32 %2 to i64
%10 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %9
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 1
%12 = sext i32 %3 to i64
%13 = sub nsw i64 0, %12
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 %13
%15 = load i32, i32* %14
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %12
store i32 %15, i32* %16
store i32 %1, i32* %14
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 3
%18 = load i32, i32* %17
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 3
%20 = load i32, i32* %19
%21 = sub nsw i32 %20, %18
store i32 %21, i32* %19
%22 = sub nsw i32 0, %21
store i32 %22, i32* %17
%23 = icmp sgt i32 %8, 0
br i1 %23, label %24, label %33
24: ; preds = %4
%25 = zext i32 %8 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 1
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 -1
%29 = load i32, i32* %28
%30 = icmp eq i32 %29, %1
%31 = select i1 %30, i64 -1, i64 1
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 %31
br label %35
33: ; preds = %4
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 1
br label %35
35: ; preds = %33, %24
%36 = phi i32* [ %34, %33 ], [ %32, %24 ]
store i32 %2, i32* %36
store i32 %8, i32* %11
store i32 %2, i32* %7
%37 = icmp eq i32 %15, 0
br i1 %37, label %42, label %38
38: ; preds = %35
%39 = sext i32 %15 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %39
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 1
store i32 %1, i32* %41
br label %42
42: ; preds = %38, %35
ret void
}