#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 */

/* Variables and functions */
double *malloc(int);
double *diag(double d, int m, int n, double *res) {
  if (res == 0) {
    res = malloc(sizeof(double) * m * n);
  }
  for (int i = 0; i < m; ++i) {
    for (int j = 0; j < n; ++j) {
      if (i == j) {
        *(res + n * i + j) = d;
      } else {
        *(res + n * i + j) = 0;
      }
    }
  }
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<diag>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
movsd  %xmm0,-0x8(%rbp)
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    %esi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
jne    114d <diag+0x3d>
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x3,%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
imul   %rcx,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11ee <diag+0xde>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11db <diag+0xcb>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jne    11a7 <diag+0x97>
movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
jmp    11c8 <diag+0xb8>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
jmp    11cd <diag+0xbd>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1167 <diag+0x57>
jmp    11e0 <diag+0xd0>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1154 <diag+0x44>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<diag>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x10,%rsp
mov    %rdx,%rax
mov    %esi,%r14d
mov    %edi,%ebp
test   %rdx,%rdx
je     112e <diag+0x1e>
test   %ebp,%ebp
jg     1150 <diag+0x40>
jmp    1224 <diag+0x114>
mov    %ebp,%edi
imul   %r14d,%edi
shl    $0x3,%edi
movsd  %xmm0,0x8(%rsp)
call   1030 <malloc@plt>
movsd  0x8(%rsp),%xmm0
test   %ebp,%ebp
jle    1224 <diag+0x114>
movslq %r14d,%r8
mov    %ebp,%r10d
mov    %r8d,%r9d
mov    %r9d,%edi
and    $0xfffffffe,%edi
lea    0x8(%rax),%rbp
lea    0x0(,%r8,8),%r11
xor    %esi,%esi
jmp    1190 <diag+0x80>
movsd  %xmm0,(%rdx,%rsi,8)
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%rsi
add    %r11,%rbp
cmp    %r10,%rsi
je     1224 <diag+0x114>
test   %r14d,%r14d
jle    1180 <diag+0x70>
mov    %rsi,%rcx
imul   %r8,%rcx
lea    (%rax,%rcx,8),%rdx
cmp    $0x1,%r14d
jne    11b0 <diag+0xa0>
xor    %ebx,%ebx
test   $0x1,%r9b
je     1180 <diag+0x70>
jmp    120e <diag+0xfe>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11ce <diag+0xbe>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movsd  %xmm0,(%rdx,%rsi,8)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rdi,%rcx
je     1200 <diag+0xf0>
mov    %rcx,%rbx
cmp    %rcx,%rsi
jne    11e0 <diag+0xd0>
movsd  %xmm0,(%rdx,%rsi,8)
jmp    11e9 <diag+0xd9>
nopl   (%rax)
movq   $0x0,-0x8(%rbp,%rbx,8)
lea    0x1(%rbx),%rcx
cmp    %rcx,%rsi
je     11c0 <diag+0xb0>
movq   $0x0,0x0(%rbp,%rbx,8)
jmp    11c5 <diag+0xb5>
nopl   (%rax)
add    $0x2,%rbx
test   $0x1,%r9b
je     1180 <diag+0x70>
cmp    %rbx,%rsi
je     116f <diag+0x5f>
movq   $0x0,(%rdx,%rbx,8)
jmp    1180 <diag+0x70>
add    $0x10,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define double* @diag(double %0, i32 %1, i32 %2, double* %3) {
%5 = alloca double
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca double*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store double %0, double* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store double* %3, double** %8
%11 = load double*, double** %8
%12 = icmp eq double* %11, null
br i1 %12, label %13, label %22
13: ; preds = %4
%14 = load i32, i32* %6
%15 = sext i32 %14 to i64
%16 = mul i64 8, %15
%17 = load i32, i32* %7
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = mul i64 %16, %18
%20 = trunc i64 %19 to i32
%21 = call double* @malloc(i32 %20)
store double* %21, double** %8
br label %22
22: ; preds = %13, %4
store i32 0, i32* %9
br label %23
23: ; preds = %62, %22
%24 = load i32, i32* %9
%25 = load i32, i32* %6
%26 = icmp slt i32 %24, %25
br i1 %26, label %27, label %65
27: ; preds = %23
store i32 0, i32* %10
br label %28
28: ; preds = %58, %27
%29 = load i32, i32* %10
%30 = load i32, i32* %7
%31 = icmp slt i32 %29, %30
br i1 %31, label %32, label %61
32: ; preds = %28
%33 = load i32, i32* %9
%34 = load i32, i32* %10
%35 = icmp eq i32 %33, %34
br i1 %35, label %36, label %47
36: ; preds = %32
%37 = load double, double* %5
%38 = load double*, double** %8
%39 = load i32, i32* %7
%40 = load i32, i32* %9
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds double, double* %38, i64 %42
%44 = load i32, i32* %10
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %45
store double %37, double* %46
br label %57
47: ; preds = %32
%48 = load double*, double** %8
%49 = load i32, i32* %7
%50 = load i32, i32* %9
%51 = mul nsw i32 %49, %50
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds double, double* %48, i64 %52
%54 = load i32, i32* %10
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds double, double* %53, i64 %55
store double 0.000000e+00, double* %56
br label %57
57: ; preds = %47, %36
br label %58
58: ; preds = %57
%59 = load i32, i32* %10
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %10
br label %28
61: ; preds = %28
br label %62
62: ; preds = %61
%63 = load i32, i32* %9
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %9
br label %23
65: ; preds = %23
%66 = load double*, double** %8
ret double* %66
}

LLVM IR (-O2):
define double* @diag(double %0, i32 %1, i32 %2, double* writeonly %3) {
%5 = icmp eq double* %3, null
br i1 %5, label %6, label %10
6: ; preds = %4
%7 = shl i32 %1, 3
%8 = mul i32 %7, %2
%9 = tail call double* @malloc(i32 %8)
br label %10
10: ; preds = %6, %4
%11 = phi double* [ %9, %6 ], [ %3, %4 ]
%12 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %12, label %13, label %28
13: ; preds = %10
%14 = icmp sgt i32 %2, 0
%15 = sext i32 %2 to i64
%16 = zext i32 %1 to i64
%17 = zext i32 %2 to i64
%18 = and i64 %17, 1
%19 = icmp eq i32 %2, 1
%20 = and i64 %17, 4294967294
%21 = icmp eq i64 %18, 0
br label %22
22: ; preds = %13, %36
%23 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %37, %36 ]
br i1 %14, label %24, label %36
24: ; preds = %22
%25 = mul nsw i64 %23, %15
%26 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %25
%27 = getelementptr inbounds double, double* %26, i64 %23
br i1 %19, label %29, label %39
28: ; preds = %36, %10
ret double* %11
29: ; preds = %52, %24
%30 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %53, %52 ]
br i1 %21, label %36, label %31
31: ; preds = %29
%32 = icmp eq i64 %23, %30
br i1 %32, label %35, label %33
33: ; preds = %31
%34 = getelementptr inbounds double, double* %26, i64 %30
store double 0.000000e+00, double* %34
br label %36
35: ; preds = %31
store double %0, double* %27
br label %36
36: ; preds = %29, %35, %33, %22
%37 = add nuw nsw i64 %23, 1
%38 = icmp eq i64 %37, %16
br i1 %38, label %28, label %22
39: ; preds = %24, %52
%40 = phi i64 [ %53, %52 ], [ 0, %24 ]
%41 = phi i64 [ %54, %52 ], [ 0, %24 ]
%42 = icmp eq i64 %23, %40
br i1 %42, label %43, label %44
43: ; preds = %39
store double %0, double* %27
br label %46
44: ; preds = %39
%45 = getelementptr inbounds double, double* %26, i64 %40
store double 0.000000e+00, double* %45
br label %46
46: ; preds = %43, %44
%47 = or i64 %40, 1
%48 = icmp eq i64 %23, %47
br i1 %48, label %51, label %49
49: ; preds = %46
%50 = getelementptr inbounds double, double* %26, i64 %47
store double 0.000000e+00, double* %50
br label %52
51: ; preds = %46
store double %0, double* %27
br label %52
52: ; preds = %51, %49
%53 = add nuw nsw i64 %40, 2
%54 = add i64 %41, 2
%55 = icmp eq i64 %54, %20
br i1 %55, label %29, label %39
}