#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 */
float sqrtf(float);
void haar(float *out, float *in, int N, int SO, int SI) {
  for (int i = 0, M = N & ~1, K = N + (N & 1); i < M; i += 2) {
    float ia = in[(i + 0) * SI], ib = in[(i + 1) * SI];
    float oa = (ia + ib) / sqrtf(2.f);
    float ob = (ia - ib) / sqrtf(2.f);
    out[(i + 0) / 2 * SO] = oa;
    out[(i + K) / 2 * SO] = ob;
  }
  if (N & 1)
    out[(N - 1) / 2 * SO] = in[(N - 1) * SI];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<haar>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
and    $0xfffffffe,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
and    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    124c <haar+0x13c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x0,%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x30(%rbp)
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
addss  -0x30(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x50(%rbp)
movss  0xe5f(%rip),%xmm0
call   1030 <sqrtf@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movss  -0x50(%rbp),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x34(%rbp)
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
subss  -0x30(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x4c(%rbp)
movss  0xe32(%rip),%xmm0
call   1030 <sqrtf@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movss  -0x4c(%rbp),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x38(%rbp)
movss  -0x34(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x0,%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x48(%rbp),%rax
imul   -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
movss  -0x38(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x40(%rbp),%rax
imul   -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1148 <haar+0x38>
mov    -0x14(%rbp),%eax
and    $0x1,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1299 <haar+0x189>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x58(%rbp),%rax
imul   -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<haar>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %r8d,-0x4(%rsp)
mov    %edx,%r8d
mov    %edx,%eax
and    $0xfffffffe,%eax
and    $0x1,%edx
test   %eax,%eax
jle    119c <haar+0x9c>
movslq %ecx,%r14
movslq -0x4(%rsp),%r10
mov    %eax,%r11d
lea    (%r8,%rdx,1),%r15d
lea    0x0(,%r10,8),%r12
shl    $0x2,%r14
xor    %ebx,%ebx
movss  0xebd(%rip),%xmm0
mov    %rdi,%r13
mov    %rsi,%rax
nopl   0x0(%rax)
movss  (%rax),%xmm1
movss  (%rax,%r10,4),%xmm2
movaps %xmm1,%xmm3
addss  %xmm2,%xmm3
divss  %xmm0,%xmm3
subss  %xmm2,%xmm1
divss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm3,0x0(%r13)
lea    (%r15,%rbx,1),%r9d
mov    %r9d,%ebp
shr    $0x1f,%ebp
add    %r9d,%ebp
sar    %ebp
imul   %ecx,%ebp
movslq %ebp,%rbp
movss  %xmm1,(%rdi,%rbp,4)
add    $0x2,%rbx
add    %r12,%rax
add    %r14,%r13
cmp    %r11,%rbx
jb     1150 <haar+0x50>
test   %edx,%edx
je     11c8 <haar+0xc8>
lea    -0x1(%r8),%eax
mov    -0x4(%rsp),%edx
imul   %eax,%edx
movslq %edx,%rdx
movss  (%rsi,%rdx,4),%xmm0
shr    $0x1f,%eax
add    %r8d,%eax
add    $0xffffffff,%eax
sar    %eax
imul   %ecx,%eax
cltq
movss  %xmm0,(%rdi,%rax,4)
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @haar(float* %0, float* %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = alloca float*
%7 = alloca float*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca float
%15 = alloca float
%16 = alloca float
%17 = alloca float
store float* %0, float** %6
store float* %1, float** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32 %4, i32* %10
store i32 0, i32* %11
%18 = load i32, i32* %8
%19 = and i32 %18, -2
store i32 %19, i32* %12
%20 = load i32, i32* %8
%21 = load i32, i32* %8
%22 = and i32 %21, 1
%23 = add nsw i32 %20, %22
store i32 %23, i32* %13
br label %24
24: ; preds = %74, %5
%25 = load i32, i32* %11
%26 = load i32, i32* %12
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %77
28: ; preds = %24
%29 = load float*, float** %7
%30 = load i32, i32* %11
%31 = add nsw i32 %30, 0
%32 = load i32, i32* %10
%33 = mul nsw i32 %31, %32
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 %34
%36 = load float, float* %35
store float %36, float* %14
%37 = load float*, float** %7
%38 = load i32, i32* %11
%39 = add nsw i32 %38, 1
%40 = load i32, i32* %10
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds float, float* %37, i64 %42
%44 = load float, float* %43
store float %44, float* %15
%45 = load float, float* %14
%46 = load float, float* %15
%47 = fadd float %45, %46
%48 = call float @sqrtf(float 2.000000e+00)
%49 = fdiv float %47, %48
store float %49, float* %16
%50 = load float, float* %14
%51 = load float, float* %15
%52 = fsub float %50, %51
%53 = call float @sqrtf(float 2.000000e+00)
%54 = fdiv float %52, %53
store float %54, float* %17
%55 = load float, float* %16
%56 = load float*, float** %6
%57 = load i32, i32* %11
%58 = add nsw i32 %57, 0
%59 = sdiv i32 %58, 2
%60 = load i32, i32* %9
%61 = mul nsw i32 %59, %60
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds float, float* %56, i64 %62
store float %55, float* %63
%64 = load float, float* %17
%65 = load float*, float** %6
%66 = load i32, i32* %11
%67 = load i32, i32* %13
%68 = add nsw i32 %66, %67
%69 = sdiv i32 %68, 2
%70 = load i32, i32* %9
%71 = mul nsw i32 %69, %70
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds float, float* %65, i64 %72
store float %64, float* %73
br label %74
74: ; preds = %28
%75 = load i32, i32* %11
%76 = add nsw i32 %75, 2
store i32 %76, i32* %11
br label %24
77: ; preds = %24
%78 = load i32, i32* %8
%79 = and i32 %78, 1
%80 = icmp ne i32 %79, 0
br i1 %80, label %81, label %98
81: ; preds = %77
%82 = load float*, float** %7
%83 = load i32, i32* %8
%84 = sub nsw i32 %83, 1
%85 = load i32, i32* %10
%86 = mul nsw i32 %84, %85
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds float, float* %82, i64 %87
%89 = load float, float* %88
%90 = load float*, float** %6
%91 = load i32, i32* %8
%92 = sub nsw i32 %91, 1
%93 = sdiv i32 %92, 2
%94 = load i32, i32* %9
%95 = mul nsw i32 %93, %94
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds float, float* %90, i64 %96
store float %89, float* %97
br label %98
98: ; preds = %81, %77
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @haar(float* nocapture writeonly %0, float* nocapture %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = and i32 %2, -2
%7 = and i32 %2, 1
%8 = icmp sgt i32 %6, 0
br i1 %8, label %9, label %14
9: ; preds = %5
%10 = add nsw i32 %7, %2
%11 = sext i32 %3 to i64
%12 = sext i32 %4 to i64
%13 = zext i32 %6 to i64
br label %16
14: ; preds = %16, %5
%15 = icmp eq i32 %7, 0
br i1 %15, label %50, label %40
16: ; preds = %9, %16
%17 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %38, %16 ]
%18 = mul nsw i64 %17, %12
%19 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %18
%20 = load float, float* %19
%21 = or i64 %17, 1
%22 = mul nsw i64 %21, %12
%23 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %22
%24 = load float, float* %23
%25 = fadd float %20, %24
%26 = fdiv float %25, 0x3FF6A09E60000000
%27 = fsub float %20, %24
%28 = fdiv float %27, 0x3FF6A09E60000000
%29 = lshr exact i64 %17, 1
%30 = mul nsw i64 %29, %11
%31 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %30
store float %26, float* %31
%32 = trunc i64 %17 to i32
%33 = add i32 %10, %32
%34 = sdiv i32 %33, 2
%35 = mul nsw i32 %34, %3
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %36
store float %28, float* %37
%38 = add nuw nsw i64 %17, 2
%39 = icmp ult i64 %38, %13
br i1 %39, label %16, label %14
40: ; preds = %14
%41 = add nsw i32 %2, -1
%42 = mul nsw i32 %41, %4
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %43
%45 = load float, float* %44
%46 = sdiv i32 %41, 2
%47 = mul nsw i32 %46, %3
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %48
store float %45, float* %49
br label %50
50: ; preds = %40, %14
ret void
}