#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 FLT_MAX;
float exp(float);
void softmax(float *input, int n, float temp, float *output, int stride) {
  int i;
  float sum = 0;
  float largest = -FLT_MAX;
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    if (input[i * stride] > largest)
      largest = input[i * stride];
  }
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    float e = exp(input[i * stride] / temp - largest / temp);
    sum += e;
    output[i * stride] = e;
  }
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    output[i * stride] /= sum;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<softmax>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movss  %xmm0,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
mov    0x2eae(%rip),%rax
movss  (%rax),%xmm0
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
movss  %xmm0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11ab <softmax+0x9b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
ucomiss -0x28(%rbp),%xmm0
jbe    1198 <softmax+0x88>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x28(%rbp)
jmp    119d <softmax+0x8d>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1157 <softmax+0x47>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1223 <softmax+0x113>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
divss  -0x10(%rbp),%xmm0
movss  -0x28(%rbp),%xmm1
divss  -0x10(%rbp),%xmm1
subss  %xmm1,%xmm0
call   1030 <exp@plt>
movss  %xmm0,-0x2c(%rbp)
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
addss  -0x24(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11b2 <softmax+0xa2>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1265 <softmax+0x155>
movss  -0x24(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    122a <softmax+0x11a>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<softmax>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
test   %esi,%esi
jle    12d0 <softmax+0x1c0>
movaps %xmm0,%xmm2
mov    %rdi,%r12
mov    0x2eb5(%rip),%rax
movss  (%rax),%xmm0
xorps  0xec2(%rip),%xmm0
movslq %ecx,%r15
mov    %esi,%r14d
lea    -0x1(%r14),%r10
mov    %r14d,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%r10
jae    1158 <softmax+0x48>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11b5 <softmax+0xa5>
mov    %r14d,%r9d
and    $0xfffffffc,%r9d
mov    %r15,%rbx
shl    $0x4,%rbx
lea    0x0(,%r15,4),%rcx
lea    (%rcx,%rcx,2),%rdi
xor    %ecx,%ecx
mov    %r12,%rbp
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movss  0x0(%rbp),%xmm1
maxss  %xmm0,%xmm1
movss  0x0(%rbp,%r15,4),%xmm0
maxss  %xmm1,%xmm0
movss  0x0(%rbp,%r15,8),%xmm1
maxss  %xmm0,%xmm1
movss  0x0(%rbp,%rdi,1),%xmm0
maxss  %xmm1,%xmm0
add    $0x4,%rcx
add    %rbx,%rbp
cmp    %rcx,%r9
jne    1180 <softmax+0x70>
movaps %xmm0,%xmm3
test   %rax,%rax
je     11e4 <softmax+0xd4>
imul   %r15,%rcx
lea    (%r12,%rcx,4),%rcx
lea    0x0(,%r15,4),%rdi
nopl   (%rax)
movss  (%rcx),%xmm3
maxss  %xmm0,%xmm3
add    %rdi,%rcx
movaps %xmm3,%xmm0
add    $0xffffffffffffffff,%rax
jne    11d0 <softmax+0xc0>
test   %esi,%esi
jle    12d0 <softmax+0x1c0>
mov    %r10,0x18(%rsp)
mov    %esi,0x8(%rsp)
divss  %xmm2,%xmm3
lea    0x0(,%r15,4),%r13
xorps  %xmm1,%xmm1
xor    %ebp,%ebp
mov    %r14,0x20(%rsp)
movss  %xmm2,0x10(%rsp)
movss  %xmm3,0xc(%rsp)
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movss  %xmm1,0x14(%rsp)
movss  (%r12,%rbp,1),%xmm0
divss  %xmm2,%xmm0
subss  %xmm3,%xmm0
mov    %rdx,%rbx
call   1030 <exp@plt>
movss  0xc(%rsp),%xmm3
movss  0x14(%rsp),%xmm1
movss  0x10(%rsp),%xmm2
mov    %rbx,%rdx
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm0,(%rbx,%rbp,1)
add    %r13,%rbp
add    $0xffffffffffffffff,%r14
jne    1220 <softmax+0x110>
cmpl   $0x0,0x8(%rsp)
mov    0x20(%rsp),%rdi
mov    0x18(%rsp),%rax
jle    12d0 <softmax+0x1c0>
test   %rax,%rax
je     12df <softmax+0x1cf>
mov    %edi,%ecx
and    $0xfffffffe,%ecx
lea    0x0(,%r15,8),%rbp
xor    %eax,%eax
mov    %rdx,%rsi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movss  (%rsi),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rsi)
movss  (%rsi,%r15,4),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rsi,%r15,4)
add    $0x2,%rax
add    %rbp,%rsi
cmp    %rax,%rcx
jne    1290 <softmax+0x180>
test   $0x1,%dil
je     12d0 <softmax+0x1c0>
imul   %r15,%rax
movss  (%rdx,%rax,4),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rdx,%rax,4)
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%dil
jne    12be <softmax+0x1ae>
jmp    12d0 <softmax+0x1c0>

LLVM IR (-O0):
@FLT_MAX = global float 0.000000e+00
define void @softmax(float* %0, i32 %1, float %2, float* %3, i32 %4) {
%6 = alloca float*
%7 = alloca i32
%8 = alloca float
%9 = alloca float*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca float
%13 = alloca float
%14 = alloca float
store float* %0, float** %6
store i32 %1, i32* %7
store float %2, float* %8
store float* %3, float** %9
store i32 %4, i32* %10
store float 0.000000e+00, float* %12
%15 = load float, float* @FLT_MAX
%16 = fneg float %15
store float %16, float* %13
store i32 0, i32* %11
br label %17
17: ; preds = %40, %5
%18 = load i32, i32* %11
%19 = load i32, i32* %7
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %43
21: ; preds = %17
%22 = load float*, float** %6
%23 = load i32, i32* %11
%24 = load i32, i32* %10
%25 = mul nsw i32 %23, %24
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 %26
%28 = load float, float* %27
%29 = load float, float* %13
%30 = fcmp ogt float %28, %29
br i1 %30, label %31, label %39
31: ; preds = %21
%32 = load float*, float** %6
%33 = load i32, i32* %11
%34 = load i32, i32* %10
%35 = mul nsw i32 %33, %34
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds float, float* %32, i64 %36
%38 = load float, float* %37
store float %38, float* %13
br label %39
39: ; preds = %31, %21
br label %40
40: ; preds = %39
%41 = load i32, i32* %11
%42 = add nsw i32 %41, 1
store i32 %42, i32* %11
br label %17
43: ; preds = %17
store i32 0, i32* %11
br label %44
44: ; preds = %73, %43
%45 = load i32, i32* %11
%46 = load i32, i32* %7
%47 = icmp slt i32 %45, %46
br i1 %47, label %48, label %76
48: ; preds = %44
%49 = load float*, float** %6
%50 = load i32, i32* %11
%51 = load i32, i32* %10
%52 = mul nsw i32 %50, %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds float, float* %49, i64 %53
%55 = load float, float* %54
%56 = load float, float* %8
%57 = fdiv float %55, %56
%58 = load float, float* %13
%59 = load float, float* %8
%60 = fdiv float %58, %59
%61 = fsub float %57, %60
%62 = call float @exp(float %61)
store float %62, float* %14
%63 = load float, float* %14
%64 = load float, float* %12
%65 = fadd float %64, %63
store float %65, float* %12
%66 = load float, float* %14
%67 = load float*, float** %9
%68 = load i32, i32* %11
%69 = load i32, i32* %10
%70 = mul nsw i32 %68, %69
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds float, float* %67, i64 %71
store float %66, float* %72
br label %73
73: ; preds = %48
%74 = load i32, i32* %11
%75 = add nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %11
br label %44
76: ; preds = %44
store i32 0, i32* %11
br label %77
77: ; preds = %91, %76
%78 = load i32, i32* %11
%79 = load i32, i32* %7
%80 = icmp slt i32 %78, %79
br i1 %80, label %81, label %94
81: ; preds = %77
%82 = load float, float* %12
%83 = load float*, float** %9
%84 = load i32, i32* %11
%85 = load i32, i32* %10
%86 = mul nsw i32 %84, %85
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds float, float* %83, i64 %87
%89 = load float, float* %88
%90 = fdiv float %89, %82
store float %90, float* %88
br label %91
91: ; preds = %81
%92 = load i32, i32* %11
%93 = add nsw i32 %92, 1
store i32 %93, i32* %11
br label %77
94: ; preds = %77
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@FLT_MAX = global float 0.000000e+00
define void @softmax(float* nocapture %0, i32 %1, float %2, float* nocapture %3, i32 %4) {
%6 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %6, label %7, label %113
7: ; preds = %5
%8 = load float, float* @FLT_MAX
%9 = fneg float %8
%10 = sext i32 %4 to i64
%11 = zext i32 %1 to i64
%12 = add nsw i64 %11, -1
%13 = and i64 %11, 3
%14 = icmp ult i64 %12, 3
br i1 %14, label %17, label %15
15: ; preds = %7
%16 = and i64 %11, 4294967292
br label %40
17: ; preds = %40, %7
%18 = phi float [ undef, %7 ], [ %66, %40 ]
%19 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %67, %40 ]
%20 = phi float [ %9, %7 ], [ %66, %40 ]
%21 = icmp eq i64 %13, 0
br i1 %21, label %34, label %22
22: ; preds = %17, %22
%23 = phi i64 [ %31, %22 ], [ %19, %17 ]
%24 = phi float [ %30, %22 ], [ %20, %17 ]
%25 = phi i64 [ %32, %22 ], [ 0, %17 ]
%26 = mul nsw i64 %23, %10
%27 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %26
%28 = load float, float* %27
%29 = fcmp ogt float %28, %24
%30 = select i1 %29, float %28, float %24
%31 = add nuw nsw i64 %23, 1
%32 = add i64 %25, 1
%33 = icmp eq i64 %32, %13
br i1 %33, label %34, label %22
34: ; preds = %22, %17
%35 = phi float [ %18, %17 ], [ %30, %22 ]
br i1 %6, label %36, label %113
36: ; preds = %34
%37 = fdiv float %35, %2
%38 = sext i32 %4 to i64
%39 = zext i32 %1 to i64
br label %77
40: ; preds = %40, %15
%41 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %67, %40 ]
%42 = phi float [ %9, %15 ], [ %66, %40 ]
%43 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %68, %40 ]
%44 = mul nsw i64 %41, %10
%45 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %44
%46 = load float, float* %45
%47 = fcmp ogt float %46, %42
%48 = select i1 %47, float %46, float %42
%49 = or i64 %41, 1
%50 = mul nsw i64 %49, %10
%51 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %50
%52 = load float, float* %51
%53 = fcmp ogt float %52, %48
%54 = select i1 %53, float %52, float %48
%55 = or i64 %41, 2
%56 = mul nsw i64 %55, %10
%57 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %56
%58 = load float, float* %57
%59 = fcmp ogt float %58, %54
%60 = select i1 %59, float %58, float %54
%61 = or i64 %41, 3
%62 = mul nsw i64 %61, %10
%63 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %62
%64 = load float, float* %63
%65 = fcmp ogt float %64, %60
%66 = select i1 %65, float %64, float %60
%67 = add nuw nsw i64 %41, 4
%68 = add i64 %43, 4
%69 = icmp eq i64 %68, %16
br i1 %69, label %17, label %40
70: ; preds = %77
br i1 %6, label %71, label %113
71: ; preds = %70
%72 = sext i32 %4 to i64
%73 = and i64 %11, 1
%74 = icmp eq i64 %12, 0
br i1 %74, label %105, label %75
75: ; preds = %71
%76 = and i64 %11, 4294967294
br label %90
77: ; preds = %36, %77
%78 = phi i64 [ 0, %36 ], [ %88, %77 ]
%79 = phi float [ 0.000000e+00, %36 ], [ %86, %77 ]
%80 = mul nsw i64 %78, %38
%81 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %80
%82 = load float, float* %81
%83 = fdiv float %82, %2
%84 = fsub float %83, %37
%85 = tail call float @exp(float %84)
%86 = fadd float %79, %85
%87 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %80
store float %85, float* %87
%88 = add nuw nsw i64 %78, 1
%89 = icmp eq i64 %88, %39
br i1 %89, label %70, label %77
90: ; preds = %90, %75
%91 = phi i64 [ 0, %75 ], [ %102, %90 ]
%92 = phi i64 [ 0, %75 ], [ %103, %90 ]
%93 = mul nsw i64 %91, %72
%94 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %93
%95 = load float, float* %94
%96 = fdiv float %95, %86
store float %96, float* %94
%97 = or i64 %91, 1
%98 = mul nsw i64 %97, %72
%99 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %98
%100 = load float, float* %99
%101 = fdiv float %100, %86
store float %101, float* %99
%102 = add nuw nsw i64 %91, 2
%103 = add i64 %92, 2
%104 = icmp eq i64 %103, %76
br i1 %104, label %105, label %90
105: ; preds = %90, %71
%106 = phi i64 [ 0, %71 ], [ %102, %90 ]
%107 = icmp eq i64 %73, 0
br i1 %107, label %113, label %108
108: ; preds = %105
%109 = mul nsw i64 %106, %72
%110 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %109
%111 = load float, float* %110
%112 = fdiv float %111, %86
store float %112, float* %110
br label %113
113: ; preds = %108, %105, %5, %34, %70
ret void
}