void prefix_sum(int *array, int n, int *out) {
  int sum = 0;
  int i;
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    out[i] = sum;
    sum += array[i];
  }
  out[n] = sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<prefix_sum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1156 <prefix_sum+0x56>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111d <prefix_sum+0x1d>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<prefix_sum>:
test   %esi,%esi
jle    111e <prefix_sum+0x1e>
mov    %esi,%r9d
lea    -0x1(%r9),%rax
mov    %r9d,%r8d
and    $0x3,%r8d
cmp    $0x3,%rax
jae    1122 <prefix_sum+0x22>
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
jmp    1157 <prefix_sum+0x57>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1180 <prefix_sum+0x80>
and    $0xfffffffc,%r9d
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,(%rdx,%rax,4)
add    (%rdi,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rdx,%rax,4)
add    0x4(%rdi,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,0x8(%rdx,%rax,4)
add    0x8(%rdi,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,0xc(%rdx,%rax,4)
add    0xc(%rdi,%rax,4),%ecx
add    $0x4,%rax
cmp    %rax,%r9
jne    1130 <prefix_sum+0x30>
test   %r8,%r8
je     1180 <prefix_sum+0x80>
lea    (%rdi,%rax,4),%r9
lea    (%rdx,%rax,4),%rax
xor    %edi,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,(%rax,%rdi,4)
add    (%r9,%rdi,4),%ecx
add    $0x1,%rdi
cmp    %rdi,%r8
jne    1170 <prefix_sum+0x70>
movslq %esi,%rax
mov    %ecx,(%rdx,%rax,4)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @prefix_sum(i32* %0, i32 %1, i32* %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32* %2, i32** %6
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %8
br label %9
9: ; preds = %26, %3
%10 = load i32, i32* %8
%11 = load i32, i32* %5
%12 = icmp slt i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %29
13: ; preds = %9
%14 = load i32, i32* %7
%15 = load i32*, i32** %6
%16 = load i32, i32* %8
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %17
store i32 %14, i32* %18
%19 = load i32*, i32** %4
%20 = load i32, i32* %8
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = load i32, i32* %7
%25 = add nsw i32 %24, %23
store i32 %25, i32* %7
br label %26
26: ; preds = %13
%27 = load i32, i32* %8
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %8
br label %9
29: ; preds = %9
%30 = load i32, i32* %7
%31 = load i32*, i32** %6
%32 = load i32, i32* %5
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %33
store i32 %30, i32* %34
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @prefix_sum(i32* nocapture %0, i32 %1, i32* nocapture writeonly %2) {
%4 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %4, label %5, label %54
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %1 to i64
%7 = add nsw i64 %6, -1
%8 = and i64 %6, 3
%9 = icmp ult i64 %7, 3
br i1 %9, label %38, label %10
10: ; preds = %5
%11 = and i64 %6, 4294967292
br label %12
12: ; preds = %12, %10
%13 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %35, %12 ]
%14 = phi i32 [ 0, %10 ], [ %34, %12 ]
%15 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %36, %12 ]
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %13
store i32 %14, i32* %16
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %13
%18 = load i32, i32* %17
%19 = add nsw i32 %18, %14
%20 = or i64 %13, 1
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %20
store i32 %19, i32* %21
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%23 = load i32, i32* %22
%24 = add nsw i32 %23, %19
%25 = or i64 %13, 2
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %25
store i32 %24, i32* %26
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%28 = load i32, i32* %27
%29 = add nsw i32 %28, %24
%30 = or i64 %13, 3
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %30
store i32 %29, i32* %31
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
%33 = load i32, i32* %32
%34 = add nsw i32 %33, %29
%35 = add nuw nsw i64 %13, 4
%36 = add i64 %15, 4
%37 = icmp eq i64 %36, %11
br i1 %37, label %38, label %12
38: ; preds = %12, %5
%39 = phi i32 [ undef, %5 ], [ %34, %12 ]
%40 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %35, %12 ]
%41 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %34, %12 ]
%42 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %42, label %54, label %43
43: ; preds = %38, %43
%44 = phi i64 [ %51, %43 ], [ %40, %38 ]
%45 = phi i32 [ %50, %43 ], [ %41, %38 ]
%46 = phi i64 [ %52, %43 ], [ 0, %38 ]
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %44
store i32 %45, i32* %47
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %44
%49 = load i32, i32* %48
%50 = add nsw i32 %49, %45
%51 = add nuw nsw i64 %44, 1
%52 = add i64 %46, 1
%53 = icmp eq i64 %52, %8
br i1 %53, label %54, label %43
54: ; preds = %38, %43, %3
%55 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %39, %38 ], [ %50, %43 ]
%56 = sext i32 %1 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %56
store i32 %55, i32* %57
ret void
}