void pair_mul_sum(unsigned char *in, unsigned char *out, int size) {
  int j;
  for (j = 0; j < size; j++) {
    unsigned char a = in[0];
    unsigned char b = in[1];
    unsigned char c = in[2];
    unsigned char d = in[3];
    out[0] = (unsigned char)(a * b) + (unsigned char)(b * c) +
             (unsigned char)(c * d) + (unsigned char)(d * a);
    in += 4;
    out += 1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<pair_mul_sum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11b5 <pair_mul_sum+0xb5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%al
mov    %al,-0x19(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    0x1(%rax),%al
mov    %al,-0x1a(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    0x2(%rax),%al
mov    %al,-0x1b(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    0x3(%rax),%al
mov    %al,-0x1c(%rbp)
movzbl -0x19(%rbp),%eax
movzbl -0x1a(%rbp),%ecx
imul   %ecx,%eax
movzbl %al,%eax
movzbl -0x1a(%rbp),%ecx
movzbl -0x1b(%rbp),%edx
imul   %edx,%ecx
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
movzbl -0x1b(%rbp),%ecx
movzbl -0x1c(%rbp),%edx
imul   %edx,%ecx
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
movzbl -0x1c(%rbp),%ecx
movzbl -0x19(%rbp),%edx
imul   %edx,%ecx
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1116 <pair_mul_sum+0x16>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<pair_mul_sum>:
test   %edx,%edx
jle    1156 <pair_mul_sum+0x56>
cmp    $0x1,%edx
je     1142 <pair_mul_sum+0x42>
mov    %edx,%r8d
and    $0xfffffffe,%r8d
movzbl 0x2(%rdi),%eax
add    (%rdi),%al
movzbl 0x3(%rdi),%ecx
add    0x1(%rdi),%cl
mul    %cl
mov    %al,(%rsi)
movzbl 0x6(%rdi),%eax
add    0x4(%rdi),%al
movzbl 0x7(%rdi),%ecx
add    0x5(%rdi),%cl
mul    %cl
mov    %al,0x1(%rsi)
add    $0x8,%rdi
add    $0x2,%rsi
add    $0xfffffffe,%r8d
jne    1110 <pair_mul_sum+0x10>
test   $0x1,%dl
je     1156 <pair_mul_sum+0x56>
mov    0x2(%rdi),%al
mov    0x3(%rdi),%cl
add    (%rdi),%al
add    0x1(%rdi),%cl
mul    %cl
mov    %al,(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @pair_mul_sum(i8* %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i8
%9 = alloca i8
%10 = alloca i8
%11 = alloca i8
store i8* %0, i8** %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %12
12: ; preds = %67, %3
%13 = load i32, i32* %7
%14 = load i32, i32* %6
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %70
16: ; preds = %12
%17 = load i8*, i8** %4
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %17, i64 0
%19 = load i8, i8* %18
store i8 %19, i8* %8
%20 = load i8*, i8** %4
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %20, i64 1
%22 = load i8, i8* %21
store i8 %22, i8* %9
%23 = load i8*, i8** %4
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %23, i64 2
%25 = load i8, i8* %24
store i8 %25, i8* %10
%26 = load i8*, i8** %4
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 3
%28 = load i8, i8* %27
store i8 %28, i8* %11
%29 = load i8, i8* %8
%30 = zext i8 %29 to i32
%31 = load i8, i8* %9
%32 = zext i8 %31 to i32
%33 = mul nsw i32 %30, %32
%34 = trunc i32 %33 to i8
%35 = zext i8 %34 to i32
%36 = load i8, i8* %9
%37 = zext i8 %36 to i32
%38 = load i8, i8* %10
%39 = zext i8 %38 to i32
%40 = mul nsw i32 %37, %39
%41 = trunc i32 %40 to i8
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = add nsw i32 %35, %42
%44 = load i8, i8* %10
%45 = zext i8 %44 to i32
%46 = load i8, i8* %11
%47 = zext i8 %46 to i32
%48 = mul nsw i32 %45, %47
%49 = trunc i32 %48 to i8
%50 = zext i8 %49 to i32
%51 = add nsw i32 %43, %50
%52 = load i8, i8* %11
%53 = zext i8 %52 to i32
%54 = load i8, i8* %8
%55 = zext i8 %54 to i32
%56 = mul nsw i32 %53, %55
%57 = trunc i32 %56 to i8
%58 = zext i8 %57 to i32
%59 = add nsw i32 %51, %58
%60 = trunc i32 %59 to i8
%61 = load i8*, i8** %5
%62 = getelementptr inbounds i8, i8* %61, i64 0
store i8 %60, i8* %62
%63 = load i8*, i8** %4
%64 = getelementptr inbounds i8, i8* %63, i64 4
store i8* %64, i8** %4
%65 = load i8*, i8** %5
%66 = getelementptr inbounds i8, i8* %65, i64 1
store i8* %66, i8** %5
br label %67
67: ; preds = %16
%68 = load i32, i32* %7
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %7
br label %12
70: ; preds = %12
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @pair_mul_sum(i8* nocapture %0, i8* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %4, label %5, label %55
5: ; preds = %3
%6 = and i32 %2, 1
%7 = icmp eq i32 %2, 1
br i1 %7, label %40, label %8
8: ; preds = %5
%9 = and i32 %2, -2
br label %10
10: ; preds = %10, %8
%11 = phi i8* [ %0, %8 ], [ %36, %10 ]
%12 = phi i8* [ %1, %8 ], [ %37, %10 ]
%13 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %38, %10 ]
%14 = load i8, i8* %11
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 1
%16 = load i8, i8* %15
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 2
%18 = load i8, i8* %17
%19 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 3
%20 = load i8, i8* %19
%21 = add i8 %18, %14
%22 = add i8 %20, %16
%23 = mul i8 %21, %22
store i8 %23, i8* %12
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 4
%25 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 1
%26 = load i8, i8* %24
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 5
%28 = load i8, i8* %27
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 6
%30 = load i8, i8* %29
%31 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 7
%32 = load i8, i8* %31
%33 = add i8 %30, %26
%34 = add i8 %32, %28
%35 = mul i8 %33, %34
store i8 %35, i8* %25
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 8
%37 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 2
%38 = add i32 %13, 2
%39 = icmp eq i32 %38, %9
br i1 %39, label %40, label %10
40: ; preds = %10, %5
%41 = phi i8* [ %0, %5 ], [ %36, %10 ]
%42 = phi i8* [ %1, %5 ], [ %37, %10 ]
%43 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %43, label %55, label %44
44: ; preds = %40
%45 = load i8, i8* %41
%46 = getelementptr inbounds i8, i8* %41, i64 1
%47 = load i8, i8* %46
%48 = getelementptr inbounds i8, i8* %41, i64 2
%49 = load i8, i8* %48
%50 = getelementptr inbounds i8, i8* %41, i64 3
%51 = load i8, i8* %50
%52 = add i8 %49, %45
%53 = add i8 %51, %47
%54 = mul i8 %52, %53
store i8 %54, i8* %42
br label %55
55: ; preds = %44, %40, %3
ret void
}