#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 sqrtf(float);
void nbody_cpu(float *oldpos, float *oldpos1, float *newpos, float *oldvel,
               float *newvel, float *force) {
  float r0, r1, r2;
  float invDist, invDistCube, mass, invMass;
  unsigned int i, j;
  for (i = 0; i < 16384; ++i) {
    for (j = 0; j < 16384; ++j) {
      r0 = oldpos[j * 4] - oldpos1[i * 4];
      r1 = oldpos[j * 4 + 1] - oldpos1[i * 4 + 1];
      r2 = oldpos[j * 4 + 2] - oldpos1[i * 4 + 2];
      invDist = 1.0 / sqrtf(r0 * r0 + r1 * r1 + r2 * r2 + 0.01f);
      invDistCube = invDist * invDist * invDist;
      mass = oldpos1[i * 4 + 3];
      force[i * 4] = force[i * 4] + r0 * mass * invDistCube;
      force[i * 4 + 1] = force[i * 4 + 1] + r1 * mass * invDistCube;
      force[i * 4 + 2] = force[i * 4 + 2] + r2 * mass * invDistCube;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<nbody_cpu>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
mov    %r9,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x50(%rbp)
cmpl   $0x4000,-0x50(%rbp)
jae    1335 <nbody_cpu+0x225>
movl   $0x0,-0x54(%rbp)
cmpl   $0x4000,-0x54(%rbp)
jae    1322 <nbody_cpu+0x212>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
subss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x34(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
subss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
subss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x3c(%rbp)
movss  -0x34(%rbp),%xmm1
movss  -0x34(%rbp),%xmm2
movss  -0x38(%rbp),%xmm0
mulss  -0x38(%rbp),%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x3c(%rbp),%xmm0
movss  -0x3c(%rbp),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0xdf9(%rip),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
call   1030 <sqrtf@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movsd  0xddd(%rip),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x40(%rbp)
movss  -0x40(%rbp),%xmm0
mulss  -0x40(%rbp),%xmm0
mulss  -0x40(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x44(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x48(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
movss  -0x34(%rbp),%xmm0
mulss  -0x48(%rbp),%xmm0
movss  -0x44(%rbp),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
movss  -0x38(%rbp),%xmm0
mulss  -0x48(%rbp),%xmm0
movss  -0x44(%rbp),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
movss  -0x3c(%rbp),%xmm0
mulss  -0x48(%rbp),%xmm0
movss  -0x44(%rbp),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
jmp    114b <nbody_cpu+0x3b>
jmp    1327 <nbody_cpu+0x217>
mov    -0x50(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
jmp    1137 <nbody_cpu+0x27>
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<nbody_cpu>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x38,%rsp
mov    %r9,%r14
mov    %rsi,%rbx
mov    %rdi,%r13
xor    %eax,%eax
movss  0xecf(%rip),%xmm2
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    0x0(,%rax,4),%rcx
mov    %rcx,0x30(%rsp)
lea    0x1(,%rax,4),%rcx
mov    %rcx,0x28(%rsp)
lea    0x2(,%rax,4),%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    %rax,0x18(%rsp)
lea    0x3(,%rax,4),%rax
mov    %rax,0x20(%rsp)
xor    %r15d,%r15d
nopl   0x0(%rax)
movss  0x0(%r13,%r15,1),%xmm1
mov    0x30(%rsp),%rbp
subss  (%rbx,%rbp,4),%xmm1
movss  %xmm1,0x4(%rsp)
movss  0x4(%r13,%r15,1),%xmm0
mov    0x28(%rsp),%r12
subss  (%rbx,%r12,4),%xmm0
movss  %xmm0,0x8(%rsp)
movss  0x8(%r13,%r15,1),%xmm3
mov    0x10(%rsp),%rax
subss  (%rbx,%rax,4),%xmm3
movss  %xmm3,0xc(%rsp)
mulss  %xmm0,%xmm0
mulss  %xmm1,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movaps %xmm3,%xmm0
mulss  %xmm3,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
addss  %xmm2,%xmm0
call   1030 <sqrtf@plt>
movsd  0xe1a(%rip),%xmm1
movss  0xe0a(%rip),%xmm2
divsd  %xmm0,%xmm1
xorps  %xmm0,%xmm0
cvtsd2ss %xmm1,%xmm0
movaps %xmm0,%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm1
mov    0x20(%rsp),%rax
movss  (%rbx,%rax,4),%xmm0
movss  0x4(%rsp),%xmm3
mulss  %xmm0,%xmm3
mulss  %xmm1,%xmm3
addss  (%r14,%rbp,4),%xmm3
movaps %xmm3,%xmm4
movss  0x8(%rsp),%xmm3
mulss  %xmm0,%xmm3
movss  %xmm4,(%r14,%rbp,4)
mulss  %xmm1,%xmm3
addss  (%r14,%r12,4),%xmm3
movss  %xmm3,(%r14,%r12,4)
movss  0xc(%rsp),%xmm3
mulss  %xmm0,%xmm3
mulss  %xmm1,%xmm3
mov    0x10(%rsp),%rax
addss  (%r14,%rax,4),%xmm3
movss  %xmm3,(%r14,%rax,4)
add    $0x10,%r15
cmp    $0x40000,%r15
jne    1180 <nbody_cpu+0x70>
mov    0x18(%rsp),%rax
add    $0x1,%rax
cmp    $0x4000,%rax
jne    1140 <nbody_cpu+0x30>
add    $0x38,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @nbody_cpu(float* %0, float* %1, float* %2, float* %3, float* %4, float* %5) {
%7 = alloca float*
%8 = alloca float*
%9 = alloca float*
%10 = alloca float*
%11 = alloca float*
%12 = alloca float*
%13 = alloca float
%14 = alloca float
%15 = alloca float
%16 = alloca float
%17 = alloca float
%18 = alloca float
%19 = alloca float
%20 = alloca i32
%21 = alloca i32
store float* %0, float** %7
store float* %1, float** %8
store float* %2, float** %9
store float* %3, float** %10
store float* %4, float** %11
store float* %5, float** %12
store i32 0, i32* %20
br label %22
22: ; preds = %154, %6
%23 = load i32, i32* %20
%24 = icmp ult i32 %23, 16384
br i1 %24, label %25, label %157
25: ; preds = %22
store i32 0, i32* %21
br label %26
26: ; preds = %150, %25
%27 = load i32, i32* %21
%28 = icmp ult i32 %27, 16384
br i1 %28, label %29, label %153
29: ; preds = %26
%30 = load float*, float** %7
%31 = load i32, i32* %21
%32 = mul i32 %31, 4
%33 = zext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds float, float* %30, i64 %33
%35 = load float, float* %34
%36 = load float*, float** %8
%37 = load i32, i32* %20
%38 = mul i32 %37, 4
%39 = zext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds float, float* %36, i64 %39
%41 = load float, float* %40
%42 = fsub float %35, %41
store float %42, float* %13
%43 = load float*, float** %7
%44 = load i32, i32* %21
%45 = mul i32 %44, 4
%46 = add i32 %45, 1
%47 = zext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds float, float* %43, i64 %47
%49 = load float, float* %48
%50 = load float*, float** %8
%51 = load i32, i32* %20
%52 = mul i32 %51, 4
%53 = add i32 %52, 1
%54 = zext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds float, float* %50, i64 %54
%56 = load float, float* %55
%57 = fsub float %49, %56
store float %57, float* %14
%58 = load float*, float** %7
%59 = load i32, i32* %21
%60 = mul i32 %59, 4
%61 = add i32 %60, 2
%62 = zext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 %62
%64 = load float, float* %63
%65 = load float*, float** %8
%66 = load i32, i32* %20
%67 = mul i32 %66, 4
%68 = add i32 %67, 2
%69 = zext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds float, float* %65, i64 %69
%71 = load float, float* %70
%72 = fsub float %64, %71
store float %72, float* %15
%73 = load float, float* %13
%74 = load float, float* %13
%75 = load float, float* %14
%76 = load float, float* %14
%77 = fmul float %75, %76
%78 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %73, float %74, float %77)
%79 = load float, float* %15
%80 = load float, float* %15
%81 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %79, float %80, float %78)
%82 = fadd float %81, 0x3F847AE140000000
%83 = call double @sqrtf(float %82)
%84 = fdiv double 1.000000e+00, %83
%85 = fptrunc double %84 to float
store float %85, float* %16
%86 = load float, float* %16
%87 = load float, float* %16
%88 = fmul float %86, %87
%89 = load float, float* %16
%90 = fmul float %88, %89
store float %90, float* %17
%91 = load float*, float** %8
%92 = load i32, i32* %20
%93 = mul i32 %92, 4
%94 = add i32 %93, 3
%95 = zext i32 %94 to i64
%96 = getelementptr inbounds float, float* %91, i64 %95
%97 = load float, float* %96
store float %97, float* %18
%98 = load float*, float** %12
%99 = load i32, i32* %20
%100 = mul i32 %99, 4
%101 = zext i32 %100 to i64
%102 = getelementptr inbounds float, float* %98, i64 %101
%103 = load float, float* %102
%104 = load float, float* %13
%105 = load float, float* %18
%106 = fmul float %104, %105
%107 = load float, float* %17
%108 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %106, float %107, float %103)
%109 = load float*, float** %12
%110 = load i32, i32* %20
%111 = mul i32 %110, 4
%112 = zext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds float, float* %109, i64 %112
store float %108, float* %113
%114 = load float*, float** %12
%115 = load i32, i32* %20
%116 = mul i32 %115, 4
%117 = add i32 %116, 1
%118 = zext i32 %117 to i64
%119 = getelementptr inbounds float, float* %114, i64 %118
%120 = load float, float* %119
%121 = load float, float* %14
%122 = load float, float* %18
%123 = fmul float %121, %122
%124 = load float, float* %17
%125 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %123, float %124, float %120)
%126 = load float*, float** %12
%127 = load i32, i32* %20
%128 = mul i32 %127, 4
%129 = add i32 %128, 1
%130 = zext i32 %129 to i64
%131 = getelementptr inbounds float, float* %126, i64 %130
store float %125, float* %131
%132 = load float*, float** %12
%133 = load i32, i32* %20
%134 = mul i32 %133, 4
%135 = add i32 %134, 2
%136 = zext i32 %135 to i64
%137 = getelementptr inbounds float, float* %132, i64 %136
%138 = load float, float* %137
%139 = load float, float* %15
%140 = load float, float* %18
%141 = fmul float %139, %140
%142 = load float, float* %17
%143 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %141, float %142, float %138)
%144 = load float*, float** %12
%145 = load i32, i32* %20
%146 = mul i32 %145, 4
%147 = add i32 %146, 2
%148 = zext i32 %147 to i64
%149 = getelementptr inbounds float, float* %144, i64 %148
store float %143, float* %149
br label %150
150: ; preds = %29
%151 = load i32, i32* %21
%152 = add i32 %151, 1
store i32 %152, i32* %21
br label %26
153: ; preds = %26
br label %154
154: ; preds = %153
%155 = load i32, i32* %20
%156 = add i32 %155, 1
store i32 %156, i32* %20
br label %22
157: ; preds = %22
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @nbody_cpu(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture readnone %2, float* nocapture readnone %3, float* nocapture readnone %4, float* nocapture %5) {
br label %7
7: ; preds = %6, %58
%8 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %59, %58 ]
%9 = shl i64 %8, 2
%10 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %9
%11 = or i64 %9, 1
%12 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %11
%13 = or i64 %9, 2
%14 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %13
%15 = or i64 %9, 3
%16 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %15
%17 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %9
%18 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %11
%19 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %13
br label %20
20: ; preds = %7, %20
%21 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %56, %20 ]
%22 = shl nuw nsw i64 %21, 2
%23 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %22
%24 = load float, float* %23
%25 = load float, float* %10
%26 = fsub float %24, %25
%27 = or i64 %22, 1
%28 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %27
%29 = load float, float* %28
%30 = load float, float* %12
%31 = fsub float %29, %30
%32 = or i64 %22, 2
%33 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %32
%34 = load float, float* %33
%35 = load float, float* %14
%36 = fsub float %34, %35
%37 = fmul float %31, %31
%38 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %26, float %26, float %37)
%39 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %36, float %36, float %38)
%40 = fadd float %39, 0x3F847AE140000000
%41 = tail call double @sqrtf(float %40)
%42 = fdiv double 1.000000e+00, %41
%43 = fptrunc double %42 to float
%44 = fmul float %43, %43
%45 = fmul float %44, %43
%46 = load float, float* %16
%47 = load float, float* %17
%48 = fmul float %26, %46
%49 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %48, float %45, float %47)
store float %49, float* %17
%50 = load float, float* %18
%51 = fmul float %31, %46
%52 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %51, float %45, float %50)
store float %52, float* %18
%53 = load float, float* %19
%54 = fmul float %36, %46
%55 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %54, float %45, float %53)
store float %55, float* %19
%56 = add nuw nsw i64 %21, 1
%57 = icmp eq i64 %56, 16384
br i1 %57, label %58, label %20
58: ; preds = %20
%59 = add nuw nsw i64 %8, 1
%60 = icmp eq i64 %59, 16384
br i1 %60, label %61, label %7
61: ; preds = %58
ret void
}