#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 */
void quartic(size_t width, unsigned char *state, unsigned char modulo) {
  int i;
  for (i = 0; i < width; i++) {
    unsigned char new = state[i];
    int j;
    for (j = 1; j < 4; j++) {
      new += state[i + j];
      if (modulo <= new)
        new -= modulo;
    }
    state[i] = new;
    ;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<quartic>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %dl,%al
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %al,-0x11(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movslq -0x18(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
jae    11ab <quartic+0xab>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x19(%rbp)
movl   $0x1,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x20(%rbp)
jge    118f <quartic+0x8f>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
movzbl -0x19(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x19(%rbp)
movzbl -0x11(%rbp),%eax
movzbl -0x19(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jg     117c <quartic+0x7c>
movzbl -0x11(%rbp),%ecx
movzbl -0x19(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %al,-0x19(%rbp)
jmp    1181 <quartic+0x81>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    113b <quartic+0x3b>
mov    -0x19(%rbp),%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1118 <quartic+0x18>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<quartic>:
push   %rbx
test   %rdi,%rdi
je     11d3 <quartic+0xd3>
mov    (%rsi),%r9b
movzbl %dl,%r8d
cmp    $0x10,%rdi
jae    111f <quartic+0x1f>
xor    %r11d,%r11d
jmp    11ff <quartic+0xff>
mov    %rdi,%r11
and    $0xfffffffffffffff0,%r11
movzbl %r9b,%eax
movd   %eax,%xmm0
pslldq $0xf,%xmm0
movd   %r8d,%xmm1
punpcklbw %xmm1,%xmm1
pshuflw $0x0,%xmm1,%xmm1
pshufd $0x0,%xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movdqa %xmm0,%xmm2
movdqu 0x1(%rsi,%rax,1),%xmm0
movdqu 0x2(%rsi,%rax,1),%xmm3
movdqu 0x3(%rsi,%rax,1),%xmm4
movdqa %xmm0,%xmm5
pslldq $0x1,%xmm5
psrldq $0xf,%xmm2
por    %xmm5,%xmm2
paddb  %xmm0,%xmm2
movdqa %xmm2,%xmm5
pmaxub %xmm1,%xmm5
pcmpeqb %xmm2,%xmm5
pand   %xmm1,%xmm5
psubb  %xmm5,%xmm2
paddb  %xmm3,%xmm2
movdqa %xmm2,%xmm3
pmaxub %xmm1,%xmm3
pcmpeqb %xmm2,%xmm3
pand   %xmm1,%xmm3
psubb  %xmm3,%xmm2
paddb  %xmm4,%xmm2
movdqa %xmm2,%xmm3
pmaxub %xmm1,%xmm3
pcmpeqb %xmm2,%xmm3
pand   %xmm1,%xmm3
psubb  %xmm3,%xmm2
movdqu %xmm2,(%rsi,%rax,1)
add    $0x10,%rax
cmp    %rax,%r11
jne    1150 <quartic+0x50>
cmp    %rdi,%r11
jne    11d5 <quartic+0xd5>
pop    %rbx
ret
pextrw $0x7,%xmm0,%r9d
shr    $0x8,%r9d
jmp    11ff <quartic+0xff>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
sub    %r10b,%al
mov    %al,(%rsi,%r11,1)
mov    %rcx,%r11
cmp    %rcx,%rdi
je     11d3 <quartic+0xd3>
mov    %r9d,%eax
movzbl 0x1(%rsi,%r11,1),%r9d
add    %r9b,%al
xor    %r10d,%r10d
mov    $0x0,%ecx
cmp    %dl,%al
jb     121a <quartic+0x11a>
mov    %r8d,%ecx
sub    %cl,%al
add    0x2(%rsi,%r11,1),%al
mov    $0x0,%ebx
cmp    %dl,%al
jb     122d <quartic+0x12d>
mov    %r8d,%ebx
lea    0x1(%r11),%rcx
sub    %bl,%al
add    0x3(%rsi,%r11,1),%al
cmp    %dl,%al
jb     11f0 <quartic+0xf0>
mov    %r8d,%r10d
jmp    11f0 <quartic+0xf0>

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

LLVM IR (-O2):
define void @quartic(i64 %0, i8* nocapture %1, i8 zeroext %2) {
%4 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %4, label %77, label %5
5: ; preds = %3
%6 = load i8, i8* %1
%7 = icmp ult i64 %0, 16
br i1 %7, label %48, label %8
8: ; preds = %5
%9 = and i64 %0, -16
%10 = insertelement <16 x i8> poison, i8 %6, i64 15
%11 = insertelement <16 x i8> poison, i8 %2, i64 0
%12 = shufflevector <16 x i8> %11, <16 x i8> poison, <16 x i32> zeroinitializer
br label %13
13: ; preds = %13, %8
%14 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %43, %13 ]
%15 = phi <16 x i8> [ %10, %8 ], [ %20, %13 ]
%16 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %14
%17 = or i64 %14, 1
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %17
%19 = bitcast i8* %18 to <16 x i8>*
%20 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %19
%21 = shufflevector <16 x i8> %15, <16 x i8> %20, <16 x i32> <i32 15, i32 16, i32 17, i32 18, i32 19, i32 20, i32 21, i32 22, i32 23, i32 24, i32 25, i32 26, i32 27, i32 28, i32 29, i32 30>
%22 = add <16 x i8> %20, %21
%23 = icmp ult <16 x i8> %22, %12
%24 = select <16 x i1> %23, <16 x i8> zeroinitializer, <16 x i8> %12
%25 = sub <16 x i8> %22, %24
%26 = or i64 %14, 2
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %26
%28 = bitcast i8* %27 to <16 x i8>*
%29 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %28
%30 = add <16 x i8> %29, %25
%31 = icmp ult <16 x i8> %30, %12
%32 = select <16 x i1> %31, <16 x i8> zeroinitializer, <16 x i8> %12
%33 = sub <16 x i8> %30, %32
%34 = or i64 %14, 3
%35 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %34
%36 = bitcast i8* %35 to <16 x i8>*
%37 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %36
%38 = add <16 x i8> %37, %33
%39 = icmp ult <16 x i8> %38, %12
%40 = select <16 x i1> %39, <16 x i8> zeroinitializer, <16 x i8> %12
%41 = sub <16 x i8> %38, %40
%42 = bitcast i8* %16 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %41, <16 x i8>* %42
%43 = add nuw i64 %14, 16
%44 = icmp eq i64 %43, %9
br i1 %44, label %45, label %13
45: ; preds = %13
%46 = icmp eq i64 %9, %0
%47 = extractelement <16 x i8> %20, i64 15
br i1 %46, label %77, label %48
48: ; preds = %5, %45
%49 = phi i8 [ %47, %45 ], [ %6, %5 ]
%50 = phi i64 [ %9, %45 ], [ 0, %5 ]
br label %51
51: ; preds = %48, %51
%52 = phi i8 [ %57, %51 ], [ %49, %48 ]
%53 = phi i64 [ %55, %51 ], [ %50, %48 ]
%54 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %53
%55 = add nuw nsw i64 %53, 1
%56 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %55
%57 = load i8, i8* %56
%58 = add i8 %57, %52
%59 = icmp ult i8 %58, %2
%60 = select i1 %59, i8 0, i8 %2
%61 = sub i8 %58, %60
%62 = add nuw nsw i64 %53, 2
%63 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %62
%64 = load i8, i8* %63
%65 = add i8 %64, %61
%66 = icmp ult i8 %65, %2
%67 = select i1 %66, i8 0, i8 %2
%68 = sub i8 %65, %67
%69 = add nuw nsw i64 %53, 3
%70 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %69
%71 = load i8, i8* %70
%72 = add i8 %71, %68
%73 = icmp ult i8 %72, %2
%74 = select i1 %73, i8 0, i8 %2
%75 = sub i8 %72, %74
store i8 %75, i8* %54
%76 = icmp eq i64 %55, %0
br i1 %76, label %77, label %51
77: ; preds = %51, %45, %3
ret void
}