void matrix_mean_cov_2d(const double *X, int n, double mean[2], double cov[4]) {
  mean[0] = mean[1] = 0;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    mean[0] += X[i * 2 + 0];
    mean[1] += X[i * 2 + 1];
  }
  mean[0] /= n;
  mean[1] /= n;
  cov[0] = cov[1] = cov[3] = 0;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    double da = X[i * 2 + 0] - mean[0];
    double db = X[i * 2 + 1] - mean[1];
    cov[0] += da * da;
    cov[1] += da * db;
    cov[3] += db * db;
  }
  cov[0] /= n - 1;
  cov[1] /= n - 1;
  cov[3] /= n - 1;
  cov[2] = cov[1];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_mean_cov_2d>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    118f <matrix_mean_cov_2d+0x8f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
addsd  (%rax),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
addsd  0x8(%rax),%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1131 <matrix_mean_cov_2d+0x31>
cvtsi2sdl -0xc(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax)
cvtsi2sdl -0xc(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  0x8(%rax),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,0x18(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    12a2 <matrix_mean_cov_2d+0x1a2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
subsd  (%rax),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
subsd  0x8(%rax),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
movsd  -0x30(%rbp),%xmm0
movsd  -0x30(%rbp),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax)
movsd  -0x30(%rbp),%xmm0
movsd  -0x38(%rbp),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  0x8(%rax),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%rax)
movsd  -0x38(%rbp),%xmm0
movsd  -0x38(%rbp),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  0x18(%rax),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,0x18(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    11e5 <matrix_mean_cov_2d+0xe5>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm1
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm1
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  0x8(%rax),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm1
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  0x18(%rax),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,0x18(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  0x8(%rax),%xmm0
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  %xmm0,0x10(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_mean_cov_2d>:
xorpd  %xmm0,%xmm0
movupd %xmm0,(%rdx)
mov    %esi,%r8d
xorpd  %xmm3,%xmm3
test   %esi,%esi
jle    11a4 <matrix_mean_cov_2d+0xa4>
cmp    $0x1,%esi
jne    112e <matrix_mean_cov_2d+0x2e>
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
xorpd  %xmm2,%xmm2
test   $0x1,%r8b
jne    1181 <matrix_mean_cov_2d+0x81>
jmp    11a4 <matrix_mean_cov_2d+0xa4>
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
xorpd  %xmm2,%xmm2
nop
addsd  (%rdi,%rax,8),%xmm2
movsd  %xmm2,(%rdx)
addsd  0x8(%rdi,%rax,8),%xmm1
movsd  %xmm1,0x8(%rdx)
addsd  0x10(%rdi,%rax,8),%xmm2
movsd  %xmm2,(%rdx)
addsd  0x18(%rdi,%rax,8),%xmm1
movsd  %xmm1,0x8(%rdx)
add    $0x4,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%r9
jne    1140 <matrix_mean_cov_2d+0x40>
movapd %xmm2,%xmm3
unpcklpd %xmm1,%xmm3
test   $0x1,%r8b
je     11a4 <matrix_mean_cov_2d+0xa4>
addsd  (%rdi,%rax,8),%xmm2
shl    $0x3,%rax
movsd  %xmm2,(%rdx)
or     $0x8,%rax
addsd  (%rdi,%rax,1),%xmm1
movsd  %xmm1,0x8(%rdx)
unpcklpd %xmm1,%xmm2
movapd %xmm2,%xmm3
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2sd %esi,%xmm1
unpcklpd %xmm1,%xmm1
divpd  %xmm1,%xmm3
movupd %xmm3,(%rdx)
movq   $0x0,0x18(%rcx)
movupd %xmm0,(%rcx)
test   %esi,%esi
jle    121d <matrix_mean_cov_2d+0x11d>
shl    $0x4,%r8
xorpd  %xmm0,%xmm0
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movupd (%rdi,%rax,1),%xmm2
movupd (%rdx),%xmm3
subpd  %xmm3,%xmm2
movapd %xmm2,%xmm3
unpcklpd %xmm2,%xmm3
mulpd  %xmm2,%xmm3
addpd  %xmm3,%xmm0
movupd %xmm0,(%rcx)
unpckhpd %xmm2,%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm1
movsd  %xmm1,0x18(%rcx)
add    $0x10,%rax
cmp    %rax,%r8
jne    11e0 <matrix_mean_cov_2d+0xe0>
jmp    1221 <matrix_mean_cov_2d+0x121>
xorpd  %xmm1,%xmm1
add    $0xffffffff,%esi
xorps  %xmm2,%xmm2
cvtsi2sd %esi,%xmm2
divsd  %xmm2,%xmm1
unpcklpd %xmm2,%xmm2
divpd  %xmm2,%xmm0
movupd %xmm0,(%rcx)
movsd  %xmm1,0x18(%rcx)
movhpd %xmm0,0x10(%rcx)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix_mean_cov_2d(double* %0, i32 %1, double* %2, double* %3) {
%5 = alloca double*
%6 = alloca i32
%7 = alloca double*
%8 = alloca double*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca double
%12 = alloca double
store double* %0, double** %5
store i32 %1, i32* %6
store double* %2, double** %7
store double* %3, double** %8
%13 = load double*, double** %7
%14 = getelementptr inbounds double, double* %13, i64 1
store double 0.000000e+00, double* %14
%15 = load double*, double** %7
%16 = getelementptr inbounds double, double* %15, i64 0
store double 0.000000e+00, double* %16
store i32 0, i32* %9
br label %17
17: ; preds = %44, %4
%18 = load i32, i32* %9
%19 = load i32, i32* %6
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %47
21: ; preds = %17
%22 = load double*, double** %5
%23 = load i32, i32* %9
%24 = mul nsw i32 %23, 2
%25 = add nsw i32 %24, 0
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %26
%28 = load double, double* %27
%29 = load double*, double** %7
%30 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 0
%31 = load double, double* %30
%32 = fadd double %31, %28
store double %32, double* %30
%33 = load double*, double** %5
%34 = load i32, i32* %9
%35 = mul nsw i32 %34, 2
%36 = add nsw i32 %35, 1
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds double, double* %33, i64 %37
%39 = load double, double* %38
%40 = load double*, double** %7
%41 = getelementptr inbounds double, double* %40, i64 1
%42 = load double, double* %41
%43 = fadd double %42, %39
store double %43, double* %41
br label %44
44: ; preds = %21
%45 = load i32, i32* %9
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %9
br label %17
47: ; preds = %17
%48 = load i32, i32* %6
%49 = sitofp i32 %48 to double
%50 = load double*, double** %7
%51 = getelementptr inbounds double, double* %50, i64 0
%52 = load double, double* %51
%53 = fdiv double %52, %49
store double %53, double* %51
%54 = load i32, i32* %6
%55 = sitofp i32 %54 to double
%56 = load double*, double** %7
%57 = getelementptr inbounds double, double* %56, i64 1
%58 = load double, double* %57
%59 = fdiv double %58, %55
store double %59, double* %57
%60 = load double*, double** %8
%61 = getelementptr inbounds double, double* %60, i64 3
store double 0.000000e+00, double* %61
%62 = load double*, double** %8
%63 = getelementptr inbounds double, double* %62, i64 1
store double 0.000000e+00, double* %63
%64 = load double*, double** %8
%65 = getelementptr inbounds double, double* %64, i64 0
store double 0.000000e+00, double* %65
store i32 0, i32* %10
br label %66
66: ; preds = %111, %47
%67 = load i32, i32* %10
%68 = load i32, i32* %6
%69 = icmp slt i32 %67, %68
br i1 %69, label %70, label %114
70: ; preds = %66
%71 = load double*, double** %5
%72 = load i32, i32* %10
%73 = mul nsw i32 %72, 2
%74 = add nsw i32 %73, 0
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds double, double* %71, i64 %75
%77 = load double, double* %76
%78 = load double*, double** %7
%79 = getelementptr inbounds double, double* %78, i64 0
%80 = load double, double* %79
%81 = fsub double %77, %80
store double %81, double* %11
%82 = load double*, double** %5
%83 = load i32, i32* %10
%84 = mul nsw i32 %83, 2
%85 = add nsw i32 %84, 1
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds double, double* %82, i64 %86
%88 = load double, double* %87
%89 = load double*, double** %7
%90 = getelementptr inbounds double, double* %89, i64 1
%91 = load double, double* %90
%92 = fsub double %88, %91
store double %92, double* %12
%93 = load double, double* %11
%94 = load double, double* %11
%95 = load double*, double** %8
%96 = getelementptr inbounds double, double* %95, i64 0
%97 = load double, double* %96
%98 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %93, double %94, double %97)
store double %98, double* %96
%99 = load double, double* %11
%100 = load double, double* %12
%101 = load double*, double** %8
%102 = getelementptr inbounds double, double* %101, i64 1
%103 = load double, double* %102
%104 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %99, double %100, double %103)
store double %104, double* %102
%105 = load double, double* %12
%106 = load double, double* %12
%107 = load double*, double** %8
%108 = getelementptr inbounds double, double* %107, i64 3
%109 = load double, double* %108
%110 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %105, double %106, double %109)
store double %110, double* %108
br label %111
111: ; preds = %70
%112 = load i32, i32* %10
%113 = add nsw i32 %112, 1
store i32 %113, i32* %10
br label %66
114: ; preds = %66
%115 = load i32, i32* %6
%116 = sub nsw i32 %115, 1
%117 = sitofp i32 %116 to double
%118 = load double*, double** %8
%119 = getelementptr inbounds double, double* %118, i64 0
%120 = load double, double* %119
%121 = fdiv double %120, %117
store double %121, double* %119
%122 = load i32, i32* %6
%123 = sub nsw i32 %122, 1
%124 = sitofp i32 %123 to double
%125 = load double*, double** %8
%126 = getelementptr inbounds double, double* %125, i64 1
%127 = load double, double* %126
%128 = fdiv double %127, %124
store double %128, double* %126
%129 = load i32, i32* %6
%130 = sub nsw i32 %129, 1
%131 = sitofp i32 %130 to double
%132 = load double*, double** %8
%133 = getelementptr inbounds double, double* %132, i64 3
%134 = load double, double* %133
%135 = fdiv double %134, %131
store double %135, double* %133
%136 = load double*, double** %8
%137 = getelementptr inbounds double, double* %136, i64 1
%138 = load double, double* %137
%139 = load double*, double** %8
%140 = getelementptr inbounds double, double* %139, i64 2
store double %138, double* %140
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_mean_cov_2d(double* nocapture %0, i32 %1, double* nocapture %2, double* nocapture %3) {
%5 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 1
%6 = icmp sgt i32 %1, 0
%7 = bitcast double* %2 to i8*
br i1 %6, label %8, label %34
8: ; preds = %4
%9 = zext i32 %1 to i64
%10 = and i64 %9, 1
%11 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %11, label %18, label %12
12: ; preds = %8
%13 = and i64 %9, 4294967294
br label %47
14: ; preds = %47
%15 = insertelement <2 x double> poison, double %64, i64 0
%16 = insertelement <2 x double> %15, double %68, i64 1
%17 = shl nuw i64 %69, 1
br label %18
18: ; preds = %14, %8
%19 = phi <2 x double> [ undef, %8 ], [ %16, %14 ]
%20 = phi double [ 0.000000e+00, %8 ], [ %68, %14 ]
%21 = phi double [ 0.000000e+00, %8 ], [ %64, %14 ]
%22 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %17, %14 ]
%23 = icmp eq i64 %10, 0
br i1 %23, label %34, label %24
24: ; preds = %18
%25 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %22
%26 = load double, double* %25
%27 = fadd double %26, %21
store double %27, double* %2
%28 = or i64 %22, 1
%29 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %28
%30 = load double, double* %29
%31 = fadd double %30, %20
store double %31, double* %5
%32 = insertelement <2 x double> poison, double %27, i64 0
%33 = insertelement <2 x double> %32, double %31, i64 1
br label %34
34: ; preds = %24, %18, %4
%35 = phi <2 x double> [ zeroinitializer, %4 ], [ %19, %18 ], [ %33, %24 ]
%36 = sitofp i32 %1 to double
%37 = insertelement <2 x double> poison, double %36, i64 0
%38 = shufflevector <2 x double> %37, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%39 = fdiv <2 x double> %35, %38
%40 = bitcast double* %2 to <2 x double>*
store <2 x double> %39, <2 x double>* %40
%41 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 3
store double 0.000000e+00, double* %41
%42 = bitcast double* %3 to i8*
br i1 %6, label %43, label %72
43: ; preds = %34
%44 = zext i32 %1 to i64
%45 = bitcast double* %2 to <2 x double>*
%46 = bitcast double* %3 to <2 x double>*
br label %84
47: ; preds = %47, %12
%48 = phi double [ 0.000000e+00, %12 ], [ %68, %47 ]
%49 = phi double [ 0.000000e+00, %12 ], [ %64, %47 ]
%50 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %69, %47 ]
%51 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %70, %47 ]
%52 = shl nuw nsw i64 %50, 1
%53 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %52
%54 = load double, double* %53
%55 = fadd double %54, %49
store double %55, double* %2
%56 = or i64 %52, 1
%57 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %56
%58 = load double, double* %57
%59 = fadd double %58, %48
store double %59, double* %5
%60 = shl nuw i64 %50, 1
%61 = or i64 %60, 2
%62 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %61
%63 = load double, double* %62
%64 = fadd double %63, %55
store double %64, double* %2
%65 = or i64 %60, 3
%66 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %65
%67 = load double, double* %66
%68 = fadd double %67, %59
store double %68, double* %5
%69 = add nuw nsw i64 %50, 2
%70 = add i64 %51, 2
%71 = icmp eq i64 %70, %13
br i1 %71, label %14, label %47
72: ; preds = %84, %34
%73 = phi double [ 0.000000e+00, %34 ], [ %98, %84 ]
%74 = phi <2 x double> [ zeroinitializer, %34 ], [ %96, %84 ]
%75 = add nsw i32 %1, -1
%76 = sitofp i32 %75 to double
%77 = insertelement <2 x double> poison, double %76, i64 0
%78 = shufflevector <2 x double> %77, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%79 = fdiv <2 x double> %74, %78
%80 = bitcast double* %3 to <2 x double>*
store <2 x double> %79, <2 x double>* %80
%81 = fdiv double %73, %76
store double %81, double* %41
%82 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 2
%83 = extractelement <2 x double> %79, i64 1
store double %83, double* %82
ret void
84: ; preds = %43, %84
%85 = phi double [ 0.000000e+00, %43 ], [ %98, %84 ]
%86 = phi i64 [ 0, %43 ], [ %99, %84 ]
%87 = phi <2 x double> [ zeroinitializer, %43 ], [ %95, %84 ]
%88 = shl nuw nsw i64 %86, 1
%89 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %88
%90 = bitcast double* %89 to <2 x double>*
%91 = load <2 x double>, <2 x double>* %90
%92 = load <2 x double>, <2 x double>* %45
%93 = fsub <2 x double> %91, %92
%94 = shufflevector <2 x double> %93, <2 x double> undef, <2 x i32> zeroinitializer
%95 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %94, <2 x double> %93, <2 x double> %87)
%96 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %94, <2 x double> %93, <2 x double> %87)
store <2 x double> %96, <2 x double>* %46
%97 = extractelement <2 x double> %93, i64 1
%98 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %97, double %97, double %85)
store double %98, double* %41
%99 = add nuw nsw i64 %86, 1
%100 = icmp eq i64 %99, %44
br i1 %100, label %72, label %84
}