void normalize4_c(float v[4], float d[4]) {
  float b, c, x;
  union {
    float f;
    int i;
  } a;
  x = v[0] * v[0];
  x += v[1] * v[1];
  x += v[2] * v[2];
  x += v[3] * v[3];
  a.f = x;
  a.i = 0x5F3759DF - (a.i >> 1);
  c = x * a.f;
  b = (3.0f - c * a.f) * 0.5;
  a.f = a.f * b;
  c = x * a.f;
  b = (3.0f - c * a.f) * 0.5;
  a.f = a.f * b;
  d[0] = v[0] * a.f;
  d[1] = v[1] * a.f;
  d[2] = v[2] * a.f;
  d[3] = v[3] * a.f;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<normalize4_c>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mulss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm2
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm2
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sar    $0x1,%ecx
mov    $0x5f3759df,%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm1
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
mulss  %xmm1,%xmm0
movss  0xe2f(%rip),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  0xe17(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mulss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm1
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
mulss  %xmm1,%xmm0
movss  0xdd1(%rip),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  0xdb9(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mulss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0xc(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<normalize4_c>:
movss  (%rdi),%xmm0
movss  0x4(%rdi),%xmm1
movaps %xmm0,%xmm2
mulss  %xmm0,%xmm2
mulss  %xmm1,%xmm1
addss  %xmm2,%xmm1
movss  0x8(%rdi),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm2
addss  %xmm1,%xmm2
movss  0xc(%rdi),%xmm1
mulss  %xmm1,%xmm1
addss  %xmm2,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
sar    %eax
mov    $0x5f3759df,%ecx
sub    %eax,%ecx
movd   %ecx,%xmm2
movaps %xmm1,%xmm3
mulss  %xmm2,%xmm3
mulss  %xmm2,%xmm3
movss  0xeaa(%rip),%xmm4
movaps %xmm4,%xmm5
subss  %xmm3,%xmm5
movss  0xe9f(%rip),%xmm3
mulss  %xmm3,%xmm5
mulss  %xmm2,%xmm5
mulss  %xmm5,%xmm1
mulss  %xmm5,%xmm1
subss  %xmm1,%xmm4
mulss  %xmm3,%xmm4
mulss  %xmm5,%xmm4
mulss  %xmm4,%xmm0
movss  %xmm0,(%rsi)
movss  0x4(%rdi),%xmm0
mulss  %xmm4,%xmm0
movss  %xmm0,0x4(%rsi)
movss  0x8(%rdi),%xmm0
mulss  %xmm4,%xmm0
movss  %xmm0,0x8(%rsi)
mulss  0xc(%rdi),%xmm4
movss  %xmm4,0xc(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
%union.anon = type { float }
define void @normalize4_c(float* %0, float* %1) {
%3 = alloca float*
%4 = alloca float*
%5 = alloca float
%6 = alloca float
%7 = alloca float
%8 = alloca %union.anon
store float* %0, float** %3
store float* %1, float** %4
%9 = load float*, float** %3
%10 = getelementptr inbounds float, float* %9, i64 0
%11 = load float, float* %10
%12 = load float*, float** %3
%13 = getelementptr inbounds float, float* %12, i64 0
%14 = load float, float* %13
%15 = fmul float %11, %14
store float %15, float* %7
%16 = load float*, float** %3
%17 = getelementptr inbounds float, float* %16, i64 1
%18 = load float, float* %17
%19 = load float*, float** %3
%20 = getelementptr inbounds float, float* %19, i64 1
%21 = load float, float* %20
%22 = load float, float* %7
%23 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %18, float %21, float %22)
store float %23, float* %7
%24 = load float*, float** %3
%25 = getelementptr inbounds float, float* %24, i64 2
%26 = load float, float* %25
%27 = load float*, float** %3
%28 = getelementptr inbounds float, float* %27, i64 2
%29 = load float, float* %28
%30 = load float, float* %7
%31 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %26, float %29, float %30)
store float %31, float* %7
%32 = load float*, float** %3
%33 = getelementptr inbounds float, float* %32, i64 3
%34 = load float, float* %33
%35 = load float*, float** %3
%36 = getelementptr inbounds float, float* %35, i64 3
%37 = load float, float* %36
%38 = load float, float* %7
%39 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %34, float %37, float %38)
store float %39, float* %7
%40 = load float, float* %7
%41 = bitcast %union.anon* %8 to float*
store float %40, float* %41
%42 = bitcast %union.anon* %8 to i32*
%43 = load i32, i32* %42
%44 = ashr i32 %43, 1
%45 = sub nsw i32 1597463007, %44
%46 = bitcast %union.anon* %8 to i32*
store i32 %45, i32* %46
%47 = load float, float* %7
%48 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%49 = load float, float* %48
%50 = fmul float %47, %49
store float %50, float* %6
%51 = load float, float* %6
%52 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%53 = load float, float* %52
%54 = fneg float %51
%55 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %54, float %53, float 3.000000e+00)
%56 = fpext float %55 to double
%57 = fmul double %56, 5.000000e-01
%58 = fptrunc double %57 to float
store float %58, float* %5
%59 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%60 = load float, float* %59
%61 = load float, float* %5
%62 = fmul float %60, %61
%63 = bitcast %union.anon* %8 to float*
store float %62, float* %63
%64 = load float, float* %7
%65 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%66 = load float, float* %65
%67 = fmul float %64, %66
store float %67, float* %6
%68 = load float, float* %6
%69 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%70 = load float, float* %69
%71 = fneg float %68
%72 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %71, float %70, float 3.000000e+00)
%73 = fpext float %72 to double
%74 = fmul double %73, 5.000000e-01
%75 = fptrunc double %74 to float
store float %75, float* %5
%76 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%77 = load float, float* %76
%78 = load float, float* %5
%79 = fmul float %77, %78
%80 = bitcast %union.anon* %8 to float*
store float %79, float* %80
%81 = load float*, float** %3
%82 = getelementptr inbounds float, float* %81, i64 0
%83 = load float, float* %82
%84 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%85 = load float, float* %84
%86 = fmul float %83, %85
%87 = load float*, float** %4
%88 = getelementptr inbounds float, float* %87, i64 0
store float %86, float* %88
%89 = load float*, float** %3
%90 = getelementptr inbounds float, float* %89, i64 1
%91 = load float, float* %90
%92 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%93 = load float, float* %92
%94 = fmul float %91, %93
%95 = load float*, float** %4
%96 = getelementptr inbounds float, float* %95, i64 1
store float %94, float* %96
%97 = load float*, float** %3
%98 = getelementptr inbounds float, float* %97, i64 2
%99 = load float, float* %98
%100 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%101 = load float, float* %100
%102 = fmul float %99, %101
%103 = load float*, float** %4
%104 = getelementptr inbounds float, float* %103, i64 2
store float %102, float* %104
%105 = load float*, float** %3
%106 = getelementptr inbounds float, float* %105, i64 3
%107 = load float, float* %106
%108 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%109 = load float, float* %108
%110 = fmul float %107, %109
%111 = load float*, float** %4
%112 = getelementptr inbounds float, float* %111, i64 3
store float %110, float* %112
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @normalize4_c(float* nocapture %0, float* nocapture writeonly %1) {
%3 = load float, float* %0
%4 = fmul float %3, %3
%5 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%6 = load float, float* %5
%7 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %6, float %6, float %4)
%8 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%9 = load float, float* %8
%10 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %9, float %9, float %7)
%11 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%12 = load float, float* %11
%13 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %12, float %12, float %10)
%14 = bitcast float %13 to i32
%15 = ashr i32 %14, 1
%16 = sub nsw i32 1597463007, %15
%17 = bitcast i32 %16 to float
%18 = fneg float %13
%19 = fmul float %18, %17
%20 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %19, float %17, float 3.000000e+00)
%21 = fmul float %20, 5.000000e-01
%22 = fmul float %21, %17
%23 = fmul float %22, %18
%24 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %23, float %22, float 3.000000e+00)
%25 = fmul float %24, 5.000000e-01
%26 = fmul float %22, %25
%27 = fmul float %3, %26
store float %27, float* %1
%28 = load float, float* %5
%29 = fmul float %28, %26
%30 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
store float %29, float* %30
%31 = load float, float* %8
%32 = fmul float %31, %26
%33 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
store float %32, float* %33
%34 = load float, float* %11
%35 = fmul float %34, %26
%36 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 3
store float %35, float* %36
ret void
}