double sum(const float *restrict p, int order) {
  switch (order) {
  case 0:
    return p[0];
  case 1:
    return p[0] + p[1];
  case 2:
    return (p[0] + p[1]) + (p[2] + p[3]);
  default:
    order -= 1;
    return sum(p, order) + sum(p + (1 << order), order);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
test   %eax,%eax
je     1154 <sum+0x44>
jmp    1132 <sum+0x22>
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
je     116a <sum+0x5a>
jmp    1143 <sum+0x33>
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
je     1189 <sum+0x79>
jmp    11be <sum+0xae>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x8(%rbp)
jmp    1208 <sum+0xf8>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
addss  0x4(%rax),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x8(%rbp)
jmp    1208 <sum+0xf8>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
addss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
addss  0xc(%rax),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x8(%rbp)
jmp    1208 <sum+0xf8>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
call   1030 <sum@plt>
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
call   1030 <sum@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movsd  -0x20(%rbp),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x8(%rbp)
movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sum>:
push   %rbp
push   %rbx
push   %rax
mov    %rdi,%rbx
cmp    $0x2,%esi
je     112c <sum+0x1c>
mov    %esi,%ebp
cmp    $0x1,%esi
je     114d <sum+0x3d>
test   %ebp,%ebp
jne    115c <sum+0x4c>
movss  (%rbx),%xmm0
jmp    1156 <sum+0x46>
movsd  0x4(%rbx),%xmm0
movss  0xc(%rbx),%xmm1
movss  (%rbx),%xmm2
unpcklps %xmm1,%xmm2
addps  %xmm0,%xmm2
movaps %xmm2,%xmm0
shufps $0x55,%xmm2,%xmm0
addss  %xmm2,%xmm0
jmp    1156 <sum+0x46>
movss  (%rbx),%xmm0
addss  0x4(%rbx),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
jmp    1189 <sum+0x79>
add    $0xffffffff,%ebp
mov    %rbx,%rdi
mov    %ebp,%esi
call   1030 <sum@plt>
mov    $0x1,%eax
mov    %ebp,%ecx
shl    %cl,%eax
movsd  %xmm0,(%rsp)
cltq
lea    (%rbx,%rax,4),%rdi
mov    %ebp,%esi
call   1030 <sum@plt>
addsd  (%rsp),%xmm0
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define double @sum(float* noalias %0, i32 %1) {
%3 = alloca double
%4 = alloca float*
%5 = alloca i32
store float* %0, float** %4
store i32 %1, i32* %5
%6 = load i32, i32* %5
switch i32 %6, label %38 [
i32 0, label %7
i32 1, label %12
i32 2, label %21
]
7: ; preds = %2
%8 = load float*, float** %4
%9 = getelementptr inbounds float, float* %8, i64 0
%10 = load float, float* %9
%11 = fpext float %10 to double
store double %11, double* %3
br label %52
12: ; preds = %2
%13 = load float*, float** %4
%14 = getelementptr inbounds float, float* %13, i64 0
%15 = load float, float* %14
%16 = load float*, float** %4
%17 = getelementptr inbounds float, float* %16, i64 1
%18 = load float, float* %17
%19 = fadd float %15, %18
%20 = fpext float %19 to double
store double %20, double* %3
br label %52
21: ; preds = %2
%22 = load float*, float** %4
%23 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 0
%24 = load float, float* %23
%25 = load float*, float** %4
%26 = getelementptr inbounds float, float* %25, i64 1
%27 = load float, float* %26
%28 = fadd float %24, %27
%29 = load float*, float** %4
%30 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 2
%31 = load float, float* %30
%32 = load float*, float** %4
%33 = getelementptr inbounds float, float* %32, i64 3
%34 = load float, float* %33
%35 = fadd float %31, %34
%36 = fadd float %28, %35
%37 = fpext float %36 to double
store double %37, double* %3
br label %52
38: ; preds = %2
%39 = load i32, i32* %5
%40 = sub nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %5
%41 = load float*, float** %4
%42 = load i32, i32* %5
%43 = call double @sum(float* %41, i32 %42)
%44 = load float*, float** %4
%45 = load i32, i32* %5
%46 = shl i32 1, %45
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds float, float* %44, i64 %47
%49 = load i32, i32* %5
%50 = call double @sum(float* %48, i32 %49)
%51 = fadd double %43, %50
store double %51, double* %3
br label %52
52: ; preds = %38, %21, %12, %7
%53 = load double, double* %3
ret double %53
}

LLVM IR (-O2):
define double @sum(float* noalias %0, i32 %1) {
switch i32 %1, label %28 [
i32 0, label %3
i32 1, label %6
i32 2, label %12
]
3: ; preds = %2
%4 = load float, float* %0
%5 = fpext float %4 to double
br label %26
6: ; preds = %2
%7 = load float, float* %0
%8 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%9 = load float, float* %8
%10 = fadd float %7, %9
%11 = fpext float %10 to double
br label %26
12: ; preds = %2
%13 = load float, float* %0
%14 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%15 = bitcast float* %14 to <2 x float>*
%16 = load <2 x float>, <2 x float>* %15
%17 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%18 = load float, float* %17
%19 = insertelement <2 x float> poison, float %13, i64 0
%20 = insertelement <2 x float> %19, float %18, i64 1
%21 = fadd <2 x float> %16, %20
%22 = shufflevector <2 x float> %21, <2 x float> poison, <2 x i32> <i32 1, i32 undef>
%23 = fadd <2 x float> %21, %22
%24 = extractelement <2 x float> %23, i64 0
%25 = fpext float %24 to double
br label %26
26: ; preds = %3, %6, %12, %28
%27 = phi double [ %35, %28 ], [ %25, %12 ], [ %11, %6 ], [ %5, %3 ]
ret double %27
28: ; preds = %2
%29 = add nsw i32 %1, -1
%30 = tail call double @sum(float* %0, i32 %29)
%31 = shl nuw i32 1, %29
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %32
%34 = tail call double @sum(float* %33, i32 %29)
%35 = fadd double %30, %34
br label %26
}