#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 */
float exp(float);
void softmax(float *out, int sh_out) {
  int i;
  float max_val, sum;
  max_val = out[0];
  for (i = 1; i < sh_out; i++) {
    if (out[i] > max_val)
      max_val = out[i];
  }
  sum = 0.0;
  for (i = 0; i < sh_out; i++) {
    out[i] = exp(out[i] - max_val);
    sum += out[i];
  }
  for (i = 0; i < sh_out; i++) {
    out[i] /= sum;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<softmax>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
movl   $0x1,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    117b <softmax+0x6b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
ucomiss -0x14(%rbp),%xmm0
jbe    1168 <softmax+0x58>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
jmp    116d <softmax+0x5d>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1133 <softmax+0x23>
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11df <softmax+0xcf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
subss  -0x14(%rbp),%xmm0
call   1030 <exp@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
addss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    118a <softmax+0x7a>
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    121b <softmax+0x10b>
movss  -0x18(%rbp),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    11e6 <softmax+0xd6>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<softmax>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%rbx
movss  (%rdi),%xmm0
mov    %esi,%r15d
movaps %xmm0,%xmm2
cmp    $0x2,%esi
jl     11c5 <softmax+0xb5>
lea    -0x1(%r15),%rdx
lea    -0x2(%r15),%rcx
mov    %edx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rcx
jae    1150 <softmax+0x40>
mov    $0x1,%ecx
movaps %xmm0,%xmm1
jmp    1195 <softmax+0x85>
and    $0xfffffffffffffffc,%rdx
xor    %ecx,%ecx
movaps %xmm0,%xmm1
nopl   0x0(%rax)
movss  0x4(%rbx,%rcx,4),%xmm2
maxss  %xmm1,%xmm2
movss  0x8(%rbx,%rcx,4),%xmm1
maxss  %xmm2,%xmm1
movss  0xc(%rbx,%rcx,4),%xmm2
maxss  %xmm1,%xmm2
movss  0x10(%rbx,%rcx,4),%xmm1
maxss  %xmm2,%xmm1
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rdx
jne    1160 <softmax+0x50>
add    $0x1,%rcx
movaps %xmm1,%xmm2
test   %rax,%rax
je     11c5 <softmax+0xb5>
lea    (%rbx,%rcx,4),%rcx
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movss  (%rcx,%rdx,4),%xmm2
maxss  %xmm1,%xmm2
add    $0x1,%rdx
movaps %xmm2,%xmm1
cmp    %rdx,%rax
jne    11b0 <softmax+0xa0>
test   %r14d,%r14d
jle    12c7 <softmax+0x1b7>
movss  %xmm2,0xc(%rsp)
subss  %xmm2,%xmm0
call   1030 <exp@plt>
movss  %xmm0,(%rbx)
xorps  %xmm3,%xmm3
addss  %xmm0,%xmm3
cmp    $0x1,%r14d
je     122c <softmax+0x11c>
mov    $0x1,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movaps %xmm3,0x10(%rsp)
movss  (%rbx,%rbp,4),%xmm0
subss  0xc(%rsp),%xmm0
call   1030 <exp@plt>
movaps 0x10(%rsp),%xmm3
movss  %xmm0,(%rbx,%rbp,4)
addss  %xmm0,%xmm3
add    $0x1,%rbp
cmp    %rbp,%r15
jne    1200 <softmax+0xf0>
test   %r14d,%r14d
jle    12c7 <softmax+0x1b7>
cmp    $0x4,%r14d
jae    123f <softmax+0x12f>
xor    %eax,%eax
jmp    12b0 <softmax+0x1a0>
mov    %r15d,%eax
and    $0xfffffffc,%eax
movaps %xmm3,%xmm0
shufps $0x0,%xmm3,%xmm0
lea    -0x4(%rax),%rdx
mov    %rdx,%rcx
shr    $0x2,%rcx
add    $0x1,%rcx
test   %rdx,%rdx
je     12d2 <softmax+0x1c2>
mov    %rcx,%rsi
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax)
movups (%rbx,%rdx,4),%xmm1
movups 0x10(%rbx,%rdx,4),%xmm2
divps  %xmm0,%xmm1
movups %xmm1,(%rbx,%rdx,4)
divps  %xmm0,%xmm2
movups %xmm2,0x10(%rbx,%rdx,4)
add    $0x8,%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%rsi
jne    1270 <softmax+0x160>
test   $0x1,%cl
je     12a2 <softmax+0x192>
movups (%rbx,%rdx,4),%xmm1
divps  %xmm0,%xmm1
movups %xmm1,(%rbx,%rdx,4)
cmp    %r15,%rax
je     12c7 <softmax+0x1b7>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movss  (%rbx,%rax,4),%xmm0
divss  %xmm3,%xmm0
movss  %xmm0,(%rbx,%rax,4)
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r15
jne    12b0 <softmax+0x1a0>
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
xor    %edx,%edx
test   $0x1,%cl
jne    1297 <softmax+0x187>
jmp    12a2 <softmax+0x192>

LLVM IR (-O0):
define void @softmax(float* %0, i32 %1) {
%3 = alloca float*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca float
%7 = alloca float
store float* %0, float** %3
store i32 %1, i32* %4
%8 = load float*, float** %3
%9 = getelementptr inbounds float, float* %8, i64 0
%10 = load float, float* %9
store float %10, float* %6
store i32 1, i32* %5
br label %11
11: ; preds = %30, %2
%12 = load i32, i32* %5
%13 = load i32, i32* %4
%14 = icmp slt i32 %12, %13
br i1 %14, label %15, label %33
15: ; preds = %11
%16 = load float*, float** %3
%17 = load i32, i32* %5
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds float, float* %16, i64 %18
%20 = load float, float* %19
%21 = load float, float* %6
%22 = fcmp ogt float %20, %21
br i1 %22, label %23, label %29
23: ; preds = %15
%24 = load float*, float** %3
%25 = load i32, i32* %5
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds float, float* %24, i64 %26
%28 = load float, float* %27
store float %28, float* %6
br label %29
29: ; preds = %23, %15
br label %30
30: ; preds = %29
%31 = load i32, i32* %5
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %5
br label %11
33: ; preds = %11
store float 0.000000e+00, float* %7
store i32 0, i32* %5
br label %34
34: ; preds = %58, %33
%35 = load i32, i32* %5
%36 = load i32, i32* %4
%37 = icmp slt i32 %35, %36
br i1 %37, label %38, label %61
38: ; preds = %34
%39 = load float*, float** %3
%40 = load i32, i32* %5
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds float, float* %39, i64 %41
%43 = load float, float* %42
%44 = load float, float* %6
%45 = fsub float %43, %44
%46 = call float @exp(float %45)
%47 = load float*, float** %3
%48 = load i32, i32* %5
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds float, float* %47, i64 %49
store float %46, float* %50
%51 = load float*, float** %3
%52 = load i32, i32* %5
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds float, float* %51, i64 %53
%55 = load float, float* %54
%56 = load float, float* %7
%57 = fadd float %56, %55
store float %57, float* %7
br label %58
58: ; preds = %38
%59 = load i32, i32* %5
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %5
br label %34
61: ; preds = %34
store i32 0, i32* %5
br label %62
62: ; preds = %74, %61
%63 = load i32, i32* %5
%64 = load i32, i32* %4
%65 = icmp slt i32 %63, %64
br i1 %65, label %66, label %77
66: ; preds = %62
%67 = load float, float* %7
%68 = load float*, float** %3
%69 = load i32, i32* %5
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds float, float* %68, i64 %70
%72 = load float, float* %71
%73 = fdiv float %72, %67
store float %73, float* %71
br label %74
74: ; preds = %66
%75 = load i32, i32* %5
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %5
br label %62
77: ; preds = %62
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @softmax(float* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = load float, float* %0
%4 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %4, label %5, label %29
5: ; preds = %2
%6 = zext i32 %1 to i64
%7 = add nsw i64 %6, -1
%8 = add nsw i64 %6, -2
%9 = and i64 %7, 3
%10 = icmp ult i64 %8, 3
br i1 %10, label %13, label %11
11: ; preds = %5
%12 = and i64 %7, -4
br label %38
13: ; preds = %38, %5
%14 = phi float [ undef, %5 ], [ %60, %38 ]
%15 = phi i64 [ 1, %5 ], [ %61, %38 ]
%16 = phi float [ %3, %5 ], [ %60, %38 ]
%17 = icmp eq i64 %9, 0
br i1 %17, label %29, label %18
18: ; preds = %13, %18
%19 = phi i64 [ %26, %18 ], [ %15, %13 ]
%20 = phi float [ %25, %18 ], [ %16, %13 ]
%21 = phi i64 [ %27, %18 ], [ 0, %13 ]
%22 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %19
%23 = load float, float* %22
%24 = fcmp ogt float %23, %20
%25 = select i1 %24, float %23, float %20
%26 = add nuw nsw i64 %19, 1
%27 = add i64 %21, 1
%28 = icmp eq i64 %27, %9
br i1 %28, label %29, label %18
29: ; preds = %13, %18, %2
%30 = phi float [ %3, %2 ], [ %14, %13 ], [ %25, %18 ]
%31 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %31, label %32, label %128
32: ; preds = %29
%33 = zext i32 %1 to i64
%34 = fsub float %3, %30
%35 = tail call float @exp(float %34)
store float %35, float* %0
%36 = fadd float %35, 0.000000e+00
%37 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %37, label %64, label %110
38: ; preds = %38, %11
%39 = phi i64 [ 1, %11 ], [ %61, %38 ]
%40 = phi float [ %3, %11 ], [ %60, %38 ]
%41 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %62, %38 ]
%42 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %39
%43 = load float, float* %42
%44 = fcmp ogt float %43, %40
%45 = select i1 %44, float %43, float %40
%46 = add nuw nsw i64 %39, 1
%47 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %46
%48 = load float, float* %47
%49 = fcmp ogt float %48, %45
%50 = select i1 %49, float %48, float %45
%51 = add nuw nsw i64 %39, 2
%52 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %51
%53 = load float, float* %52
%54 = fcmp ogt float %53, %50
%55 = select i1 %54, float %53, float %50
%56 = add nuw nsw i64 %39, 3
%57 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %56
%58 = load float, float* %57
%59 = fcmp ogt float %58, %55
%60 = select i1 %59, float %58, float %55
%61 = add nuw nsw i64 %39, 4
%62 = add i64 %41, 4
%63 = icmp eq i64 %62, %12
br i1 %63, label %13, label %38
64: ; preds = %110, %32
%65 = phi float [ %36, %32 ], [ %118, %110 ]
br i1 %31, label %66, label %128
66: ; preds = %64
%67 = zext i32 %1 to i64
%68 = icmp ult i32 %1, 4
br i1 %68, label %108, label %69
69: ; preds = %66
%70 = and i64 %33, 4294967292
%71 = insertelement <4 x float> poison, float %65, i64 0
%72 = shufflevector <4 x float> %71, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%73 = add nsw i64 %70, -4
%74 = lshr exact i64 %73, 2
%75 = add nuw nsw i64 %74, 1
%76 = and i64 %75, 1
%77 = icmp eq i64 %73, 0
br i1 %77, label %97, label %78
78: ; preds = %69
%79 = and i64 %75, 9223372036854775806
br label %80
80: ; preds = %80, %78
%81 = phi i64 [ 0, %78 ], [ %94, %80 ]
%82 = phi i64 [ 0, %78 ], [ %95, %80 ]
%83 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %81
%84 = bitcast float* %83 to <4 x float>*
%85 = load <4 x float>, <4 x float>* %84
%86 = fdiv <4 x float> %85, %72
%87 = bitcast float* %83 to <4 x float>*
store <4 x float> %86, <4 x float>* %87
%88 = or i64 %81, 4
%89 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %88
%90 = bitcast float* %89 to <4 x float>*
%91 = load <4 x float>, <4 x float>* %90
%92 = fdiv <4 x float> %91, %72
%93 = bitcast float* %89 to <4 x float>*
store <4 x float> %92, <4 x float>* %93
%94 = add nuw i64 %81, 8
%95 = add i64 %82, 2
%96 = icmp eq i64 %95, %79
br i1 %96, label %97, label %80
97: ; preds = %80, %69
%98 = phi i64 [ 0, %69 ], [ %94, %80 ]
%99 = icmp eq i64 %76, 0
br i1 %99, label %106, label %100
100: ; preds = %97
%101 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %98
%102 = bitcast float* %101 to <4 x float>*
%103 = load <4 x float>, <4 x float>* %102
%104 = fdiv <4 x float> %103, %72
%105 = bitcast float* %101 to <4 x float>*
store <4 x float> %104, <4 x float>* %105
br label %106
106: ; preds = %97, %100
%107 = icmp eq i64 %70, %33
br i1 %107, label %128, label %108
108: ; preds = %66, %106
%109 = phi i64 [ 0, %66 ], [ %70, %106 ]
br label %121
110: ; preds = %32, %110
%111 = phi i64 [ %119, %110 ], [ 1, %32 ]
%112 = phi float [ %118, %110 ], [ %36, %32 ]
%113 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %111
%114 = load float, float* %113
%115 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %111
%116 = fsub float %114, %30
%117 = tail call float @exp(float %116)
store float %117, float* %115
%118 = fadd float %112, %117
%119 = add nuw nsw i64 %111, 1
%120 = icmp eq i64 %119, %33
br i1 %120, label %64, label %110
121: ; preds = %108, %121
%122 = phi i64 [ %126, %121 ], [ %109, %108 ]
%123 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %122
%124 = load float, float* %123
%125 = fdiv float %124, %65
store float %125, float* %123
%126 = add nuw nsw i64 %122, 1
%127 = icmp eq i64 %126, %67
br i1 %127, label %128, label %121
128: ; preds = %121, %106, %29, %64
ret void
}