void histogram_calculation(unsigned char *image, int width, int height,
                           unsigned int *histogram) {
  int x, y;
  for (y = 0; y < height; y++) {
    for (x = 0; x < width; x++) {
      unsigned int index = image[y * width + x];
      histogram[index]++;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<histogram_calculation>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1181 <histogram_calculation+0x81>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    116e <histogram_calculation+0x6e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    112c <histogram_calculation+0x2c>
jmp    1173 <histogram_calculation+0x73>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1119 <histogram_calculation+0x19>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<histogram_calculation>:
push   %r14
push   %rbx
test   %edx,%edx
jle    1174 <histogram_calculation+0x74>
movslq %esi,%r10
mov    %edx,%r9d
mov    %r10d,%r8d
mov    %r8d,%r14d
and    $0xfffffffe,%r14d
lea    0x1(%rdi),%rax
xor    %r11d,%r11d
jmp    112c <histogram_calculation+0x2c>
add    $0x1,%r11
add    %r10,%rax
cmp    %r9,%r11
je     1174 <histogram_calculation+0x74>
test   %esi,%esi
jle    1120 <histogram_calculation+0x20>
xor    %ebx,%ebx
cmp    $0x1,%esi
je     115a <histogram_calculation+0x5a>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movzbl -0x1(%rax,%rbx,1),%edx
addl   $0x1,(%rcx,%rdx,4)
movzbl (%rax,%rbx,1),%edx
addl   $0x1,(%rcx,%rdx,4)
add    $0x2,%rbx
cmp    %rbx,%r14
jne    1140 <histogram_calculation+0x40>
test   $0x1,%r8b
je     1120 <histogram_calculation+0x20>
mov    %r11,%rdx
imul   %r10,%rdx
add    %rdx,%rbx
movzbl (%rdi,%rbx,1),%edx
addl   $0x1,(%rcx,%rdx,4)
jmp    1120 <histogram_calculation+0x20>
pop    %rbx
pop    %r14
ret

LLVM IR (-O0):
define void @histogram_calculation(i8* %0, i32 %1, i32 %2, i32* %3) {
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i8* %0, i8** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32* %3, i32** %8
store i32 0, i32* %10
br label %12
12: ; preds = %42, %4
%13 = load i32, i32* %10
%14 = load i32, i32* %7
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %45
16: ; preds = %12
store i32 0, i32* %9
br label %17
17: ; preds = %38, %16
%18 = load i32, i32* %9
%19 = load i32, i32* %6
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %41
21: ; preds = %17
%22 = load i8*, i8** %5
%23 = load i32, i32* %10
%24 = load i32, i32* %6
%25 = mul nsw i32 %23, %24
%26 = load i32, i32* %9
%27 = add nsw i32 %25, %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %22, i64 %28
%30 = load i8, i8* %29
%31 = zext i8 %30 to i32
store i32 %31, i32* %11
%32 = load i32*, i32** %8
%33 = load i32, i32* %11
%34 = zext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = add i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %35
br label %38
38: ; preds = %21
%39 = load i32, i32* %9
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %9
br label %17
41: ; preds = %17
br label %42
42: ; preds = %41
%43 = load i32, i32* %10
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %10
br label %12
45: ; preds = %12
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @histogram_calculation(i8* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32* nocapture %3) {
%5 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %5, label %6, label %53
6: ; preds = %4
%7 = icmp sgt i32 %1, 0
%8 = sext i32 %1 to i64
%9 = zext i32 %2 to i64
%10 = zext i32 %1 to i64
%11 = and i64 %10, 1
%12 = icmp eq i32 %1, 1
%13 = and i64 %10, 4294967294
%14 = icmp eq i64 %11, 0
br label %15
15: ; preds = %6, %50
%16 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %51, %50 ]
br i1 %7, label %17, label %50
17: ; preds = %15
%18 = mul nsw i64 %16, %8
br i1 %12, label %40, label %19
19: ; preds = %17, %19
%20 = phi i64 [ %37, %19 ], [ 0, %17 ]
%21 = phi i64 [ %38, %19 ], [ 0, %17 ]
%22 = add nsw i64 %20, %18
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %22
%24 = load i8, i8* %23
%25 = zext i8 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = add i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %26
%29 = or i64 %20, 1
%30 = add nsw i64 %29, %18
%31 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %30
%32 = load i8, i8* %31
%33 = zext i8 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = add i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %34
%37 = add nuw nsw i64 %20, 2
%38 = add i64 %21, 2
%39 = icmp eq i64 %38, %13
br i1 %39, label %40, label %19
40: ; preds = %19, %17
%41 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %37, %19 ]
br i1 %14, label %50, label %42
42: ; preds = %40
%43 = add nsw i64 %41, %18
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %43
%45 = load i8, i8* %44
%46 = zext i8 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = add i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %47
br label %50
50: ; preds = %42, %40, %15
%51 = add nuw nsw i64 %16, 1
%52 = icmp eq i64 %51, %9
br i1 %52, label %53, label %15
53: ; preds = %50, %4
ret void
}