double constant_rotating_frame_hamiltonian_3d(double t, double *pars,
                                              double *qp, int n_dim) {
  int i;
  double E = 0.;
  double Lx, Ly, Lz;
  for (i = 0; i < n_dim; i++) {
    E += 0.5 * qp[i + n_dim] * qp[i + n_dim];
  }
  Lx = qp[1] * qp[2 + n_dim] - qp[2] * qp[1 + n_dim];
  Ly = -qp[0] * qp[2 + n_dim] + qp[2] * qp[0 + n_dim];
  Lz = qp[0] * qp[1 + n_dim] - qp[1] * qp[0 + n_dim];
  return E - (pars[0] * Lx + pars[1] * Ly + pars[2] * Lz);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<constant_rotating_frame_hamiltonian_3d>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
movsd  %xmm0,-0x8(%rbp)
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x1c(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    117b <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0x7b>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  0xebc(%rip),%xmm0
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x28(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1123 <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0x23>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  0x8(%rax),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  0x10(%rax),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
movq   %xmm1,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm0
movq   %xmm0,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  0x10(%rax),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
movsd  0x8(%rax),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
movq   %xmm1,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
movsd  -0x28(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm2
movsd  -0x30(%rbp),%xmm3
mov    -0x10(%rbp),%rax
movsd  0x8(%rax),%xmm1
mulsd  -0x38(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm3,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
movsd  0x10(%rax),%xmm1
movsd  -0x40(%rbp),%xmm3
mulsd  %xmm3,%xmm1
addsd  %xmm2,%xmm1
subsd  %xmm1,%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<constant_rotating_frame_hamiltonian_3d>:
movslq %edx,%r8
test   %edx,%edx
jle    1126 <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0x26>
mov    %edx,%r9d
lea    -0x1(%r9),%rax
mov    %r9d,%r10d
and    $0x3,%r10d
cmp    $0x3,%rax
jae    1132 <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0x32>
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %ecx,%ecx
jmp    11b0 <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0xb0>
xorpd  %xmm0,%xmm0
mov    %r8,%r9
jmp    11ee <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0xee>
mov    %r9d,%eax
and    $0xfffffffc,%eax
lea    (%rsi,%r9,8),%rdx
add    $0x18,%rdx
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %ecx,%ecx
movsd  0xeb2(%rip),%xmm1
xchg   %ax,%ax
movsd  -0x18(%rdx,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x10(%rdx,%rcx,8),%xmm3
movapd %xmm2,%xmm4
mulsd  %xmm1,%xmm4
mulsd  %xmm2,%xmm4
addsd  %xmm0,%xmm4
movapd %xmm3,%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
mulsd  %xmm3,%xmm0
addsd  %xmm4,%xmm0
movsd  -0x8(%rdx,%rcx,8),%xmm2
movapd %xmm2,%xmm3
mulsd  %xmm1,%xmm3
mulsd  %xmm2,%xmm3
addsd  %xmm0,%xmm3
movsd  (%rdx,%rcx,8),%xmm2
movapd %xmm2,%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm3,%xmm0
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jne    1150 <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0x50>
test   %r10,%r10
je     11ee <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0xee>
add    %r9,%rcx
lea    (%rsi,%rcx,8),%rax
xor    %ecx,%ecx
movsd  0xe3a(%rip),%xmm1
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movapd %xmm2,%xmm3
mulsd  %xmm1,%xmm3
mulsd  %xmm2,%xmm3
addsd  %xmm3,%xmm0
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r10
jne    11d0 <constant_rotating_frame_hamiltonian_3d+0xd0>
movsd  (%rsi),%xmm1
movsd  0x8(%rsi),%xmm2
movsd  0x8(%rsi,%r8,8),%xmm3
movsd  0x10(%rsi,%r8,8),%xmm4
movsd  0x10(%rsi),%xmm5
movapd %xmm2,%xmm6
mulsd  %xmm4,%xmm6
mulsd  %xmm1,%xmm4
mulsd  %xmm3,%xmm1
mulsd  %xmm5,%xmm3
subsd  %xmm3,%xmm6
movsd  (%rsi,%r9,8),%xmm3
mulsd  %xmm3,%xmm5
subsd  %xmm4,%xmm5
mulsd  %xmm2,%xmm3
mulsd  0x8(%rdi),%xmm5
subsd  %xmm3,%xmm1
mulsd  (%rdi),%xmm6
addsd  %xmm5,%xmm6
mulsd  0x10(%rdi),%xmm1
addsd  %xmm6,%xmm1
subsd  %xmm1,%xmm0
ret

LLVM IR (-O0):
define double @constant_rotating_frame_hamiltonian_3d(double %0, double* %1, double* %2, i32 %3) {
%5 = alloca double
%6 = alloca double*
%7 = alloca double*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca double
%11 = alloca double
%12 = alloca double
%13 = alloca double
store double %0, double* %5
store double* %1, double** %6
store double* %2, double** %7
store i32 %3, i32* %8
store double 0.000000e+00, double* %10
store i32 0, i32* %9
br label %14
14: ; preds = %36, %4
%15 = load i32, i32* %9
%16 = load i32, i32* %8
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %39
18: ; preds = %14
%19 = load double*, double** %7
%20 = load i32, i32* %9
%21 = load i32, i32* %8
%22 = add nsw i32 %20, %21
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds double, double* %19, i64 %23
%25 = load double, double* %24
%26 = fmul double 5.000000e-01, %25
%27 = load double*, double** %7
%28 = load i32, i32* %9
%29 = load i32, i32* %8
%30 = add nsw i32 %28, %29
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %27, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = load double, double* %10
%35 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %26, double %33, double %34)
store double %35, double* %10
br label %36
36: ; preds = %18
%37 = load i32, i32* %9
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %9
br label %14
39: ; preds = %14
%40 = load double*, double** %7
%41 = getelementptr inbounds double, double* %40, i64 1
%42 = load double, double* %41
%43 = load double*, double** %7
%44 = load i32, i32* %8
%45 = add nsw i32 2, %44
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %46
%48 = load double, double* %47
%49 = load double*, double** %7
%50 = getelementptr inbounds double, double* %49, i64 2
%51 = load double, double* %50
%52 = load double*, double** %7
%53 = load i32, i32* %8
%54 = add nsw i32 1, %53
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds double, double* %52, i64 %55
%57 = load double, double* %56
%58 = fmul double %51, %57
%59 = fneg double %58
%60 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %42, double %48, double %59)
store double %60, double* %11
%61 = load double*, double** %7
%62 = getelementptr inbounds double, double* %61, i64 0
%63 = load double, double* %62
%64 = fneg double %63
%65 = load double*, double** %7
%66 = load i32, i32* %8
%67 = add nsw i32 2, %66
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds double, double* %65, i64 %68
%70 = load double, double* %69
%71 = load double*, double** %7
%72 = getelementptr inbounds double, double* %71, i64 2
%73 = load double, double* %72
%74 = load double*, double** %7
%75 = load i32, i32* %8
%76 = add nsw i32 0, %75
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds double, double* %74, i64 %77
%79 = load double, double* %78
%80 = fmul double %73, %79
%81 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %64, double %70, double %80)
store double %81, double* %12
%82 = load double*, double** %7
%83 = getelementptr inbounds double, double* %82, i64 0
%84 = load double, double* %83
%85 = load double*, double** %7
%86 = load i32, i32* %8
%87 = add nsw i32 1, %86
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds double, double* %85, i64 %88
%90 = load double, double* %89
%91 = load double*, double** %7
%92 = getelementptr inbounds double, double* %91, i64 1
%93 = load double, double* %92
%94 = load double*, double** %7
%95 = load i32, i32* %8
%96 = add nsw i32 0, %95
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = getelementptr inbounds double, double* %94, i64 %97
%99 = load double, double* %98
%100 = fmul double %93, %99
%101 = fneg double %100
%102 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %84, double %90, double %101)
store double %102, double* %13
%103 = load double, double* %10
%104 = load double*, double** %6
%105 = getelementptr inbounds double, double* %104, i64 0
%106 = load double, double* %105
%107 = load double, double* %11
%108 = load double*, double** %6
%109 = getelementptr inbounds double, double* %108, i64 1
%110 = load double, double* %109
%111 = load double, double* %12
%112 = fmul double %110, %111
%113 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %106, double %107, double %112)
%114 = load double*, double** %6
%115 = getelementptr inbounds double, double* %114, i64 2
%116 = load double, double* %115
%117 = load double, double* %13
%118 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %116, double %117, double %113)
%119 = fsub double %103, %118
ret double %119
}

LLVM IR (-O2):
define double @constant_rotating_frame_hamiltonian_3d(double %0, double* nocapture %1, double* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %8, label %6
6: ; preds = %4
%7 = sext i32 %3 to i64
br label %62
8: ; preds = %4
%9 = zext i32 %3 to i64
%10 = add nsw i64 %9, -1
%11 = and i64 %9, 3
%12 = icmp ult i64 %10, 3
br i1 %12, label %45, label %13
13: ; preds = %8
%14 = and i64 %9, 4294967292
br label %15
15: ; preds = %15, %13
%16 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %42, %15 ]
%17 = phi double [ 0.000000e+00, %13 ], [ %41, %15 ]
%18 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %43, %15 ]
%19 = add nuw nsw i64 %16, %9
%20 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %19
%21 = load double, double* %20
%22 = fmul double %21, 5.000000e-01
%23 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %22, double %21, double %17)
%24 = or i64 %16, 1
%25 = add nuw nsw i64 %24, %9
%26 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %25
%27 = load double, double* %26
%28 = fmul double %27, 5.000000e-01
%29 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %28, double %27, double %23)
%30 = or i64 %16, 2
%31 = add nuw nsw i64 %30, %9
%32 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = fmul double %33, 5.000000e-01
%35 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %34, double %33, double %29)
%36 = or i64 %16, 3
%37 = add nuw nsw i64 %36, %9
%38 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %37
%39 = load double, double* %38
%40 = fmul double %39, 5.000000e-01
%41 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %40, double %39, double %35)
%42 = add nuw nsw i64 %16, 4
%43 = add i64 %18, 4
%44 = icmp eq i64 %43, %14
br i1 %44, label %45, label %15
45: ; preds = %15, %8
%46 = phi double [ undef, %8 ], [ %41, %15 ]
%47 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %42, %15 ]
%48 = phi double [ 0.000000e+00, %8 ], [ %41, %15 ]
%49 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %49, label %62, label %50
50: ; preds = %45, %50
%51 = phi i64 [ %59, %50 ], [ %47, %45 ]
%52 = phi double [ %58, %50 ], [ %48, %45 ]
%53 = phi i64 [ %60, %50 ], [ 0, %45 ]
%54 = add nuw nsw i64 %51, %9
%55 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %54
%56 = load double, double* %55
%57 = fmul double %56, 5.000000e-01
%58 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %57, double %56, double %52)
%59 = add nuw nsw i64 %51, 1
%60 = add i64 %53, 1
%61 = icmp eq i64 %60, %11
br i1 %61, label %62, label %50
62: ; preds = %45, %50, %6
%63 = phi i64 [ %7, %6 ], [ %9, %50 ], [ %9, %45 ]
%64 = phi double [ 0.000000e+00, %6 ], [ %46, %45 ], [ %58, %50 ]
%65 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 1
%66 = load double, double* %65
%67 = add nsw i32 %3, 2
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %68
%70 = load double, double* %69
%71 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 2
%72 = load double, double* %71
%73 = add nsw i32 %3, 1
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %74
%76 = load double, double* %75
%77 = fneg double %72
%78 = fmul double %76, %77
%79 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %66, double %70, double %78)
%80 = load double, double* %2
%81 = fneg double %80
%82 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %63
%83 = load double, double* %82
%84 = fmul double %72, %83
%85 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %81, double %70, double %84)
%86 = fneg double %66
%87 = fmul double %83, %86
%88 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %80, double %76, double %87)
%89 = load double, double* %1
%90 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 1
%91 = load double, double* %90
%92 = fmul double %91, %85
%93 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %89, double %79, double %92)
%94 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 2
%95 = load double, double* %94
%96 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %95, double %88, double %93)
%97 = fsub double %64, %96
ret double %97
}