void QuatToMat(const float q[4], float m[3][3]) {
  float wx, wy, wz;
  float xx, yy, yz;
  float xy, xz, zz;
  float x2, y2, z2;
  x2 = q[0] + q[0];
  y2 = q[1] + q[1];
  z2 = q[2] + q[2];
  xx = q[0] * x2;
  xy = q[0] * y2;
  xz = q[0] * z2;
  yy = q[1] * y2;
  yz = q[1] * z2;
  zz = q[2] * z2;
  wx = q[3] * x2;
  wy = q[3] * y2;
  wz = q[3] * z2;
  m[0][0] = 1.0 - (yy + zz);
  m[0][1] = xy - wz;
  m[0][2] = xz + wy;
  m[1][0] = xy + wz;
  m[1][1] = 1.0 - (xx + zz);
  m[1][2] = yz - wx;
  m[2][0] = xz - wy;
  m[2][1] = yz + wx;
  m[2][2] = 1.0 - (xx + yy);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<QuatToMat>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
addss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
addss  0x4(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
addss  0x8(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x40(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mulss  -0x38(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mulss  -0x3c(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mulss  -0x40(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  -0x3c(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  -0x40(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
mulss  -0x40(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x34(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
mulss  -0x38(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
mulss  -0x3c(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
mulss  -0x40(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
movss  -0x24(%rbp),%xmm0
addss  -0x34(%rbp),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm1
movsd  0xdf3(%rip),%xmm0
subsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
subss  -0x1c(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
movss  -0x30(%rbp),%xmm0
addss  -0x18(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
addss  -0x1c(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0xc(%rax)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
addss  -0x34(%rbp),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm1
movsd  0xd94(%rip),%xmm0
subsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x10(%rax)
movss  -0x28(%rbp),%xmm0
subss  -0x14(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x14(%rax)
movss  -0x30(%rbp),%xmm0
subss  -0x18(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x18(%rax)
movss  -0x28(%rbp),%xmm0
addss  -0x14(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x1c(%rax)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
addss  -0x24(%rbp),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm1
movsd  0xd34(%rip),%xmm0
subsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x20(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<QuatToMat>:
movss  (%rdi),%xmm2
movss  0x4(%rdi),%xmm9
movaps %xmm2,%xmm1
addss  %xmm2,%xmm1
movaps %xmm9,%xmm4
addss  %xmm9,%xmm4
movss  0x8(%rdi),%xmm6
movaps %xmm6,%xmm7
addss  %xmm6,%xmm7
movaps %xmm2,%xmm8
mulss  %xmm1,%xmm8
movaps %xmm2,%xmm10
mulss  %xmm4,%xmm10
mulss  %xmm7,%xmm2
movaps %xmm9,%xmm11
mulss  %xmm4,%xmm11
mulss  %xmm7,%xmm9
mulss  %xmm7,%xmm6
movss  0xc(%rdi),%xmm0
mulss  %xmm0,%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm4
mulss  %xmm0,%xmm7
movaps %xmm11,%xmm0
addss  %xmm6,%xmm0
movss  0xe91(%rip),%xmm5
movaps %xmm5,%xmm3
subss  %xmm0,%xmm3
movss  %xmm3,(%rsi)
movaps %xmm10,%xmm0
subss  %xmm7,%xmm0
movss  %xmm0,0x4(%rsi)
movaps %xmm2,%xmm0
addss  %xmm4,%xmm0
movss  %xmm0,0x8(%rsi)
addss  %xmm10,%xmm7
movss  %xmm7,0xc(%rsi)
addss  %xmm8,%xmm6
movaps %xmm5,%xmm0
subss  %xmm6,%xmm0
movss  %xmm0,0x10(%rsi)
movaps %xmm9,%xmm0
subss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x14(%rsi)
subss  %xmm4,%xmm2
movss  %xmm2,0x18(%rsi)
addss  %xmm9,%xmm1
movss  %xmm1,0x1c(%rsi)
addss  %xmm8,%xmm11
subss  %xmm11,%xmm5
movss  %xmm5,0x20(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @QuatToMat(float* %0, [3 x float]* %1) {
%3 = alloca float*
%4 = alloca [3 x float]*
%5 = alloca float
%6 = alloca float
%7 = alloca float
%8 = alloca float
%9 = alloca float
%10 = alloca float
%11 = alloca float
%12 = alloca float
%13 = alloca float
%14 = alloca float
%15 = alloca float
%16 = alloca float
store float* %0, float** %3
store [3 x float]* %1, [3 x float]** %4
%17 = load float*, float** %3
%18 = getelementptr inbounds float, float* %17, i64 0
%19 = load float, float* %18
%20 = load float*, float** %3
%21 = getelementptr inbounds float, float* %20, i64 0
%22 = load float, float* %21
%23 = fadd float %19, %22
store float %23, float* %14
%24 = load float*, float** %3
%25 = getelementptr inbounds float, float* %24, i64 1
%26 = load float, float* %25
%27 = load float*, float** %3
%28 = getelementptr inbounds float, float* %27, i64 1
%29 = load float, float* %28
%30 = fadd float %26, %29
store float %30, float* %15
%31 = load float*, float** %3
%32 = getelementptr inbounds float, float* %31, i64 2
%33 = load float, float* %32
%34 = load float*, float** %3
%35 = getelementptr inbounds float, float* %34, i64 2
%36 = load float, float* %35
%37 = fadd float %33, %36
store float %37, float* %16
%38 = load float*, float** %3
%39 = getelementptr inbounds float, float* %38, i64 0
%40 = load float, float* %39
%41 = load float, float* %14
%42 = fmul float %40, %41
store float %42, float* %8
%43 = load float*, float** %3
%44 = getelementptr inbounds float, float* %43, i64 0
%45 = load float, float* %44
%46 = load float, float* %15
%47 = fmul float %45, %46
store float %47, float* %11
%48 = load float*, float** %3
%49 = getelementptr inbounds float, float* %48, i64 0
%50 = load float, float* %49
%51 = load float, float* %16
%52 = fmul float %50, %51
store float %52, float* %12
%53 = load float*, float** %3
%54 = getelementptr inbounds float, float* %53, i64 1
%55 = load float, float* %54
%56 = load float, float* %15
%57 = fmul float %55, %56
store float %57, float* %9
%58 = load float*, float** %3
%59 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 1
%60 = load float, float* %59
%61 = load float, float* %16
%62 = fmul float %60, %61
store float %62, float* %10
%63 = load float*, float** %3
%64 = getelementptr inbounds float, float* %63, i64 2
%65 = load float, float* %64
%66 = load float, float* %16
%67 = fmul float %65, %66
store float %67, float* %13
%68 = load float*, float** %3
%69 = getelementptr inbounds float, float* %68, i64 3
%70 = load float, float* %69
%71 = load float, float* %14
%72 = fmul float %70, %71
store float %72, float* %5
%73 = load float*, float** %3
%74 = getelementptr inbounds float, float* %73, i64 3
%75 = load float, float* %74
%76 = load float, float* %15
%77 = fmul float %75, %76
store float %77, float* %6
%78 = load float*, float** %3
%79 = getelementptr inbounds float, float* %78, i64 3
%80 = load float, float* %79
%81 = load float, float* %16
%82 = fmul float %80, %81
store float %82, float* %7
%83 = load float, float* %9
%84 = load float, float* %13
%85 = fadd float %83, %84
%86 = fpext float %85 to double
%87 = fsub double 1.000000e+00, %86
%88 = fptrunc double %87 to float
%89 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%90 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %89, i64 0
%91 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %90, i64 0, i64 0
store float %88, float* %91
%92 = load float, float* %11
%93 = load float, float* %7
%94 = fsub float %92, %93
%95 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%96 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %95, i64 0
%97 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %96, i64 0, i64 1
store float %94, float* %97
%98 = load float, float* %12
%99 = load float, float* %6
%100 = fadd float %98, %99
%101 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%102 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %101, i64 0
%103 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %102, i64 0, i64 2
store float %100, float* %103
%104 = load float, float* %11
%105 = load float, float* %7
%106 = fadd float %104, %105
%107 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%108 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %107, i64 1
%109 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %108, i64 0, i64 0
store float %106, float* %109
%110 = load float, float* %8
%111 = load float, float* %13
%112 = fadd float %110, %111
%113 = fpext float %112 to double
%114 = fsub double 1.000000e+00, %113
%115 = fptrunc double %114 to float
%116 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%117 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %116, i64 1
%118 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %117, i64 0, i64 1
store float %115, float* %118
%119 = load float, float* %10
%120 = load float, float* %5
%121 = fsub float %119, %120
%122 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%123 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %122, i64 1
%124 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %123, i64 0, i64 2
store float %121, float* %124
%125 = load float, float* %12
%126 = load float, float* %6
%127 = fsub float %125, %126
%128 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%129 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %128, i64 2
%130 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %129, i64 0, i64 0
store float %127, float* %130
%131 = load float, float* %10
%132 = load float, float* %5
%133 = fadd float %131, %132
%134 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%135 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %134, i64 2
%136 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %135, i64 0, i64 1
store float %133, float* %136
%137 = load float, float* %8
%138 = load float, float* %9
%139 = fadd float %137, %138
%140 = fpext float %139 to double
%141 = fsub double 1.000000e+00, %140
%142 = fptrunc double %141 to float
%143 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%144 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %143, i64 2
%145 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %144, i64 0, i64 2
store float %142, float* %145
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @QuatToMat(float* nocapture %0, [3 x float]* nocapture writeonly %1) {
%3 = load float, float* %0
%4 = fadd float %3, %3
%5 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%6 = load float, float* %5
%7 = fadd float %6, %6
%8 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%9 = load float, float* %8
%10 = fadd float %9, %9
%11 = fmul float %3, %4
%12 = fmul float %3, %7
%13 = fmul float %3, %10
%14 = fmul float %6, %7
%15 = fmul float %6, %10
%16 = fmul float %9, %10
%17 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%18 = load float, float* %17
%19 = fmul float %4, %18
%20 = fmul float %7, %18
%21 = fmul float %18, %10
%22 = fadd float %14, %16
%23 = fsub float 1.000000e+00, %22
%24 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 0, i64 0
store float %23, float* %24
%25 = fsub float %12, %21
%26 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 0, i64 1
store float %25, float* %26
%27 = fadd float %13, %20
%28 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 0, i64 2
store float %27, float* %28
%29 = fadd float %12, %21
%30 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 1, i64 0
store float %29, float* %30
%31 = fadd float %11, %16
%32 = fsub float 1.000000e+00, %31
%33 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 1, i64 1
store float %32, float* %33
%34 = fsub float %15, %19
%35 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 1, i64 2
store float %34, float* %35
%36 = fsub float %13, %20
%37 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 2, i64 0
store float %36, float* %37
%38 = fadd float %15, %19
%39 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 2, i64 1
store float %38, float* %39
%40 = fadd float %11, %14
%41 = fsub float 1.000000e+00, %40
%42 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %1, i64 2, i64 2
store float %41, float* %42
ret void
}