void synthesis_filter(float res[], float a[], int Nsam, int order,
                      float Sn_[]) {
  int i, j;
  for (i = 0; i < Nsam; i++) {
    Sn_[i] = res[i] * a[0];
    for (j = 1; j <= order; j++)
      Sn_[i] -= Sn_[i - j] * a[j];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<synthesis_filter>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11c6 <synthesis_filter+0xc6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  (%rax),%xmm0
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x1,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     11b3 <synthesis_filter+0xb3>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
movd   %xmm0,%edx
xor    $0x80000000,%edx
movd   %edx,%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1152 <synthesis_filter+0x52>
jmp    11b8 <synthesis_filter+0xb8>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111d <synthesis_filter+0x1d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<synthesis_filter>:
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
test   %edx,%edx
jle    11d8 <synthesis_filter+0xd8>
lea    0x1(%rcx),%r9d
mov    %edx,%r11d
lea    -0x1(%r9),%r10
lea    -0x4(%r8),%r14
mov    %r10,%r15
and    $0xfffffffffffffffe,%r15
neg    %r15
xor    %r12d,%r12d
jmp    1141 <synthesis_filter+0x41>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r12
add    $0x4,%r14
cmp    %r11,%r12
je     11d8 <synthesis_filter+0xd8>
movss  (%rdi,%r12,4),%xmm0
mulss  (%rsi),%xmm0
movss  %xmm0,(%r8,%r12,4)
test   %ecx,%ecx
jle    1130 <synthesis_filter+0x30>
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x2,%r9d
je     11ae <synthesis_filter+0xae>
mov    $0x1,%eax
mov    %r14,%rdx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movss  (%rdx),%xmm1
mulss  (%rsi,%rax,4),%xmm1
subss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%r8,%r12,4)
movss  -0x4(%rdx),%xmm1
mulss  0x4(%rsi,%rax,4),%xmm1
subss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%r8,%r12,4)
add    $0xfffffffffffffff8,%rdx
lea    (%r15,%rax,1),%rbx
add    $0x2,%rbx
add    $0x2,%rax
cmp    $0x1,%rbx
jne    1170 <synthesis_filter+0x70>
test   $0x1,%r10b
je     1130 <synthesis_filter+0x30>
mov    %r12,%rdx
sub    %rax,%rdx
movss  (%r8,%rdx,4),%xmm1
mulss  (%rsi,%rax,4),%xmm1
subss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%r8,%r12,4)
jmp    1130 <synthesis_filter+0x30>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define void @synthesis_filter(float* %0, float* %1, i32 %2, i32 %3, float* %4) {
%6 = alloca float*
%7 = alloca float*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca float*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store float* %0, float** %6
store float* %1, float** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store float* %4, float** %10
store i32 0, i32* %11
br label %13
13: ; preds = %59, %5
%14 = load i32, i32* %11
%15 = load i32, i32* %8
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %62
17: ; preds = %13
%18 = load float*, float** %6
%19 = load i32, i32* %11
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds float, float* %18, i64 %20
%22 = load float, float* %21
%23 = load float*, float** %7
%24 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 0
%25 = load float, float* %24
%26 = fmul float %22, %25
%27 = load float*, float** %10
%28 = load i32, i32* %11
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds float, float* %27, i64 %29
store float %26, float* %30
store i32 1, i32* %12
br label %31
31: ; preds = %55, %17
%32 = load i32, i32* %12
%33 = load i32, i32* %9
%34 = icmp sle i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %58
35: ; preds = %31
%36 = load float*, float** %10
%37 = load i32, i32* %11
%38 = load i32, i32* %12
%39 = sub nsw i32 %37, %38
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds float, float* %36, i64 %40
%42 = load float, float* %41
%43 = load float*, float** %7
%44 = load i32, i32* %12
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds float, float* %43, i64 %45
%47 = load float, float* %46
%48 = load float*, float** %10
%49 = load i32, i32* %11
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds float, float* %48, i64 %50
%52 = load float, float* %51
%53 = fneg float %42
%54 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %53, float %47, float %52)
store float %54, float* %51
br label %55
55: ; preds = %35
%56 = load i32, i32* %12
%57 = add nsw i32 %56, 1
store i32 %57, i32* %12
br label %31
58: ; preds = %31
br label %59
59: ; preds = %58
%60 = load i32, i32* %11
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %11
br label %13
62: ; preds = %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @synthesis_filter(float* nocapture %0, float* nocapture %1, i32 %2, i32 %3, float* nocapture %4) {
%6 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %6, label %7, label %61
7: ; preds = %5
%8 = icmp slt i32 %3, 1
%9 = add i32 %3, 1
%10 = zext i32 %2 to i64
%11 = zext i32 %9 to i64
%12 = add nsw i64 %11, -1
%13 = and i64 %12, 1
%14 = icmp eq i32 %9, 2
%15 = and i64 %12, -2
%16 = icmp eq i64 %13, 0
br label %17
17: ; preds = %7, %58
%18 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %59, %58 ]
%19 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %18
%20 = load float, float* %19
%21 = load float, float* %1
%22 = fmul float %20, %21
%23 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %18
store float %22, float* %23
br i1 %8, label %58, label %24
24: ; preds = %17
br i1 %14, label %47, label %25
25: ; preds = %24, %25
%26 = phi float [ %43, %25 ], [ %22, %24 ]
%27 = phi i64 [ %44, %25 ], [ 1, %24 ]
%28 = phi i64 [ %45, %25 ], [ 0, %24 ]
%29 = sub nsw i64 %18, %27
%30 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %29
%31 = load float, float* %30
%32 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %27
%33 = load float, float* %32
%34 = fneg float %31
%35 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %34, float %33, float %26)
store float %35, float* %23
%36 = add nuw nsw i64 %27, 1
%37 = sub nsw i64 %18, %36
%38 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %37
%39 = load float, float* %38
%40 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %36
%41 = load float, float* %40
%42 = fneg float %39
%43 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %42, float %41, float %35)
store float %43, float* %23
%44 = add nuw nsw i64 %27, 2
%45 = add i64 %28, 2
%46 = icmp eq i64 %45, %15
br i1 %46, label %47, label %25
47: ; preds = %25, %24
%48 = phi float [ %22, %24 ], [ %43, %25 ]
%49 = phi i64 [ 1, %24 ], [ %44, %25 ]
br i1 %16, label %58, label %50
50: ; preds = %47
%51 = sub nsw i64 %18, %49
%52 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %51
%53 = load float, float* %52
%54 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %49
%55 = load float, float* %54
%56 = fneg float %53
%57 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %56, float %55, float %48)
store float %57, float* %23
br label %58
58: ; preds = %50, %47, %17
%59 = add nuw nsw i64 %18, 1
%60 = icmp eq i64 %59, %10
br i1 %60, label %61, label %17
61: ; preds = %58, %5
ret void
}