void average_neighborhood(input, output, nx, ny, size) float *input, *output;
int nx, ny, size;
{
  float val;
  int i, ii, ir, j, jj, jr;
  int f_off;
  f_off = (int)floor((size - 1) / 2.0);
  for (i = 0; i < ny; i++) {
    for (j = 0; j < nx; j++) {
      val = 0.0;
      for (ii = 0; ii < size; ii++) {
        ir = (i + ii - f_off) % ny;
        for (jj = 0; jj < size; jj++) {
          jr = (j + jj - f_off) % nx;
          val += input[(int)(ir * nx + jr)];
        }
      }
      output[i * nx + j] = val / (float)(size * size);
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<average_neighborhood>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movsd  0xec4(%rip),%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
call   1030 <floor@plt>
cvttsd2si %xmm0,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    124c <average_neighborhood+0x13c>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1239 <average_neighborhood+0x129>
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1201 <average_neighborhood+0xf1>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
sub    -0x3c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11ee <average_neighborhood+0xde>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    -0x34(%rbp),%eax
sub    -0x3c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x14(%rbp),%ecx
add    -0x38(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
addss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11a4 <average_neighborhood+0x94>
jmp    11f3 <average_neighborhood+0xe3>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1181 <average_neighborhood+0x71>
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x1c(%rbp),%eax
imul   -0x1c(%rbp),%eax
cvtsi2ss %eax,%xmm1
divss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x14(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1166 <average_neighborhood+0x56>
jmp    123e <average_neighborhood+0x12e>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1153 <average_neighborhood+0x43>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<average_neighborhood>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x48,%rsp
mov    %r8d,%r12d
mov    %ecx,%r14d
mov    %edx,%ebp
mov    %rsi,0x38(%rsp)
mov    %rdi,%rbx
lea    -0x1(%r12),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
mulsd  0xec1(%rip),%xmm0
call   1030 <floor@plt>
test   %r14d,%r14d
jle    1294 <average_neighborhood+0x184>
mov    %r12d,%eax
imul   %r12d,%eax
cvtsi2ss %eax,%xmm1
cvttsd2si %xmm0,%eax
movslq %ebp,%rcx
mov    %r14d,%edx
mov    %rdx,0x28(%rsp)
mov    %rcx,0x20(%rsp)
mov    %ecx,%ecx
mov    %rcx,0x30(%rsp)
mov    %r12d,%r13d
and    $0xfffffffe,%r13d
mov    %eax,0xc(%rsp)
neg    %eax
mov    %eax,0x1c(%rsp)
xor    %eax,%eax
mov    %rax,0x10(%rsp)
jmp    11ac <average_neighborhood+0x9c>
nopl   (%rax)
mov    0x10(%rsp),%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,%rax
mov    %rcx,0x10(%rsp)
cmp    0x28(%rsp),%rcx
je     1294 <average_neighborhood+0x184>
test   %ebp,%ebp
jle    1190 <average_neighborhood+0x80>
mov    0x10(%rsp),%rax
mov    %eax,%r9d
sub    0xc(%rsp),%r9d
imul   0x20(%rsp),%rax
mov    %rax,0x40(%rsp)
mov    0x1c(%rsp),%r8d
xor    %r15d,%r15d
jmp    1209 <average_neighborhood+0xf9>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
xorpd  %xmm0,%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
mov    0x40(%rsp),%rax
add    %r15,%rax
mov    0x38(%rsp),%rcx
movss  %xmm0,(%rcx,%rax,4)
add    $0x1,%r15
add    $0x1,%r8d
cmp    0x30(%rsp),%r15
je     1190 <average_neighborhood+0x80>
test   %r12d,%r12d
jle    11e0 <average_neighborhood+0xd0>
mov    %r15d,%r11d
sub    0xc(%rsp),%r11d
xor    %r10d,%r10d
xorpd  %xmm0,%xmm0
jmp    1229 <average_neighborhood+0x119>
nop
add    $0x1,%r10d
cmp    %r12d,%r10d
je     11e4 <average_neighborhood+0xd4>
lea    (%r9,%r10,1),%eax
cltd
idiv   %r14d
mov    %edx,%ecx
imul   %ebp,%ecx
xor    %esi,%esi
cmp    $0x1,%r12d
je     127a <average_neighborhood+0x16a>
mov    %r8d,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,%eax
cltd
idiv   %ebp
add    %ecx,%edx
movslq %edx,%rax
addss  (%rbx,%rax,4),%xmm0
lea    0x1(%rdi),%eax
cltd
idiv   %ebp
add    %ecx,%edx
movslq %edx,%rax
addss  (%rbx,%rax,4),%xmm0
add    $0x2,%esi
add    $0x2,%edi
cmp    %esi,%r13d
jne    1250 <average_neighborhood+0x140>
test   $0x1,%r12b
je     1220 <average_neighborhood+0x110>
add    %r11d,%esi
mov    %esi,%eax
cltd
idiv   %ebp
add    %ecx,%edx
movslq %edx,%rax
addss  (%rbx,%rax,4),%xmm0
jmp    1220 <average_neighborhood+0x110>
add    $0x48,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @average_neighborhood(float* %0, float* %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = alloca float*
%7 = alloca float*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca float
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
store float* %0, float** %6
store float* %1, float** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32 %4, i32* %10
%19 = load i32, i32* %10
%20 = sub nsw i32 %19, 1
%21 = sitofp i32 %20 to double
%22 = fdiv double %21, 2.000000e+00
%23 = call double @llvm.floor.f64(double %22)
%24 = fptosi double %23 to i32
store i32 %24, i32* %18
store i32 0, i32* %12
br label %25
25: ; preds = %96, %5
%26 = load i32, i32* %12
%27 = load i32, i32* %9
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %99
29: ; preds = %25
store i32 0, i32* %15
br label %30
30: ; preds = %92, %29
%31 = load i32, i32* %15
%32 = load i32, i32* %8
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %95
34: ; preds = %30
store float 0.000000e+00, float* %11
store i32 0, i32* %13
br label %35
35: ; preds = %74, %34
%36 = load i32, i32* %13
%37 = load i32, i32* %10
%38 = icmp slt i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %77
39: ; preds = %35
%40 = load i32, i32* %12
%41 = load i32, i32* %13
%42 = add nsw i32 %40, %41
%43 = load i32, i32* %18
%44 = sub nsw i32 %42, %43
%45 = load i32, i32* %9
%46 = srem i32 %44, %45
store i32 %46, i32* %14
store i32 0, i32* %16
br label %47
47: ; preds = %70, %39
%48 = load i32, i32* %16
%49 = load i32, i32* %10
%50 = icmp slt i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %73
51: ; preds = %47
%52 = load i32, i32* %15
%53 = load i32, i32* %16
%54 = add nsw i32 %52, %53
%55 = load i32, i32* %18
%56 = sub nsw i32 %54, %55
%57 = load i32, i32* %8
%58 = srem i32 %56, %57
store i32 %58, i32* %17
%59 = load float*, float** %6
%60 = load i32, i32* %14
%61 = load i32, i32* %8
%62 = mul nsw i32 %60, %61
%63 = load i32, i32* %17
%64 = add nsw i32 %62, %63
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds float, float* %59, i64 %65
%67 = load float, float* %66
%68 = load float, float* %11
%69 = fadd float %68, %67
store float %69, float* %11
br label %70
70: ; preds = %51
%71 = load i32, i32* %16
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %16
br label %47
73: ; preds = %47
br label %74
74: ; preds = %73
%75 = load i32, i32* %13
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %13
br label %35
77: ; preds = %35
%78 = load float, float* %11
%79 = load i32, i32* %10
%80 = load i32, i32* %10
%81 = mul nsw i32 %79, %80
%82 = sitofp i32 %81 to float
%83 = fdiv float %78, %82
%84 = load float*, float** %7
%85 = load i32, i32* %12
%86 = load i32, i32* %8
%87 = mul nsw i32 %85, %86
%88 = load i32, i32* %15
%89 = add nsw i32 %87, %88
%90 = sext i32 %89 to i64
%91 = getelementptr inbounds float, float* %84, i64 %90
store float %83, float* %91
br label %92
92: ; preds = %77
%93 = load i32, i32* %15
%94 = add nsw i32 %93, 1
store i32 %94, i32* %15
br label %30
95: ; preds = %30
br label %96
96: ; preds = %95
%97 = load i32, i32* %12
%98 = add nsw i32 %97, 1
store i32 %98, i32* %12
br label %25
99: ; preds = %25
ret void
}

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