void normalize2_c(float v[2], float d[2]) {
  float b, c, x;
  union {
    float f;
    int i;
  } a;
  x = v[0] * v[0];
  x += v[1] * v[1];
  a.f = x;
  a.i = 0x5F3759DF - (a.i >> 1);
  c = x * a.f;
  b = (3.0f - c * a.f) * 0.5;
  a.f = a.f * b;
  c = x * a.f;
  b = (3.0f - c * a.f) * 0.5;
  a.f = a.f * b;
  d[0] = v[0] * a.f;
  d[1] = v[1] * a.f;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<normalize2_c>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mulss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm2
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sar    $0x1,%ecx
mov    $0x5f3759df,%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm1
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
mulss  %xmm1,%xmm0
movss  0xe77(%rip),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  0xe5f(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mulss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm1
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
mulss  %xmm1,%xmm0
movss  0xe19(%rip),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  0xe01(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mulss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<normalize2_c>:
movss  (%rdi),%xmm0
movss  0x4(%rdi),%xmm1
movaps %xmm0,%xmm2
mulss  %xmm0,%xmm2
mulss  %xmm1,%xmm1
addss  %xmm2,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
sar    %eax
mov    $0x5f3759df,%ecx
sub    %eax,%ecx
movd   %ecx,%xmm2
movaps %xmm1,%xmm3
mulss  %xmm2,%xmm3
mulss  %xmm2,%xmm3
movss  0xec4(%rip),%xmm4
movaps %xmm4,%xmm5
subss  %xmm3,%xmm5
movss  0xeb9(%rip),%xmm3
mulss  %xmm3,%xmm5
mulss  %xmm2,%xmm5
mulss  %xmm5,%xmm1
mulss  %xmm5,%xmm1
subss  %xmm1,%xmm4
mulss  %xmm3,%xmm4
mulss  %xmm5,%xmm4
mulss  %xmm4,%xmm0
movss  %xmm0,(%rsi)
mulss  0x4(%rdi),%xmm4
movss  %xmm4,0x4(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
%union.anon = type { float }
define void @normalize2_c(float* %0, float* %1) {
%3 = alloca float*
%4 = alloca float*
%5 = alloca float
%6 = alloca float
%7 = alloca float
%8 = alloca %union.anon
store float* %0, float** %3
store float* %1, float** %4
%9 = load float*, float** %3
%10 = getelementptr inbounds float, float* %9, i64 0
%11 = load float, float* %10
%12 = load float*, float** %3
%13 = getelementptr inbounds float, float* %12, i64 0
%14 = load float, float* %13
%15 = fmul float %11, %14
store float %15, float* %7
%16 = load float*, float** %3
%17 = getelementptr inbounds float, float* %16, i64 1
%18 = load float, float* %17
%19 = load float*, float** %3
%20 = getelementptr inbounds float, float* %19, i64 1
%21 = load float, float* %20
%22 = load float, float* %7
%23 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %18, float %21, float %22)
store float %23, float* %7
%24 = load float, float* %7
%25 = bitcast %union.anon* %8 to float*
store float %24, float* %25
%26 = bitcast %union.anon* %8 to i32*
%27 = load i32, i32* %26
%28 = ashr i32 %27, 1
%29 = sub nsw i32 1597463007, %28
%30 = bitcast %union.anon* %8 to i32*
store i32 %29, i32* %30
%31 = load float, float* %7
%32 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%33 = load float, float* %32
%34 = fmul float %31, %33
store float %34, float* %6
%35 = load float, float* %6
%36 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%37 = load float, float* %36
%38 = fneg float %35
%39 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %38, float %37, float 3.000000e+00)
%40 = fpext float %39 to double
%41 = fmul double %40, 5.000000e-01
%42 = fptrunc double %41 to float
store float %42, float* %5
%43 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%44 = load float, float* %43
%45 = load float, float* %5
%46 = fmul float %44, %45
%47 = bitcast %union.anon* %8 to float*
store float %46, float* %47
%48 = load float, float* %7
%49 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%50 = load float, float* %49
%51 = fmul float %48, %50
store float %51, float* %6
%52 = load float, float* %6
%53 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%54 = load float, float* %53
%55 = fneg float %52
%56 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %55, float %54, float 3.000000e+00)
%57 = fpext float %56 to double
%58 = fmul double %57, 5.000000e-01
%59 = fptrunc double %58 to float
store float %59, float* %5
%60 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%61 = load float, float* %60
%62 = load float, float* %5
%63 = fmul float %61, %62
%64 = bitcast %union.anon* %8 to float*
store float %63, float* %64
%65 = load float*, float** %3
%66 = getelementptr inbounds float, float* %65, i64 0
%67 = load float, float* %66
%68 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%69 = load float, float* %68
%70 = fmul float %67, %69
%71 = load float*, float** %4
%72 = getelementptr inbounds float, float* %71, i64 0
store float %70, float* %72
%73 = load float*, float** %3
%74 = getelementptr inbounds float, float* %73, i64 1
%75 = load float, float* %74
%76 = bitcast %union.anon* %8 to float*
%77 = load float, float* %76
%78 = fmul float %75, %77
%79 = load float*, float** %4
%80 = getelementptr inbounds float, float* %79, i64 1
store float %78, float* %80
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @normalize2_c(float* nocapture %0, float* nocapture writeonly %1) {
%3 = load float, float* %0
%4 = fmul float %3, %3
%5 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%6 = load float, float* %5
%7 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %6, float %6, float %4)
%8 = bitcast float %7 to i32
%9 = ashr i32 %8, 1
%10 = sub nsw i32 1597463007, %9
%11 = bitcast i32 %10 to float
%12 = fneg float %7
%13 = fmul float %12, %11
%14 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %13, float %11, float 3.000000e+00)
%15 = fmul float %14, 5.000000e-01
%16 = fmul float %15, %11
%17 = fmul float %16, %12
%18 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %17, float %16, float 3.000000e+00)
%19 = fmul float %18, 5.000000e-01
%20 = fmul float %16, %19
%21 = fmul float %3, %20
store float %21, float* %1
%22 = load float, float* %5
%23 = fmul float %22, %20
%24 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
store float %23, float* %24
ret void
}