#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
unsigned char galois_mult_by_three(unsigned char);
unsigned char galois_mult_by_two(unsigned char);
void aes_128_mix_columns(unsigned char *state) {
  unsigned j;
  unsigned char tmp_col[4] = {0};
  for (j = 0; j < 4; j++) {
    tmp_col[0] = galois_mult_by_two(state[4 * j]) ^
                 galois_mult_by_three(state[4 * j + 1]) ^ state[4 * j + 2] ^
                 state[4 * j + 3];
    tmp_col[1] = galois_mult_by_two(state[4 * j + 1]) ^
                 galois_mult_by_three(state[4 * j + 2]) ^ state[4 * j + 3] ^
                 state[4 * j];
    tmp_col[2] = galois_mult_by_two(state[4 * j + 2]) ^
                 galois_mult_by_three(state[4 * j + 3]) ^ state[4 * j] ^
                 state[4 * j + 1];
    tmp_col[3] = galois_mult_by_two(state[4 * j + 3]) ^
                 galois_mult_by_three(state[4 * j]) ^ state[4 * j + 1] ^
                 state[4 * j + 2];
    state[4 * j] = tmp_col[0];
    state[4 * j + 1] = tmp_col[1];
    state[4 * j + 2] = tmp_col[2];
    state[4 * j + 3] = tmp_col[3];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<aes_128_mix_columns>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
lea    -0x10(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x4,%edx
call   1030 <memset@plt>
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x4,-0xc(%rbp)
jae    1364 <aes_128_mix_columns+0x234>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1040 <galois_mult_by_two@plt>
movzbl %al,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1050 <galois_mult_by_three@plt>
mov    %al,%cl
mov    -0x20(%rbp),%eax
movzbl %cl,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    $0x2,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    $0x3,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %al,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1040 <galois_mult_by_two@plt>
movzbl %al,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1050 <galois_mult_by_three@plt>
mov    %al,%cl
mov    -0x1c(%rbp),%eax
movzbl %cl,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    $0x3,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %al,-0xf(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1040 <galois_mult_by_two@plt>
movzbl %al,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1050 <galois_mult_by_three@plt>
mov    %al,%cl
mov    -0x18(%rbp),%eax
movzbl %cl,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %al,-0xe(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1040 <galois_mult_by_two@plt>
movzbl %al,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edi
call   1050 <galois_mult_by_three@plt>
mov    %al,%cl
mov    -0x14(%rbp),%eax
movzbl %cl,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    $0x2,%edx
mov    %edx,%edx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %al,-0xd(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0xf(%rbp),%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0xe(%rbp),%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0xd(%rbp),%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1153 <aes_128_mix_columns+0x23>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<aes_128_mix_columns>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rdi,%rbx
xor    %ebp,%ebp
movzbl (%rbx,%rbp,4),%edi
call   1030 <galois_mult_by_two@plt>
mov    %eax,%r14d
movzbl 0x1(%rbx,%rbp,4),%edi
call   1040 <galois_mult_by_three@plt>
mov    %eax,%r13d
xor    %r14b,%r13b
xor    0x2(%rbx,%rbp,4),%r13b
xor    0x3(%rbx,%rbp,4),%r13b
movzbl 0x1(%rbx,%rbp,4),%edi
call   1030 <galois_mult_by_two@plt>
mov    %eax,%r15d
movzbl 0x2(%rbx,%rbp,4),%edi
call   1040 <galois_mult_by_three@plt>
mov    %eax,%r14d
xor    %r15b,%r14b
xor    0x3(%rbx,%rbp,4),%r14b
xor    (%rbx,%rbp,4),%r14b
movzbl 0x2(%rbx,%rbp,4),%edi
call   1030 <galois_mult_by_two@plt>
mov    %eax,%r15d
movzbl 0x3(%rbx,%rbp,4),%edi
call   1040 <galois_mult_by_three@plt>
mov    %eax,%r12d
xor    %r15b,%r12b
xor    (%rbx,%rbp,4),%r12b
xor    0x1(%rbx,%rbp,4),%r12b
movzbl 0x3(%rbx,%rbp,4),%edi
call   1030 <galois_mult_by_two@plt>
mov    %eax,%r15d
movzbl (%rbx,%rbp,4),%edi
call   1040 <galois_mult_by_three@plt>
xor    %r15b,%al
xor    0x1(%rbx,%rbp,4),%al
xor    0x2(%rbx,%rbp,4),%al
mov    %r13b,(%rbx,%rbp,4)
mov    %r14b,0x1(%rbx,%rbp,4)
mov    %r12b,0x2(%rbx,%rbp,4)
mov    %al,0x3(%rbx,%rbp,4)
add    $0x1,%rbp
cmp    $0x4,%rbp
jne    1130 <aes_128_mix_columns+0x10>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @aes_128_mix_columns(i8* %0) {
%2 = alloca i8*
%3 = alloca i32
%4 = alloca [4 x i8]
store i8* %0, i8** %2
%5 = bitcast [4 x i8]* %4 to i8*
store i32 0, i32* %3
br label %6
6: ; preds = %193, %1
%7 = load i32, i32* %3
%8 = icmp ult i32 %7, 4
br i1 %8, label %9, label %196
9: ; preds = %6
%10 = load i8*, i8** %2
%11 = load i32, i32* %3
%12 = mul i32 4, %11
%13 = zext i32 %12 to i64
%14 = getelementptr inbounds i8, i8* %10, i64 %13
%15 = load i8, i8* %14
%16 = call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %15)
%17 = zext i8 %16 to i32
%18 = load i8*, i8** %2
%19 = load i32, i32* %3
%20 = mul i32 4, %19
%21 = add i32 %20, 1
%22 = zext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %18, i64 %22
%24 = load i8, i8* %23
%25 = call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %24)
%26 = zext i8 %25 to i32
%27 = xor i32 %17, %26
%28 = load i8*, i8** %2
%29 = load i32, i32* %3
%30 = mul i32 4, %29
%31 = add i32 %30, 2
%32 = zext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i8, i8* %28, i64 %32
%34 = load i8, i8* %33
%35 = zext i8 %34 to i32
%36 = xor i32 %27, %35
%37 = load i8*, i8** %2
%38 = load i32, i32* %3
%39 = mul i32 4, %38
%40 = add i32 %39, 3
%41 = zext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i8, i8* %37, i64 %41
%43 = load i8, i8* %42
%44 = zext i8 %43 to i32
%45 = xor i32 %36, %44
%46 = trunc i32 %45 to i8
%47 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 0
store i8 %46, i8* %47
%48 = load i8*, i8** %2
%49 = load i32, i32* %3
%50 = mul i32 4, %49
%51 = add i32 %50, 1
%52 = zext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i8, i8* %48, i64 %52
%54 = load i8, i8* %53
%55 = call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %54)
%56 = zext i8 %55 to i32
%57 = load i8*, i8** %2
%58 = load i32, i32* %3
%59 = mul i32 4, %58
%60 = add i32 %59, 2
%61 = zext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i8, i8* %57, i64 %61
%63 = load i8, i8* %62
%64 = call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %63)
%65 = zext i8 %64 to i32
%66 = xor i32 %56, %65
%67 = load i8*, i8** %2
%68 = load i32, i32* %3
%69 = mul i32 4, %68
%70 = add i32 %69, 3
%71 = zext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i8, i8* %67, i64 %71
%73 = load i8, i8* %72
%74 = zext i8 %73 to i32
%75 = xor i32 %66, %74
%76 = load i8*, i8** %2
%77 = load i32, i32* %3
%78 = mul i32 4, %77
%79 = zext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i8, i8* %76, i64 %79
%81 = load i8, i8* %80
%82 = zext i8 %81 to i32
%83 = xor i32 %75, %82
%84 = trunc i32 %83 to i8
%85 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 1
store i8 %84, i8* %85
%86 = load i8*, i8** %2
%87 = load i32, i32* %3
%88 = mul i32 4, %87
%89 = add i32 %88, 2
%90 = zext i32 %89 to i64
%91 = getelementptr inbounds i8, i8* %86, i64 %90
%92 = load i8, i8* %91
%93 = call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %92)
%94 = zext i8 %93 to i32
%95 = load i8*, i8** %2
%96 = load i32, i32* %3
%97 = mul i32 4, %96
%98 = add i32 %97, 3
%99 = zext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i8, i8* %95, i64 %99
%101 = load i8, i8* %100
%102 = call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %101)
%103 = zext i8 %102 to i32
%104 = xor i32 %94, %103
%105 = load i8*, i8** %2
%106 = load i32, i32* %3
%107 = mul i32 4, %106
%108 = zext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i8, i8* %105, i64 %108
%110 = load i8, i8* %109
%111 = zext i8 %110 to i32
%112 = xor i32 %104, %111
%113 = load i8*, i8** %2
%114 = load i32, i32* %3
%115 = mul i32 4, %114
%116 = add i32 %115, 1
%117 = zext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i8, i8* %113, i64 %117
%119 = load i8, i8* %118
%120 = zext i8 %119 to i32
%121 = xor i32 %112, %120
%122 = trunc i32 %121 to i8
%123 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 2
store i8 %122, i8* %123
%124 = load i8*, i8** %2
%125 = load i32, i32* %3
%126 = mul i32 4, %125
%127 = add i32 %126, 3
%128 = zext i32 %127 to i64
%129 = getelementptr inbounds i8, i8* %124, i64 %128
%130 = load i8, i8* %129
%131 = call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %130)
%132 = zext i8 %131 to i32
%133 = load i8*, i8** %2
%134 = load i32, i32* %3
%135 = mul i32 4, %134
%136 = zext i32 %135 to i64
%137 = getelementptr inbounds i8, i8* %133, i64 %136
%138 = load i8, i8* %137
%139 = call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %138)
%140 = zext i8 %139 to i32
%141 = xor i32 %132, %140
%142 = load i8*, i8** %2
%143 = load i32, i32* %3
%144 = mul i32 4, %143
%145 = add i32 %144, 1
%146 = zext i32 %145 to i64
%147 = getelementptr inbounds i8, i8* %142, i64 %146
%148 = load i8, i8* %147
%149 = zext i8 %148 to i32
%150 = xor i32 %141, %149
%151 = load i8*, i8** %2
%152 = load i32, i32* %3
%153 = mul i32 4, %152
%154 = add i32 %153, 2
%155 = zext i32 %154 to i64
%156 = getelementptr inbounds i8, i8* %151, i64 %155
%157 = load i8, i8* %156
%158 = zext i8 %157 to i32
%159 = xor i32 %150, %158
%160 = trunc i32 %159 to i8
%161 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 3
store i8 %160, i8* %161
%162 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 0
%163 = load i8, i8* %162
%164 = load i8*, i8** %2
%165 = load i32, i32* %3
%166 = mul i32 4, %165
%167 = zext i32 %166 to i64
%168 = getelementptr inbounds i8, i8* %164, i64 %167
store i8 %163, i8* %168
%169 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 1
%170 = load i8, i8* %169
%171 = load i8*, i8** %2
%172 = load i32, i32* %3
%173 = mul i32 4, %172
%174 = add i32 %173, 1
%175 = zext i32 %174 to i64
%176 = getelementptr inbounds i8, i8* %171, i64 %175
store i8 %170, i8* %176
%177 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 2
%178 = load i8, i8* %177
%179 = load i8*, i8** %2
%180 = load i32, i32* %3
%181 = mul i32 4, %180
%182 = add i32 %181, 2
%183 = zext i32 %182 to i64
%184 = getelementptr inbounds i8, i8* %179, i64 %183
store i8 %178, i8* %184
%185 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* %4, i64 0, i64 3
%186 = load i8, i8* %185
%187 = load i8*, i8** %2
%188 = load i32, i32* %3
%189 = mul i32 4, %188
%190 = add i32 %189, 3
%191 = zext i32 %190 to i64
%192 = getelementptr inbounds i8, i8* %187, i64 %191
store i8 %186, i8* %192
br label %193
193: ; preds = %9
%194 = load i32, i32* %3
%195 = add i32 %194, 1
store i32 %195, i32* %3
br label %6
196: ; preds = %6
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @aes_128_mix_columns(i8* nocapture %0) {
br label %2
2: ; preds = %1, %2
%3 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %48, %2 ]
%4 = shl nuw nsw i64 %3, 2
%5 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %4
%6 = load i8, i8* %5
%7 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %6)
%8 = or i64 %4, 1
%9 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %8
%10 = load i8, i8* %9
%11 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %10)
%12 = xor i8 %11, %7
%13 = or i64 %4, 2
%14 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %13
%15 = load i8, i8* %14
%16 = xor i8 %12, %15
%17 = or i64 %4, 3
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %17
%19 = load i8, i8* %18
%20 = xor i8 %16, %19
%21 = load i8, i8* %9
%22 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %21)
%23 = load i8, i8* %14
%24 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %23)
%25 = xor i8 %24, %22
%26 = load i8, i8* %18
%27 = xor i8 %25, %26
%28 = load i8, i8* %5
%29 = xor i8 %27, %28
%30 = load i8, i8* %14
%31 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %30)
%32 = load i8, i8* %18
%33 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %32)
%34 = xor i8 %33, %31
%35 = load i8, i8* %5
%36 = xor i8 %34, %35
%37 = load i8, i8* %9
%38 = xor i8 %36, %37
%39 = load i8, i8* %18
%40 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_two(i8 zeroext %39)
%41 = load i8, i8* %5
%42 = tail call zeroext i8 @galois_mult_by_three(i8 zeroext %41)
%43 = xor i8 %42, %40
%44 = load i8, i8* %9
%45 = xor i8 %43, %44
%46 = load i8, i8* %14
%47 = xor i8 %45, %46
store i8 %20, i8* %5
store i8 %29, i8* %9
store i8 %38, i8* %14
store i8 %47, i8* %18
%48 = add nuw nsw i64 %3, 1
%49 = icmp eq i64 %48, 4
br i1 %49, label %50, label %2
50: ; preds = %2
ret void
}