#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 */
int /*<<< orphan*/ rax_free(double *);
scalar_t__ rax_malloc(int);
void ancestralCat(double *v, double *sumBuffer, double *diagptable, int i,
                  int numStates) {
  int l, j;
  double *ancestral = &sumBuffer[numStates * i], sum = 0.0,
         *term = (double *)rax_malloc(sizeof(double) * numStates);
  for (l = 0; l < numStates; l++) {
    double ump_x1 = 0.0;
    for (j = 0; j < numStates; j++)
      ump_x1 += v[j] * diagptable[l * numStates + j];
    sum += ump_x1;
    term[l] = ump_x1;
  }
  for (l = 0; l < numStates; l++)
    ancestral[l] = term[l] / sum;
  rax_free(term);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<ancestralCat>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x3,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <rax_malloc@plt>
mov    %rax,-0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    120f <ancestralCat+0xef>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x48(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11e0 <ancestralCat+0xc0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x48(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x48(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1191 <ancestralCat+0x71>
movsd  -0x48(%rbp),%xmm0
addsd  -0x38(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
movsd  -0x48(%rbp),%xmm0
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1176 <ancestralCat+0x56>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    124f <ancestralCat+0x12f>
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
divsd  -0x38(%rbp),%xmm0
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1216 <ancestralCat+0xf6>
mov    -0x40(%rbp),%rdi
call   1040 <rax_free@plt>
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<ancestralCat>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %r8d,%r15d
mov    %ecx,%ebp
mov    %rdx,%r12
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbx
lea    0x0(,%r15,8),%edi
call   1030 <rax_malloc@plt>
test   %r15d,%r15d
jle    137a <ancestralCat+0x25a>
imul   %r15d,%ebp
movslq %ebp,%rcx
mov    %rcx,0x8(%rsp)
lea    (%r14,%rcx,8),%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    %r15d,%r10d
lea    -0x1(%r10),%r11
mov    %r10d,%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    %r10d,%ebp
and    $0xfffffffc,%ebp
lea    0x18(%r12),%rdx
lea    0x0(,%r10,8),%r13
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %edi,%edi
jmp    11ac <ancestralCat+0x8c>
nop
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm1,(%rax,%rdi,8)
add    $0x1,%rdi
add    %r13,%rdx
add    %r13,%r12
cmp    %r10,%rdi
je     124e <ancestralCat+0x12e>
cmp    $0x3,%r11
jae    11c0 <ancestralCat+0xa0>
xor    %esi,%esi
xorpd  %xmm1,%xmm1
jmp    1217 <ancestralCat+0xf7>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rbx,%rsi,8),%xmm2
movsd  0x8(%rbx,%rsi,8),%xmm3
mulsd  -0x18(%rdx,%rsi,8),%xmm2
mulsd  -0x10(%rdx,%rsi,8),%xmm3
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  0x10(%rbx,%rsi,8),%xmm4
mulsd  -0x8(%rdx,%rsi,8),%xmm4
addsd  %xmm2,%xmm3
movsd  0x18(%rbx,%rsi,8),%xmm1
mulsd  (%rdx,%rsi,8),%xmm1
addsd  %xmm3,%xmm4
addsd  %xmm4,%xmm1
add    $0x4,%rsi
cmp    %rsi,%rbp
jne    11d0 <ancestralCat+0xb0>
test   %rcx,%rcx
je     1190 <ancestralCat+0x70>
lea    (%r12,%rsi,8),%r8
lea    (%rbx,%rsi,8),%rsi
xor    %r9d,%r9d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rsi,%r9,8),%xmm2
mulsd  (%r8,%r9,8),%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm1
add    $0x1,%r9
cmp    %r9,%rcx
jne    1230 <ancestralCat+0x110>
jmp    1190 <ancestralCat+0x70>
test   %r15d,%r15d
jle    137a <ancestralCat+0x25a>
cmp    $0x1,%r15d
je     127d <ancestralCat+0x15d>
lea    (%rax,%r10,8),%rcx
cmp    %rcx,0x10(%rsp)
jae    12ec <ancestralCat+0x1cc>
mov    0x8(%rsp),%rcx
add    %r10,%rcx
lea    (%r14,%rcx,8),%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    12ec <ancestralCat+0x1cc>
xor    %ecx,%ecx
mov    %rcx,%rdx
not    %rdx
test   $0x1,%r10b
je     12a2 <ancestralCat+0x182>
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
divsd  %xmm0,%xmm1
mov    0x10(%rsp),%rsi
movsd  %xmm1,(%rsi,%rcx,8)
or     $0x1,%rcx
add    %r10,%rdx
je     137a <ancestralCat+0x25a>
mov    0x8(%rsp),%rdx
lea    (%r14,%rdx,8),%rdx
add    $0x8,%rdx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
divsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,-0x8(%rdx,%rcx,8)
movsd  0x8(%rax,%rcx,8),%xmm1
divsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdx,%rcx,8)
add    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%r10
jne    12c0 <ancestralCat+0x1a0>
jmp    137a <ancestralCat+0x25a>
mov    %r10d,%ecx
and    $0xfffffffe,%ecx
movapd %xmm0,%xmm1
unpcklpd %xmm0,%xmm1
lea    -0x2(%rcx),%rsi
mov    %rsi,%rdx
shr    %rdx
add    $0x1,%rdx
test   %rsi,%rsi
je     1390 <ancestralCat+0x270>
mov    %rdx,%rdi
and    $0xfffffffffffffffe,%rdi
mov    0x8(%rsp),%rsi
lea    (%r14,%rsi,8),%rbp
add    $0x10,%rbp
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movupd (%rax,%rsi,8),%xmm2
divpd  %xmm1,%xmm2
movupd %xmm2,-0x10(%rbp,%rsi,8)
movupd 0x10(%rax,%rsi,8),%xmm2
divpd  %xmm1,%xmm2
movupd %xmm2,0x0(%rbp,%rsi,8)
add    $0x4,%rsi
add    $0xfffffffffffffffe,%rdi
jne    1330 <ancestralCat+0x210>
test   $0x1,%dl
je     1371 <ancestralCat+0x251>
movupd (%rax,%rsi,8),%xmm2
divpd  %xmm1,%xmm2
mov    0x10(%rsp),%rdx
movupd %xmm2,(%rdx,%rsi,8)
cmp    %r10,%rcx
jne    127f <ancestralCat+0x15f>
mov    %rax,%rdi
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1040 <rax_free@plt>
xor    %esi,%esi
test   $0x1,%dl
jne    135e <ancestralCat+0x23e>
jmp    1371 <ancestralCat+0x251>

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

LLVM IR (-O2):
define void @ancestralCat(double* nocapture %0, double* nocapture writeonly %1, double* nocapture %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = mul nsw i32 %4, %3
%7 = sext i32 %6 to i64
%8 = getelementptr double, double* %1, i64 %7
%9 = shl i32 %4, 3
%10 = tail call i64 @rax_malloc(i32 %9)
%11 = inttoptr i64 %10 to double*
%12 = inttoptr i64 %10 to i8*
%13 = icmp sgt i32 %4, 0
br i1 %13, label %14, label %165
14: ; preds = %5
%15 = zext i32 %4 to i64
%16 = zext i32 %4 to i64
%17 = add nsw i64 %16, -1
%18 = and i64 %16, 3
%19 = icmp ult i64 %17, 3
%20 = and i64 %16, 4294967292
%21 = icmp eq i64 %18, 0
br label %22
22: ; preds = %146, %14
%23 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %150, %146 ]
%24 = phi double [ 0.000000e+00, %14 ], [ %148, %146 ]
%25 = mul nsw i64 %23, %15
br i1 %19, label %129, label %95
26: ; preds = %146
br i1 %13, label %27, label %165
27: ; preds = %26
%28 = zext i32 %4 to i64
%29 = icmp eq i32 %4, 1
br i1 %29, label %80, label %30
30: ; preds = %27
%31 = add nsw i64 %7, %16
%32 = getelementptr double, double* %1, i64 %31
%33 = bitcast double* %32 to i8*
%34 = getelementptr double, double* %11, i64 %16
%35 = icmp ult double* %8, %34
%36 = icmp ult i8* %12, %33
%37 = and i1 %35, %36
br i1 %37, label %80, label %38
38: ; preds = %30
%39 = and i64 %16, 4294967294
%40 = insertelement <2 x double> poison, double %148, i64 0
%41 = shufflevector <2 x double> %40, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%42 = add nsw i64 %39, -2
%43 = lshr exact i64 %42, 1
%44 = add nuw i64 %43, 1
%45 = and i64 %44, 1
%46 = icmp eq i64 %42, 0
br i1 %46, label %68, label %47
47: ; preds = %38
%48 = and i64 %44, -2
br label %49
49: ; preds = %49, %47
%50 = phi i64 [ 0, %47 ], [ %65, %49 ]
%51 = phi i64 [ 0, %47 ], [ %66, %49 ]
%52 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %50
%53 = bitcast double* %52 to <2 x double>*
%54 = load <2 x double>, <2 x double>* %53
%55 = fdiv <2 x double> %54, %41
%56 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %50
%57 = bitcast double* %56 to <2 x double>*
store <2 x double> %55, <2 x double>* %57
%58 = or i64 %50, 2
%59 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %58
%60 = bitcast double* %59 to <2 x double>*
%61 = load <2 x double>, <2 x double>* %60
%62 = fdiv <2 x double> %61, %41
%63 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %58
%64 = bitcast double* %63 to <2 x double>*
store <2 x double> %62, <2 x double>* %64
%65 = add nuw i64 %50, 4
%66 = add nuw i64 %51, 2
%67 = icmp eq i64 %66, %48
br i1 %67, label %68, label %49
68: ; preds = %49, %38
%69 = phi i64 [ 0, %38 ], [ %65, %49 ]
%70 = icmp eq i64 %45, 0
br i1 %70, label %78, label %71
71: ; preds = %68
%72 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %69
%73 = bitcast double* %72 to <2 x double>*
%74 = load <2 x double>, <2 x double>* %73
%75 = fdiv <2 x double> %74, %41
%76 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %69
%77 = bitcast double* %76 to <2 x double>*
store <2 x double> %75, <2 x double>* %77
br label %78
78: ; preds = %68, %71
%79 = icmp eq i64 %39, %16
br i1 %79, label %165, label %80
80: ; preds = %30, %27, %78
%81 = phi i64 [ 0, %30 ], [ 0, %27 ], [ %39, %78 ]
%82 = xor i64 %81, -1
%83 = and i64 %16, 1
%84 = icmp eq i64 %83, 0
br i1 %84, label %91, label %85
85: ; preds = %80
%86 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %81
%87 = load double, double* %86
%88 = fdiv double %87, %148
%89 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %81
store double %88, double* %89
%90 = or i64 %81, 1
br label %91
91: ; preds = %85, %80
%92 = phi i64 [ %81, %80 ], [ %90, %85 ]
%93 = sub nsw i64 0, %16
%94 = icmp eq i64 %82, %93
br i1 %94, label %165, label %152
95: ; preds = %22, %95
%96 = phi i64 [ %126, %95 ], [ 0, %22 ]
%97 = phi double [ %125, %95 ], [ 0.000000e+00, %22 ]
%98 = phi i64 [ %127, %95 ], [ 0, %22 ]
%99 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %96
%100 = load double, double* %99
%101 = add nuw nsw i64 %96, %25
%102 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %101
%103 = load double, double* %102
%104 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %100, double %103, double %97)
%105 = or i64 %96, 1
%106 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %105
%107 = load double, double* %106
%108 = add nuw nsw i64 %105, %25
%109 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %108
%110 = load double, double* %109
%111 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %107, double %110, double %104)
%112 = or i64 %96, 2
%113 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %112
%114 = load double, double* %113
%115 = add nuw nsw i64 %112, %25
%116 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %115
%117 = load double, double* %116
%118 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %114, double %117, double %111)
%119 = or i64 %96, 3
%120 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %119
%121 = load double, double* %120
%122 = add nuw nsw i64 %119, %25
%123 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %122
%124 = load double, double* %123
%125 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %121, double %124, double %118)
%126 = add nuw nsw i64 %96, 4
%127 = add i64 %98, 4
%128 = icmp eq i64 %127, %20
br i1 %128, label %129, label %95
129: ; preds = %95, %22
%130 = phi double [ undef, %22 ], [ %125, %95 ]
%131 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %126, %95 ]
%132 = phi double [ 0.000000e+00, %22 ], [ %125, %95 ]
br i1 %21, label %146, label %133
133: ; preds = %129, %133
%134 = phi i64 [ %143, %133 ], [ %131, %129 ]
%135 = phi double [ %142, %133 ], [ %132, %129 ]
%136 = phi i64 [ %144, %133 ], [ 0, %129 ]
%137 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %134
%138 = load double, double* %137
%139 = add nuw nsw i64 %134, %25
%140 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %139
%141 = load double, double* %140
%142 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %138, double %141, double %135)
%143 = add nuw nsw i64 %134, 1
%144 = add i64 %136, 1
%145 = icmp eq i64 %144, %18
br i1 %145, label %146, label %133
146: ; preds = %133, %129
%147 = phi double [ %130, %129 ], [ %142, %133 ]
%148 = fadd double %24, %147
%149 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %23
store double %147, double* %149
%150 = add nuw nsw i64 %23, 1
%151 = icmp eq i64 %150, %16
br i1 %151, label %26, label %22
152: ; preds = %91, %152
%153 = phi i64 [ %163, %152 ], [ %92, %91 ]
%154 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %153
%155 = load double, double* %154
%156 = fdiv double %155, %148
%157 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %153
store double %156, double* %157
%158 = add nuw nsw i64 %153, 1
%159 = getelementptr inbounds double, double* %11, i64 %158
%160 = load double, double* %159
%161 = fdiv double %160, %148
%162 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %158
store double %161, double* %162
%163 = add nuw nsw i64 %153, 2
%164 = icmp eq i64 %163, %28
br i1 %164, label %165, label %152
165: ; preds = %91, %152, %78, %5, %26
%166 = tail call i32 @rax_free(double* %11)
ret void
}