int flatten_index(const int index[], const int array_sizes[], int d) {
  if (d == 0)
    return 0;
  if (d == 1)
    return index[0];
  if (d == 2) {
    return index[1] + array_sizes[1] * index[0];
  }
  int rec = flatten_index(index, array_sizes, d - 1);
  return index[d - 1] + array_sizes[d - 1] * rec;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<flatten_index>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
jne    1139 <flatten_index+0x29>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    11b9 <flatten_index+0xa9>
cmpl   $0x1,-0x1c(%rbp)
jne    1151 <flatten_index+0x41>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11b9 <flatten_index+0xa9>
cmpl   $0x2,-0x1c(%rbp)
jne    117a <flatten_index+0x6a>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x4(%rax),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    0x4(%rcx),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rdx
imul   (%rdx),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11b9 <flatten_index+0xa9>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
mov    -0x1c(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
call   1030 <flatten_index@plt>
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<flatten_index>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
mov    %edx,%ebx
test   %edx,%edx
je     115c <flatten_index+0x4c>
mov    %rsi,%r15
mov    %rdi,%r14
cmp    $0x2,%ebx
je     1130 <flatten_index+0x20>
cmp    $0x1,%ebx
jne    113e <flatten_index+0x2e>
mov    (%r14),%ebx
jmp    115c <flatten_index+0x4c>
mov    (%r14),%ebx
imul   0x4(%r15),%ebx
add    0x4(%r14),%ebx
jmp    115c <flatten_index+0x4c>
lea    -0x1(%rbx),%edx
mov    %r14,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1030 <flatten_index@plt>
movslq %ebx,%rcx
imul   -0x4(%r15,%rcx,4),%eax
add    -0x4(%r14,%rcx,4),%eax
mov    %eax,%ebx
mov    %ebx,%eax
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @flatten_index(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32 %2) {
switch i32 %2, label %16 [
i32 0, label %14
i32 1, label %4
i32 2, label %6
]
4: ; preds = %3
%5 = load i32, i32* %0
br label %14
6: ; preds = %3
%7 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 1
%8 = load i32, i32* %7
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 1
%10 = load i32, i32* %9
%11 = load i32, i32* %0
%12 = mul nsw i32 %11, %10
%13 = add nsw i32 %12, %8
br label %14
14: ; preds = %4, %6, %3, %16
%15 = phi i32 [ %25, %16 ], [ %5, %4 ], [ %13, %6 ], [ %2, %3 ]
ret i32 %15
16: ; preds = %3
%17 = add nsw i32 %2, -1
%18 = tail call i32 @flatten_index(i32* %0, i32* %1, i32 %17)
%19 = sext i32 %17 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %19
%23 = load i32, i32* %22
%24 = mul nsw i32 %23, %18
%25 = add nsw i32 %24, %21
br label %14
}