double unroll_dot_product(const double *x, const double *y, int n,
                          double weight) {
  double res = 0.0;
  int i = 0;
  for (; i <= n - 4; i += 4)
    res += (x[i] * y[i] + x[i + 1] * y[i + 1] + x[i + 2] * y[i + 2] +
            x[i + 3] * y[i + 3]) *
           weight;
  for (; i < n; i++)
    res += (x[i] * y[i]) * weight;
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<unroll_dot_product>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x4,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jg     11f7 <unroll_dot_product+0xf7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    $0x3,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    $0x3,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  -0x20(%rbp),%xmm2
movsd  -0x28(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x4,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1123 <unroll_dot_product+0x23>
jmp    11fc <unroll_dot_product+0xfc>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1247 <unroll_dot_product+0x147>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  -0x20(%rbp),%xmm2
movsd  -0x28(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11fc <unroll_dot_product+0xfc>
movsd  -0x28(%rbp),%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<unroll_dot_product>:
cmp    $0x4,%edx
jge    1116 <unroll_dot_product+0x16>
xor    %r8d,%r8d
xorpd  %xmm1,%xmm1
cmp    %edx,%r8d
jl     117b <unroll_dot_product+0x7b>
jmp    1216 <unroll_dot_product+0x116>
lea    -0x4(%rdx),%eax
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %ecx,%ecx
nop
movsd  0x8(%rdi,%rcx,8),%xmm2
mulsd  0x8(%rsi,%rcx,8),%xmm2
movsd  (%rdi,%rcx,8),%xmm3
mulsd  (%rsi,%rcx,8),%xmm3
addsd  %xmm2,%xmm3
movsd  0x10(%rdi,%rcx,8),%xmm2
mulsd  0x10(%rsi,%rcx,8),%xmm2
addsd  %xmm3,%xmm2
movsd  0x18(%rdi,%rcx,8),%xmm3
mulsd  0x18(%rsi,%rcx,8),%xmm3
addsd  %xmm2,%xmm3
mulsd  %xmm0,%xmm3
addsd  %xmm3,%xmm1
add    $0x4,%rcx
cmp    %rax,%rcx
jbe    1120 <unroll_dot_product+0x20>
mov    %edx,%r8d
and    $0xfffffffc,%r8d
cmp    %edx,%r8d
jge    1216 <unroll_dot_product+0x116>
mov    %r8d,%eax
not    %r8d
add    %edx,%r8d
mov    %edx,%ecx
and    $0x3,%ecx
je     11ab <unroll_dot_product+0xab>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rdi,%rax,8),%xmm2
mulsd  (%rsi,%rax,8),%xmm2
mulsd  %xmm0,%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm1
add    $0x1,%rax
add    $0xffffffff,%ecx
jne    1190 <unroll_dot_product+0x90>
cmp    $0x3,%r8d
jb     1216 <unroll_dot_product+0x116>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rdi,%rax,8),%xmm2
movsd  0x8(%rdi,%rax,8),%xmm3
mulsd  (%rsi,%rax,8),%xmm2
mulsd  %xmm0,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
mulsd  0x8(%rsi,%rax,8),%xmm3
mulsd  %xmm0,%xmm3
addsd  %xmm2,%xmm3
movsd  0x10(%rdi,%rax,8),%xmm2
mulsd  0x10(%rsi,%rax,8),%xmm2
mulsd  %xmm0,%xmm2
addsd  %xmm3,%xmm2
movsd  0x18(%rdi,%rax,8),%xmm1
mulsd  0x18(%rsi,%rax,8),%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
addsd  %xmm2,%xmm1
add    $0x4,%rax
cmp    %edx,%eax
jl     11c0 <unroll_dot_product+0xc0>
movapd %xmm1,%xmm0
ret

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

LLVM IR (-O2):
define double @unroll_dot_product(double* nocapture %0, double* nocapture %1, i32 %2, double %3) {
%5 = icmp slt i32 %2, 4
br i1 %5, label %11, label %6
6: ; preds = %4
%7 = add nsw i32 %2, -4
%8 = zext i32 %7 to i64
br label %39
9: ; preds = %39
%10 = and i32 %2, -4
br label %11
11: ; preds = %9, %4
%12 = phi double [ 0.000000e+00, %4 ], [ %65, %9 ]
%13 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %10, %9 ]
%14 = icmp slt i32 %13, %2
br i1 %14, label %15, label %101
15: ; preds = %11
%16 = zext i32 %13 to i64
%17 = xor i32 %13, -1
%18 = add i32 %17, %2
%19 = and i32 %2, 3
%20 = icmp eq i32 %19, 0
br i1 %20, label %34, label %21
21: ; preds = %15, %21
%22 = phi i64 [ %31, %21 ], [ %16, %15 ]
%23 = phi double [ %30, %21 ], [ %12, %15 ]
%24 = phi i32 [ %32, %21 ], [ 0, %15 ]
%25 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %22
%26 = load double, double* %25
%27 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %22
%28 = load double, double* %27
%29 = fmul double %26, %28
%30 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %29, double %3, double %23)
%31 = add nuw nsw i64 %22, 1
%32 = add i32 %24, 1
%33 = icmp eq i32 %32, %19
br i1 %33, label %34, label %21
34: ; preds = %21, %15
%35 = phi i64 [ %16, %15 ], [ %31, %21 ]
%36 = phi double [ %12, %15 ], [ %30, %21 ]
%37 = phi double [ undef, %15 ], [ %30, %21 ]
%38 = icmp ult i32 %18, 3
br i1 %38, label %101, label %68
39: ; preds = %6, %39
%40 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %66, %39 ]
%41 = phi double [ 0.000000e+00, %6 ], [ %65, %39 ]
%42 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %40
%43 = load double, double* %42
%44 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %40
%45 = load double, double* %44
%46 = or i64 %40, 1
%47 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %46
%48 = load double, double* %47
%49 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %46
%50 = load double, double* %49
%51 = fmul double %48, %50
%52 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %43, double %45, double %51)
%53 = or i64 %40, 2
%54 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %53
%55 = load double, double* %54
%56 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %53
%57 = load double, double* %56
%58 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %55, double %57, double %52)
%59 = or i64 %40, 3
%60 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %59
%61 = load double, double* %60
%62 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %59
%63 = load double, double* %62
%64 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %61, double %63, double %58)
%65 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %64, double %3, double %41)
%66 = add nuw nsw i64 %40, 4
%67 = icmp ugt i64 %66, %8
br i1 %67, label %9, label %39
68: ; preds = %34, %68
%69 = phi i64 [ %98, %68 ], [ %35, %34 ]
%70 = phi double [ %97, %68 ], [ %36, %34 ]
%71 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %69
%72 = load double, double* %71
%73 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %69
%74 = load double, double* %73
%75 = fmul double %72, %74
%76 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %75, double %3, double %70)
%77 = add nuw nsw i64 %69, 1
%78 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %77
%79 = load double, double* %78
%80 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %77
%81 = load double, double* %80
%82 = fmul double %79, %81
%83 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %82, double %3, double %76)
%84 = add nuw nsw i64 %69, 2
%85 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %84
%86 = load double, double* %85
%87 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %84
%88 = load double, double* %87
%89 = fmul double %86, %88
%90 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %89, double %3, double %83)
%91 = add nuw nsw i64 %69, 3
%92 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %91
%93 = load double, double* %92
%94 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %91
%95 = load double, double* %94
%96 = fmul double %93, %95
%97 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %96, double %3, double %90)
%98 = add nuw nsw i64 %69, 4
%99 = trunc i64 %98 to i32
%100 = icmp slt i32 %99, %2
br i1 %100, label %68, label %101
101: ; preds = %34, %68, %11
%102 = phi double [ %12, %11 ], [ %37, %34 ], [ %97, %68 ]
ret double %102
}