#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 */
typedef int uint8_t;

/* Variables and functions */
int _calc_gradient_one_pixel(int, int);
void _calc_single_line(int *gradient, uint8_t *image, int width, int height,
                       int y) {
  int U[3];
  int M[3];
  int D[3];
  int off_up_row = (y - 1) * width;
  int off_curr_row = y * width;
  int off_bottom_row = (y + 1) * width;
  U[1] = image[off_up_row];
  U[2] = image[off_up_row + 1];
  M[1] = image[off_curr_row];
  M[2] = image[off_curr_row + 1];
  D[1] = image[off_bottom_row];
  D[2] = image[off_bottom_row + 1];
  int gx, gy;
  int off_gradient = y * width;
  for (int x = 1; x < width - 1; x++) {
    U[0] = U[1];
    U[1] = U[2];
    U[2] = image[off_up_row + (x + 1)];
    M[0] = M[1];
    M[1] = M[2];
    M[2] = image[off_curr_row + (x + 1)];
    D[0] = D[1];
    D[1] = D[2];
    D[2] = image[off_bottom_row + (x + 1)];
    gy = (U[0] + 2 * U[1] + U[2]) - (D[0] + 2 * D[1] + D[2]);
    gx = (U[2] + 2 * M[2] + D[2]) - (U[0] + 2 * M[0] + D[0]);
    gradient[off_gradient + x] = _calc_gradient_one_pixel(gx, gy);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<_calc_single_line>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
imul   -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
imul   -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
imul   -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x44(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x4c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
imul   -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
movl   $0x1,-0x5c(%rbp)
mov    -0x5c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    12ac <_calc_single_line+0x19c>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x44(%rbp),%ecx
mov    -0x5c(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%ecx
mov    -0x5c(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x4c(%rbp),%ecx
mov    -0x5c(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
add    -0x20(%rbp),%eax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
mov    -0x3c(%rbp),%edx
shl    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
add    -0x38(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
add    -0x38(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x34(%rbp),%edx
shl    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
add    -0x40(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%edi
mov    -0x54(%rbp),%esi
call   1030 <_calc_gradient_one_pixel@plt>
mov    %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x58(%rbp),%ecx
add    -0x5c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x5c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
jmp    11c2 <_calc_single_line+0xb2>
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<_calc_single_line>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x38,%rsp
cmp    $0x3,%edx
jl     120f <_calc_single_line+0xff>
lea    -0x1(%r8),%eax
imul   %edx,%eax
mov    %r8d,%ecx
imul   %edx,%ecx
add    $0x1,%r8d
imul   %edx,%r8d
movslq %eax,%r9
movslq %ecx,%r10
movslq %r8d,%r8
add    $0xffffffff,%edx
mov    (%rsi,%r8,4),%eax
mov    0x4(%rsi,%r8,4),%r15d
mov    (%rsi,%r10,4),%ebx
mov    0x4(%rsi,%r10,4),%r14d
mov    (%rsi,%r9,4),%ecx
mov    0x4(%rsi,%r9,4),%ebp
lea    0x4(%rdi,%r10,4),%rdi
mov    %rdi,0x30(%rsp)
lea    -0x4(,%rdx,4),%rdx
ff
mov    %rdx,0x28(%rsp)
lea    0x8(%rsi,%r8,4),%rdx
mov    %rdx,0x20(%rsp)
lea    0x8(%rsi,%r10,4),%rdx
mov    %rdx,0x18(%rsp)
lea    (%rsi,%r9,4),%rdx
add    $0x8,%rdx
mov    %rdx,0x10(%rsp)
xor    %r12d,%r12d
xchg   %ax,%ax
mov    %r14d,0xc(%rsp)
mov    %ebp,%esi
mov    %ebp,0x8(%rsp)
mov    0x10(%rsp),%rdx
mov    (%rdx,%r12,1),%ebp
mov    0x18(%rsp),%rdx
mov    (%rdx,%r12,1),%r14d
mov    0x20(%rsp),%rdx
mov    (%rdx,%r12,1),%r13d
mov    %esi,%edx
sub    %r15d,%edx
mov    %ecx,%esi
sub    %eax,%esi
lea    (%rsi,%rdx,2),%esi
add    %ebp,%esi
sub    %r13d,%esi
mov    %r14d,%edx
sub    %ebx,%edx
add    %eax,%ecx
mov    %ebp,%eax
sub    %ecx,%eax
add    %r13d,%eax
lea    (%rax,%rdx,2),%edi
call   1030 <_calc_gradient_one_pixel@plt>
mov    0x30(%rsp),%rcx
mov    %eax,(%rcx,%r12,1)
add    $0x4,%r12
mov    %r15d,%eax
mov    0x8(%rsp),%ecx
mov    0xc(%rsp),%ebx
mov    %r13d,%r15d
cmp    %r12,0x28(%rsp)
jne    11a0 <_calc_single_line+0x90>
add    $0x38,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @_calc_single_line(i32* nocapture writeonly %0, i32* nocapture %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = add nsw i32 %4, -1
%7 = mul nsw i32 %6, %2
%8 = mul nsw i32 %4, %2
%9 = add nsw i32 %4, 1
%10 = mul nsw i32 %9, %2
%11 = sext i32 %7 to i64
%12 = sext i32 %8 to i64
%13 = sext i32 %10 to i64
%14 = icmp sgt i32 %2, 2
br i1 %14, label %15, label %36
15: ; preds = %5
%16 = add nsw i32 %2, -1
%17 = add nsw i32 %10, 1
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %13
%22 = load i32, i32* %21
%23 = add nsw i32 %8, 1
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %12
%28 = load i32, i32* %27
%29 = add nsw i32 %7, 1
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %11
%34 = load i32, i32* %33
%35 = zext i32 %16 to i64
br label %37
36: ; preds = %37, %5
ret void
37: ; preds = %15, %37
%38 = phi i64 [ 1, %15 ], [ %45, %37 ]
%39 = phi i32 [ %22, %15 ], [ %44, %37 ]
%40 = phi i32 [ %32, %15 ], [ %48, %37 ]
%41 = phi i32 [ %34, %15 ], [ %40, %37 ]
%42 = phi i32 [ %26, %15 ], [ %51, %37 ]
%43 = phi i32 [ %28, %15 ], [ %42, %37 ]
%44 = phi i32 [ %20, %15 ], [ %54, %37 ]
%45 = add nuw nsw i64 %38, 1
%46 = add nsw i64 %45, %11
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = add nsw i64 %45, %12
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = add nsw i64 %45, %13
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = sub i32 %40, %44
%56 = shl i32 %55, 1
%57 = sub i32 %41, %39
%58 = add i32 %57, %56
%59 = add i32 %58, %48
%60 = sub i32 %59, %54
%61 = sub i32 %51, %43
%62 = shl i32 %61, 1
%63 = add i32 %41, %39
%64 = sub i32 %48, %63
%65 = add i32 %64, %54
%66 = add i32 %65, %62
%67 = tail call i32 @_calc_gradient_one_pixel(i32 %66, i32 %60)
%68 = add nsw i64 %38, %12
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %68
store i32 %67, i32* %69
%70 = icmp eq i64 %45, %35
br i1 %70, label %36, label %37
}