float sample(float nucleotides[], char rr[], float c, float E) {
  char random_sample[1000];
  for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    random_sample[i] = generate(nucleotides);
  }
  int **transition_matrix = get_transition_matrix(random_sample, 1000);
  float O = transition_matrix[rr[0]][rr[1]];
  float X2c = ((O - E) * (O - E)) / (E * c);
  free(transition_matrix[0]);
  free(transition_matrix[1]);
  free(transition_matrix[2]);
  free(transition_matrix[3]);
  free(transition_matrix);
  return X2c;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sample>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x420,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
movss  %xmm1,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x404(%rbp)
cmpl   $0x3e8,-0x404(%rbp)
jge    1196 <sample+0x66>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1050 <generate@plt>
mov    %al,%cl
movslq -0x404(%rbp),%rax
mov    %cl,-0x400(%rbp,%rax,1)
mov    -0x404(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x404(%rbp)
jmp    1157 <sample+0x27>
lea    -0x400(%rbp),%rdi
mov    $0x3e8,%esi
mov    $0x0,%al
call   1040 <get_transition_matrix@plt>
cltq
mov    %rax,-0x410(%rbp)
mov    -0x410(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movsbq (%rcx),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movsbq 0x1(%rcx),%rcx
cvtsi2ssl (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x414(%rbp)
ff
movss  -0x414(%rbp),%xmm0
ff
subss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x414(%rbp),%xmm1
ff
subss  -0x18(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x18(%rbp),%xmm1
mulss  -0x14(%rbp),%xmm1
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x418(%rbp)
ff
mov    -0x410(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x410(%rbp),%rax
mov    0x8(%rax),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x410(%rbp),%rax
mov    0x10(%rax),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x410(%rbp),%rax
mov    0x18(%rax),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x410(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
movss  -0x418(%rbp),%xmm0
ff
add    $0x420,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sample>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x400,%rsp
movss  %xmm1,0xc(%rsp)
movss  %xmm0,0x8(%rsp)
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r15
xor    %ebx,%ebx
mov    %r15,%rdi
xor    %eax,%eax
call   1050 <generate@plt>
mov    %al,0x10(%rsp,%rbx,1)
add    $0x1,%rbx
cmp    $0x3e8,%rbx
jne    1150 <sample+0x20>
lea    0x10(%rsp),%rdi
mov    $0x3e8,%esi
xor    %eax,%eax
call   1040 <get_transition_matrix@plt>
movslq %eax,%rbx
movsbq (%r14),%rax
mov    (%rbx,%rax,8),%rax
movsbq 0x1(%r14),%rcx
cvtsi2ssl (%rax,%rcx,4),%xmm2
movss  0xc(%rsp),%xmm1
subss  %xmm1,%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm2
movss  0x8(%rsp),%xmm0
mulss  %xmm1,%xmm0
divss  %xmm0,%xmm2
movss  %xmm2,0x8(%rsp)
mov    (%rbx),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    0x8(%rbx),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    0x10(%rbx),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    0x18(%rbx),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
movss  0x8(%rsp),%xmm0
add    $0x400,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define float @sample(float* %0, i8* %1, float %2, float %3) {
%5 = alloca float*
%6 = alloca i8*
%7 = alloca float
%8 = alloca float
%9 = alloca [1000 x i8]
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32**
%12 = alloca float
%13 = alloca float
store float* %0, float** %5
store i8* %1, i8** %6
store float %2, float* %7
store float %3, float* %8
store i32 0, i32* %10
br label %14
14: ; preds = %24, %4
%15 = load i32, i32* %10
%16 = icmp slt i32 %15, 1000
br i1 %16, label %17, label %27
17: ; preds = %14
%18 = load float*, float** %5
%19 = call i32 (float*, ...) bitcast (i32 (...)* @generate to i32 (float*, ...)*)(float* %18)
%20 = trunc i32 %19 to i8
%21 = load i32, i32* %10
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds [1000 x i8], [1000 x i8]* %9, i64 0, i64 %22
store i8 %20, i8* %23
br label %24
24: ; preds = %17
%25 = load i32, i32* %10
%26 = add nsw i32 %25, 1
store i32 %26, i32* %10
br label %14
27: ; preds = %14
%28 = getelementptr inbounds [1000 x i8], [1000 x i8]* %9, i64 0, i64 0
%29 = call i32 (i8*, i32, ...) bitcast (i32 (...)* @get_transition_matrix to i32 (i8*, i32, ...)*)(i8* %28, i32 1000)
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = inttoptr i64 %30 to i32**
store i32** %31, i32*** %11
%32 = load i32**, i32*** %11
%33 = load i8*, i8** %6
%34 = getelementptr inbounds i8, i8* %33, i64 0
%35 = load i8, i8* %34
%36 = sext i8 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32*, i32** %32, i64 %36
%38 = load i32*, i32** %37
%39 = load i8*, i8** %6
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %39, i64 1
%41 = load i8, i8* %40
%42 = sext i8 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = sitofp i32 %44 to float
store float %45, float* %12
%46 = load float, float* %12
%47 = load float, float* %8
%48 = fsub float %46, %47
%49 = load float, float* %12
%50 = load float, float* %8
%51 = fsub float %49, %50
%52 = fmul float %48, %51
%53 = load float, float* %8
%54 = load float, float* %7
%55 = fmul float %53, %54
%56 = fdiv float %52, %55
store float %56, float* %13
%57 = load i32**, i32*** %11
%58 = getelementptr inbounds i32*, i32** %57, i64 0
%59 = load i32*, i32** %58
%60 = bitcast i32* %59 to i8*
%61 = load i32**, i32*** %11
%62 = getelementptr inbounds i32*, i32** %61, i64 1
%63 = load i32*, i32** %62
%64 = bitcast i32* %63 to i8*
%65 = load i32**, i32*** %11
%66 = getelementptr inbounds i32*, i32** %65, i64 2
%67 = load i32*, i32** %66
%68 = bitcast i32* %67 to i8*
%69 = load i32**, i32*** %11
%70 = getelementptr inbounds i32*, i32** %69, i64 3
%71 = load i32*, i32** %70
%72 = bitcast i32* %71 to i8*
%73 = load i32**, i32*** %11
%74 = bitcast i32** %73 to i8*
%75 = load float, float* %13
ret float %75
}

LLVM IR (-O2):
define float @sample(float* %0, i8* nocapture %1, float %2, float %3) {
%5 = alloca [1000 x i8]
%6 = getelementptr inbounds [1000 x i8], [1000 x i8]* %5, i64 0, i64 0
br label %37
7: ; preds = %37
%8 = call i32 (i8*, i32, ...) bitcast (i32 (...)* @get_transition_matrix to i32 (i8*, i32, ...)*)(i8* %6, i32 1000)
%9 = sext i32 %8 to i64
%10 = inttoptr i64 %9 to i32**
%11 = load i8, i8* %1
%12 = sext i8 %11 to i64
%13 = getelementptr inbounds i32*, i32** %10, i64 %12
%14 = load i32*, i32** %13
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
%16 = load i8, i8* %15
%17 = sext i8 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
%20 = sitofp i32 %19 to float
%21 = fsub float %20, %3
%22 = fmul float %21, %21
%23 = fmul float %2, %3
%24 = fdiv float %22, %23
%25 = inttoptr i64 %9 to i8**
%26 = load i8*, i8** %25
%27 = getelementptr inbounds i32*, i32** %10, i64 1
%28 = bitcast i32** %27 to i8**
%29 = load i8*, i8** %28
%30 = getelementptr inbounds i32*, i32** %10, i64 2
%31 = bitcast i32** %30 to i8**
%32 = load i8*, i8** %31
%33 = getelementptr inbounds i32*, i32** %10, i64 3
%34 = bitcast i32** %33 to i8**
%35 = load i8*, i8** %34
%36 = inttoptr i64 %9 to i8*
ret float %24
37: ; preds = %4, %37
%38 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %42, %37 ]
%39 = tail call i32 (float*, ...) bitcast (i32 (...)* @generate to i32 (float*, ...)*)(float* %0)
%40 = trunc i32 %39 to i8
%41 = getelementptr inbounds [1000 x i8], [1000 x i8]* %5, i64 0, i64 %38
store i8 %40, i8* %41
%42 = add nuw nsw i64 %38, 1
%43 = icmp eq i64 %42, 1000
br i1 %43, label %7, label %37
}