void fc2sp(double *fa, double *sa, double *poli, int nlev, int nlat, int nfc,
           int nt) {
  int lev, jmm, jfc, lat, nsp2;
  double sar, sai;
  const double *restrict far;
  const double *restrict fai;
  const double *restrict pol;
  double *sal;
  double *fal;
  nsp2 = (nt + 1) * (nt + 2);
  for (lev = 0; lev < nlev; lev++) {
    pol = poli;
    fal = fa + lev * nfc * nlat;
    sal = sa + lev * nsp2;
    for (jmm = 0; jmm <= nt; jmm++) {
      for (jfc = jmm; jfc <= nt; jfc++) {
        far = fal;
        fai = fal + nlat;
        sar = 0.0;
        sai = 0.0;
        for (lat = 0; lat < nlat; lat++) {
          sar += pol[lat] * far[lat];
          sai += pol[lat] * fai[lat];
        }
        *sal++ = sar;
        *sal++ = sai;
        pol += nlat;
      }
      fal += 2 * nlat;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fc2sp>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    0x10(%rbp),%eax
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
mov    %r9d,-0x24(%rbp)
mov    0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    0x10(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    12d6 <fc2sp+0x1d6>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x38(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x68(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    0x10(%rbp),%eax
jg     12c3 <fc2sp+0x1c3>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    0x10(%rbp),%eax
jg     129d <fc2sp+0x19d>
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x48(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    124a <fc2sp+0x14a>
mov    -0x60(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x50(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x40(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
mov    -0x60(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x58(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x48(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x48(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11d8 <fc2sp+0xd8>
movsd  -0x40(%rbp),%xmm0
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x8,%rcx
mov    %rcx,-0x68(%rbp)
movsd  %xmm0,(%rax)
movsd  -0x48(%rbp),%xmm0
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x8,%rcx
mov    %rcx,-0x68(%rbp)
movsd  %xmm0,(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    -0x60(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    119a <fc2sp+0x9a>
mov    -0x20(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
mov    -0x70(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1188 <fc2sp+0x88>
jmp    12c8 <fc2sp+0x1c8>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1137 <fc2sp+0x37>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fc2sp>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %r9d,-0x5c(%rsp)
mov    %rdx,-0x28(%rsp)
mov    %rsi,-0x30(%rsp)
mov    %rdi,-0x48(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    1330 <fc2sp+0x230>
mov    0x38(%rsp),%edi
lea    0x1(%rdi),%eax
lea    0x2(%rdi),%edx
imul   %eax,%edx
mov    -0x5c(%rsp),%eax
imul   %r8d,%eax
mov    %eax,-0x5c(%rsp)
movslq %r8d,%rax
lea    (%rax,%rax,1),%esi
movslq %esi,%rbp
mov    %rdi,%rsi
movslq %edx,%rdx
mov    %rdx,-0x38(%rsp)
mov    %ecx,%ecx
mov    %rcx,-0x20(%rsp)
mov    %eax,%r12d
mov    %r12d,%ebx
and    $0xfffffffe,%ebx
lea    0x0(,%rax,8),%rcx
mov    -0x48(%rsp),%rdx
add    $0x8,%rdx
mov    %rdx,-0x40(%rsp)
mov    %rbp,-0x10(%rsp)
lea    0x0(,%rbp,8),%rdx
mov    %rdx,-0x18(%rsp)
xor    %edx,%edx
mov    %rdx,-0x50(%rsp)
xor    %edx,%edx
mov    %rdx,-0x58(%rsp)
jmp    11ca <fc2sp+0xca>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x58(%rsp),%rdi
add    $0x1,%rdi
mov    -0x50(%rsp),%rdx
add    -0x5c(%rsp),%edx
mov    %rdx,-0x50(%rsp)
mov    %rdi,%rdx
mov    %rdi,-0x58(%rsp)
cmp    -0x20(%rsp),%rdi
je     1330 <fc2sp+0x230>
test   %esi,%esi
js     11a0 <fc2sp+0xa0>
movslq -0x50(%rsp),%rdx
mov    -0x40(%rsp),%rsi
lea    (%rsi,%rdx,8),%r11
mov    -0x58(%rsp),%rbp
mov    %rbp,%rdx
imul   -0x38(%rsp),%rdx
mov    -0x30(%rsp),%rsi
lea    (%rsi,%rdx,8),%rdi
mov    -0x5c(%rsp),%edx
imul   %ebp,%edx
movslq %edx,%rdx
mov    -0x48(%rsp),%rsi
lea    (%rsi,%rdx,8),%r13
mov    0x38(%rsp),%esi
xor    %r14d,%r14d
mov    -0x28(%rsp),%r15
jmp    1242 <fc2sp+0x142>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    -0x10(%rsp),%rdx
lea    0x0(%r13,%rdx,8),%r13
mov    -0x8(%rsp),%rbp
lea    0x1(%rbp),%edx
add    -0x18(%rsp),%r11
cmp    %esi,%ebp
mov    %edx,%r14d
je     11a0 <fc2sp+0xa0>
lea    0x0(,%rax,8),%r9
add    %r13,%r9
lea    0x8(%r15),%r10
mov    %r14,-0x8(%rsp)
jmp    127f <fc2sp+0x17f>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
xorpd  %xmm1,%xmm1
movupd %xmm1,(%rdi)
add    $0x10,%rdi
lea    (%r15,%rax,8),%r15
lea    0x1(%r14),%edx
add    %rcx,%r10
cmp    %esi,%r14d
mov    %edx,%r14d
je     1220 <fc2sp+0x120>
test   %r8d,%r8d
jle    1260 <fc2sp+0x160>
xorpd  %xmm0,%xmm0
cmp    $0x1,%r8d
jne    12a0 <fc2sp+0x1a0>
xor    %ebp,%ebp
test   $0x1,%r12b
je     1264 <fc2sp+0x164>
jmp    130c <fc2sp+0x20c>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r11,%rsi
mov    %r10,%rdx
xor    %ebp,%ebp
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  -0x8(%rdx),%xmm3
movsd  (%rdx),%xmm4
unpcklpd %xmm3,%xmm3
movsd  -0x8(%rsi),%xmm2
movhpd -0x8(%rsi,%rcx,1),%xmm2
movsd  (%rsi),%xmm1
mulpd  %xmm3,%xmm2
addpd  %xmm0,%xmm2
unpcklpd %xmm4,%xmm4
movhpd (%rsi,%rcx,1),%xmm1
mulpd  %xmm4,%xmm1
movapd %xmm1,%xmm0
addpd  %xmm2,%xmm0
add    $0x2,%rbp
add    $0x10,%rdx
add    $0x10,%rsi
cmp    %rbp,%rbx
jne    12b0 <fc2sp+0x1b0>
addpd  %xmm2,%xmm1
mov    0x38(%rsp),%esi
test   $0x1,%r12b
je     1264 <fc2sp+0x164>
movsd  (%r15,%rbp,8),%xmm2
unpcklpd %xmm2,%xmm2
movsd  0x0(%r13,%rbp,8),%xmm1
movhpd (%r9,%rbp,8),%xmm1
mulpd  %xmm2,%xmm1
addpd  %xmm0,%xmm1
jmp    1264 <fc2sp+0x164>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @fc2sp(double* %0, double* %1, double* %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5, i32 %6) {
%8 = alloca double*
%9 = alloca double*
%10 = alloca double*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
%20 = alloca double
%21 = alloca double
%22 = alloca double*
%23 = alloca double*
%24 = alloca double*
%25 = alloca double*
%26 = alloca double*
store double* %0, double** %8
store double* %1, double** %9
store double* %2, double** %10
store i32 %3, i32* %11
store i32 %4, i32* %12
store i32 %5, i32* %13
store i32 %6, i32* %14
%27 = load i32, i32* %14
%28 = add nsw i32 %27, 1
%29 = load i32, i32* %14
%30 = add nsw i32 %29, 2
%31 = mul nsw i32 %28, %30
store i32 %31, i32* %19
store i32 0, i32* %15
br label %32
32: ; preds = %124, %7
%33 = load i32, i32* %15
%34 = load i32, i32* %11
%35 = icmp slt i32 %33, %34
br i1 %35, label %36, label %127
36: ; preds = %32
%37 = load double*, double** %10
store double* %37, double** %24
%38 = load double*, double** %8
%39 = load i32, i32* %15
%40 = load i32, i32* %13
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = load i32, i32* %12
%43 = mul nsw i32 %41, %42
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds double, double* %38, i64 %44
store double* %45, double** %26
%46 = load double*, double** %9
%47 = load i32, i32* %15
%48 = load i32, i32* %19
%49 = mul nsw i32 %47, %48
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds double, double* %46, i64 %50
store double* %51, double** %25
store i32 0, i32* %16
br label %52
52: ; preds = %120, %36
%53 = load i32, i32* %16
%54 = load i32, i32* %14
%55 = icmp sle i32 %53, %54
br i1 %55, label %56, label %123
56: ; preds = %52
%57 = load i32, i32* %16
store i32 %57, i32* %17
br label %58
58: ; preds = %111, %56
%59 = load i32, i32* %17
%60 = load i32, i32* %14
%61 = icmp sle i32 %59, %60
br i1 %61, label %62, label %114
62: ; preds = %58
%63 = load double*, double** %26
store double* %63, double** %22
%64 = load double*, double** %26
%65 = load i32, i32* %12
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds double, double* %64, i64 %66
store double* %67, double** %23
store double 0.000000e+00, double* %20
store double 0.000000e+00, double* %21
store i32 0, i32* %18
br label %68
68: ; preds = %97, %62
%69 = load i32, i32* %18
%70 = load i32, i32* %12
%71 = icmp slt i32 %69, %70
br i1 %71, label %72, label %100
72: ; preds = %68
%73 = load double*, double** %24
%74 = load i32, i32* %18
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds double, double* %73, i64 %75
%77 = load double, double* %76
%78 = load double*, double** %22
%79 = load i32, i32* %18
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds double, double* %78, i64 %80
%82 = load double, double* %81
%83 = load double, double* %20
%84 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %77, double %82, double %83)
store double %84, double* %20
%85 = load double*, double** %24
%86 = load i32, i32* %18
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds double, double* %85, i64 %87
%89 = load double, double* %88
%90 = load double*, double** %23
%91 = load i32, i32* %18
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds double, double* %90, i64 %92
%94 = load double, double* %93
%95 = load double, double* %21
%96 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %89, double %94, double %95)
store double %96, double* %21
br label %97
97: ; preds = %72
%98 = load i32, i32* %18
%99 = add nsw i32 %98, 1
store i32 %99, i32* %18
br label %68
100: ; preds = %68
%101 = load double, double* %20
%102 = load double*, double** %25
%103 = getelementptr inbounds double, double* %102, i32 1
store double* %103, double** %25
store double %101, double* %102
%104 = load double, double* %21
%105 = load double*, double** %25
%106 = getelementptr inbounds double, double* %105, i32 1
store double* %106, double** %25
store double %104, double* %105
%107 = load i32, i32* %12
%108 = load double*, double** %24
%109 = sext i32 %107 to i64
%110 = getelementptr inbounds double, double* %108, i64 %109
store double* %110, double** %24
br label %111
111: ; preds = %100
%112 = load i32, i32* %17
%113 = add nsw i32 %112, 1
store i32 %113, i32* %17
br label %58
114: ; preds = %58
%115 = load i32, i32* %12
%116 = mul nsw i32 2, %115
%117 = load double*, double** %26
%118 = sext i32 %116 to i64
%119 = getelementptr inbounds double, double* %117, i64 %118
store double* %119, double** %26
br label %120
120: ; preds = %114
%121 = load i32, i32* %16
%122 = add nsw i32 %121, 1
store i32 %122, i32* %16
br label %52
123: ; preds = %52
br label %124
124: ; preds = %123
%125 = load i32, i32* %15
%126 = add nsw i32 %125, 1
store i32 %126, i32* %15
br label %32
127: ; preds = %32
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @fc2sp(double* nocapture %0, double* nocapture writeonly %1, double* nocapture %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5, i32 %6) {
%8 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %8, label %9, label %108
9: ; preds = %7
%10 = add i32 %6, 1
%11 = add nsw i32 %6, 2
%12 = mul nsw i32 %10, %11
%13 = mul i32 %5, %4
%14 = icmp slt i32 %6, 0
%15 = sext i32 %4 to i64
%16 = icmp sgt i32 %4, 0
%17 = shl nsw i32 %4, 1
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = sext i32 %12 to i64
%20 = zext i32 %3 to i64
%21 = zext i32 %4 to i64
%22 = and i64 %21, 1
%23 = icmp eq i32 %4, 1
%24 = and i64 %21, 4294967294
%25 = icmp eq i64 %22, 0
br label %26
26: ; preds = %9, %105
%27 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %106, %105 ]
br i1 %14, label %105, label %28
28: ; preds = %26
%29 = mul nsw i64 %27, %19
%30 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %29
%31 = trunc i64 %27 to i32
%32 = mul i32 %13, %31
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %33
br label %35
35: ; preds = %101, %28
%36 = phi double* [ %102, %101 ], [ %34, %28 ]
%37 = phi double* [ %96, %101 ], [ %30, %28 ]
%38 = phi double* [ %98, %101 ], [ %2, %28 ]
%39 = phi i32 [ %103, %101 ], [ 0, %28 ]
%40 = getelementptr inbounds double, double* %36, i64 %15
br label %41
41: ; preds = %35, %94
%42 = phi double* [ %37, %35 ], [ %96, %94 ]
%43 = phi double* [ %38, %35 ], [ %98, %94 ]
%44 = phi i32 [ %39, %35 ], [ %99, %94 ]
br i1 %16, label %45, label %94
45: ; preds = %41
br i1 %23, label %78, label %46
46: ; preds = %45, %46
%47 = phi i64 [ %73, %46 ], [ 0, %45 ]
%48 = phi <2 x double> [ %72, %46 ], [ zeroinitializer, %45 ]
%49 = phi i64 [ %74, %46 ], [ 0, %45 ]
%50 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %47
%51 = load double, double* %50
%52 = getelementptr inbounds double, double* %36, i64 %47
%53 = load double, double* %52
%54 = getelementptr inbounds double, double* %40, i64 %47
%55 = load double, double* %54
%56 = insertelement <2 x double> poison, double %51, i64 0
%57 = shufflevector <2 x double> %56, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%58 = insertelement <2 x double> poison, double %53, i64 0
%59 = insertelement <2 x double> %58, double %55, i64 1
%60 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %57, <2 x double> %59, <2 x double> %48)
%61 = or i64 %47, 1
%62 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %61
%63 = load double, double* %62
%64 = getelementptr inbounds double, double* %36, i64 %61
%65 = load double, double* %64
%66 = getelementptr inbounds double, double* %40, i64 %61
%67 = load double, double* %66
%68 = insertelement <2 x double> poison, double %63, i64 0
%69 = shufflevector <2 x double> %68, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%70 = insertelement <2 x double> poison, double %65, i64 0
%71 = insertelement <2 x double> %70, double %67, i64 1
%72 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %69, <2 x double> %71, <2 x double> %60)
%73 = add nuw nsw i64 %47, 2
%74 = add i64 %49, 2
%75 = icmp eq i64 %74, %24
br i1 %75, label %76, label %46
76: ; preds = %46
%77 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %69, <2 x double> %71, <2 x double> %60)
br label %78
78: ; preds = %76, %45
%79 = phi <2 x double> [ undef, %45 ], [ %77, %76 ]
%80 = phi i64 [ 0, %45 ], [ %73, %76 ]
%81 = phi <2 x double> [ zeroinitializer, %45 ], [ %72, %76 ]
br i1 %25, label %94, label %82
82: ; preds = %78
%83 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %80
%84 = load double, double* %83
%85 = getelementptr inbounds double, double* %36, i64 %80
%86 = load double, double* %85
%87 = getelementptr inbounds double, double* %40, i64 %80
%88 = load double, double* %87
%89 = insertelement <2 x double> poison, double %84, i64 0
%90 = shufflevector <2 x double> %89, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%91 = insertelement <2 x double> poison, double %86, i64 0
%92 = insertelement <2 x double> %91, double %88, i64 1
%93 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %90, <2 x double> %92, <2 x double> %81)
br label %94
94: ; preds = %82, %78, %41
%95 = phi <2 x double> [ zeroinitializer, %41 ], [ %79, %78 ], [ %93, %82 ]
%96 = getelementptr inbounds double, double* %42, i64 2
%97 = bitcast double* %42 to <2 x double>*
store <2 x double> %95, <2 x double>* %97
%98 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %15
%99 = add nuw i32 %44, 1
%100 = icmp eq i32 %44, %6
br i1 %100, label %101, label %41
101: ; preds = %94
%102 = getelementptr inbounds double, double* %36, i64 %18
%103 = add nuw i32 %39, 1
%104 = icmp eq i32 %39, %6
br i1 %104, label %105, label %35
105: ; preds = %101, %26
%106 = add nuw nsw i64 %27, 1
%107 = icmp eq i64 %106, %20
br i1 %107, label %108, label %26
108: ; preds = %105, %7
ret void
}