#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 */

/* Variables and functions */
double M_PI;
float cos(float);
float sin(float);
float sqrtf(float);
float goertzel_mag(int sample_number, int target_trequency, int sample_rate,
                   float *data) {
  int k, i;
  float floatnumSamples;
  float omega, sine, cosine, coeff, q0, q1, q2, magnitude, real, imag;
  float scalingFactor = sample_number / 2.0;
  floatnumSamples = (float)sample_number;
  k = (int)(0.5 + ((floatnumSamples * target_trequency) / sample_rate));
  omega = (2.0 * M_PI * k) / floatnumSamples;
  sine = sin(omega);
  cosine = cos(omega);
  coeff = 2.0 * cosine;
  q0 = 0;
  q1 = 0;
  q2 = 0;
  for (i = 0; i < sample_number; i++) {
    q0 = coeff * q1 - q2 + data[i];
    q2 = q1;
    q1 = q0;
  }
  real = (q1 - q2 * cosine) / scalingFactor;
  imag = (q2 * sine) / scalingFactor;
  magnitude = sqrtf(real * real + imag * imag);
  return magnitude;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<goertzel_mag>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
cvtsi2sdl -0x4(%rbp),%xmm0
movsd  0xeae(%rip),%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x50(%rbp)
cvtsi2ssl -0x4(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
movss  -0x24(%rbp),%xmm0
cvtsi2ssl -0x8(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm1,%xmm0
cvtsi2ssl -0xc(%rbp),%xmm1
divss  %xmm1,%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm1
movsd  0xe7c(%rip),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
cvttsd2si %xmm0,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movsd  0xe61(%rip),%xmm0
mov    0x2e42(%rip),%rax
mulsd  (%rax),%xmm0
cvtsi2sdl -0x1c(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
movss  -0x24(%rbp),%xmm1
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x28(%rbp)
movss  -0x28(%rbp),%xmm0
call   1030 <sin@plt>
movss  %xmm0,-0x2c(%rbp)
movss  -0x28(%rbp),%xmm0
call   1050 <cos@plt>
movss  %xmm0,-0x30(%rbp)
movss  -0x30(%rbp),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm1
movsd  0xe08(%rip),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x34(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x38(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x3c(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    1288 <goertzel_mag+0x158>
movss  -0x34(%rbp),%xmm0
movss  -0x3c(%rbp),%xmm2
movss  -0x40(%rbp),%xmm1
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x38(%rbp)
movss  -0x3c(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x40(%rbp)
movss  -0x38(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1224 <goertzel_mag+0xf4>
movss  -0x3c(%rbp),%xmm1
movss  -0x40(%rbp),%xmm0
movss  -0x30(%rbp),%xmm2
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
divss  -0x50(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x48(%rbp)
movss  -0x40(%rbp),%xmm0
mulss  -0x2c(%rbp),%xmm0
divss  -0x50(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x4c(%rbp)
movss  -0x48(%rbp),%xmm0
movss  -0x48(%rbp),%xmm2
movss  -0x4c(%rbp),%xmm1
mulss  -0x4c(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
call   1040 <sqrtf@plt>
movss  %xmm0,-0x44(%rbp)
movss  -0x44(%rbp),%xmm0
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<goertzel_mag>:
push   %rbp
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %edi,%ebp
cvtsi2sd %edi,%xmm0
movsd  0xebc(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,0x14(%rsp)
xorps  %xmm0,%xmm0
cvtsi2ss %edi,%xmm0
cvtsi2ss %esi,%xmm2
mov    %rcx,%rbx
cvtsi2ss %edx,%xmm3
mulss  %xmm0,%xmm2
divss  %xmm3,%xmm2
cvtss2sd %xmm2,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
mov    0x2e6d(%rip),%rax
movsd  (%rax),%xmm1
cvttpd2dq %xmm2,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm1
cvtdq2pd %xmm2,%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
divsd  %xmm0,%xmm2
xorps  %xmm0,%xmm0
cvtsd2ss %xmm2,%xmm0
movss  %xmm0,0xc(%rsp)
call   1030 <sin@plt>
movss  %xmm0,0x10(%rsp)
movss  0xc(%rsp),%xmm0
call   1050 <cos@plt>
xorps  %xmm2,%xmm2
xorps  %xmm5,%xmm5
xorpd  %xmm1,%xmm1
test   %ebp,%ebp
jle    127f <goertzel_mag+0x14f>
movaps %xmm0,%xmm3
addss  %xmm0,%xmm3
mov    %ebp,%edx
lea    -0x1(%rdx),%rcx
mov    %edx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rcx
jae    11ef <goertzel_mag+0xbf>
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %ecx,%ecx
xorps  %xmm4,%xmm4
jmp    124c <goertzel_mag+0x11c>
and    $0xfffffffc,%edx
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %ecx,%ecx
xorps  %xmm4,%xmm4
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movaps %xmm3,%xmm5
mulss  %xmm1,%xmm5
subss  %xmm4,%xmm5
addss  (%rbx,%rcx,4),%xmm5
movaps %xmm3,%xmm6
mulss  %xmm5,%xmm6
subss  %xmm1,%xmm6
addss  0x4(%rbx,%rcx,4),%xmm6
movaps %xmm3,%xmm4
mulss  %xmm6,%xmm4
subss  %xmm5,%xmm4
addss  0x8(%rbx,%rcx,4),%xmm4
movaps %xmm3,%xmm1
mulss  %xmm4,%xmm1
subss  %xmm6,%xmm1
addss  0xc(%rbx,%rcx,4),%xmm1
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rdx
jne    1200 <goertzel_mag+0xd0>
movaps %xmm4,%xmm5
test   %rax,%rax
je     127f <goertzel_mag+0x14f>
lea    (%rbx,%rcx,4),%rcx
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movaps %xmm1,%xmm5
movaps %xmm3,%xmm1
mulss  %xmm5,%xmm1
subss  %xmm4,%xmm1
addss  (%rcx,%rdx,4),%xmm1
add    $0x1,%rdx
movaps %xmm5,%xmm4
cmp    %rdx,%rax
jne    1260 <goertzel_mag+0x130>
mulss  %xmm5,%xmm0
subss  %xmm0,%xmm1
movss  0x14(%rsp),%xmm0
divss  %xmm0,%xmm1
movss  0x10(%rsp),%xmm3
mulss  %xmm5,%xmm3
divss  %xmm0,%xmm3
mulss  %xmm3,%xmm3
mulss  %xmm1,%xmm1
addss  %xmm3,%xmm1
ucomiss %xmm2,%xmm1
jb     12be <goertzel_mag+0x18e>
xorps  %xmm0,%xmm0
sqrtss %xmm1,%xmm0
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %rbp
ret
movaps %xmm1,%xmm0
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %rbp
jmp    1040 <sqrtf@plt>

LLVM IR (-O0):
@M_PI = global double 0.000000e+00
define float @goertzel_mag(i32 %0, i32 %1, i32 %2, float* %3) {
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca float*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca float
%12 = alloca float
%13 = alloca float
%14 = alloca float
%15 = alloca float
%16 = alloca float
%17 = alloca float
%18 = alloca float
%19 = alloca float
%20 = alloca float
%21 = alloca float
%22 = alloca float
store i32 %0, i32* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store float* %3, float** %8
%23 = load i32, i32* %5
%24 = sitofp i32 %23 to double
%25 = fdiv double %24, 2.000000e+00
%26 = fptrunc double %25 to float
store float %26, float* %22
%27 = load i32, i32* %5
%28 = sitofp i32 %27 to float
store float %28, float* %11
%29 = load float, float* %11
%30 = load i32, i32* %6
%31 = sitofp i32 %30 to float
%32 = fmul float %29, %31
%33 = load i32, i32* %7
%34 = sitofp i32 %33 to float
%35 = fdiv float %32, %34
%36 = fpext float %35 to double
%37 = fadd double 5.000000e-01, %36
%38 = fptosi double %37 to i32
store i32 %38, i32* %9
%39 = load double, double* @M_PI
%40 = fmul double 2.000000e+00, %39
%41 = load i32, i32* %9
%42 = sitofp i32 %41 to double
%43 = fmul double %40, %42
%44 = load float, float* %11
%45 = fpext float %44 to double
%46 = fdiv double %43, %45
%47 = fptrunc double %46 to float
store float %47, float* %12
%48 = load float, float* %12
%49 = call float @sin(float %48)
store float %49, float* %13
%50 = load float, float* %12
%51 = call float @cos(float %50)
store float %51, float* %14
%52 = load float, float* %14
%53 = fpext float %52 to double
%54 = fmul double 2.000000e+00, %53
%55 = fptrunc double %54 to float
store float %55, float* %15
store float 0.000000e+00, float* %16
store float 0.000000e+00, float* %17
store float 0.000000e+00, float* %18
store i32 0, i32* %10
br label %56
56: ; preds = %74, %4
%57 = load i32, i32* %10
%58 = load i32, i32* %5
%59 = icmp slt i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %77
60: ; preds = %56
%61 = load float, float* %15
%62 = load float, float* %17
%63 = load float, float* %18
%64 = fneg float %63
%65 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %61, float %62, float %64)
%66 = load float*, float** %8
%67 = load i32, i32* %10
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds float, float* %66, i64 %68
%70 = load float, float* %69
%71 = fadd float %65, %70
store float %71, float* %16
%72 = load float, float* %17
store float %72, float* %18
%73 = load float, float* %16
store float %73, float* %17
br label %74
74: ; preds = %60
%75 = load i32, i32* %10
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %10
br label %56
77: ; preds = %56
%78 = load float, float* %17
%79 = load float, float* %18
%80 = load float, float* %14
%81 = fneg float %79
%82 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %81, float %80, float %78)
%83 = load float, float* %22
%84 = fdiv float %82, %83
store float %84, float* %20
%85 = load float, float* %18
%86 = load float, float* %13
%87 = fmul float %85, %86
%88 = load float, float* %22
%89 = fdiv float %87, %88
store float %89, float* %21
%90 = load float, float* %20
%91 = load float, float* %20
%92 = load float, float* %21
%93 = load float, float* %21
%94 = fmul float %92, %93
%95 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %90, float %91, float %94)
%96 = call float @sqrtf(float %95)
store float %96, float* %19
%97 = load float, float* %19
ret float %97
}

LLVM IR (-O2):
@M_PI = global double 0.000000e+00
define float @goertzel_mag(i32 %0, i32 %1, i32 %2, float* nocapture %3) {
%5 = sitofp i32 %0 to double
%6 = fmul double %5, 5.000000e-01
%7 = fptrunc double %6 to float
%8 = sitofp i32 %0 to float
%9 = sitofp i32 %1 to float
%10 = fmul float %8, %9
%11 = sitofp i32 %2 to float
%12 = fdiv float %10, %11
%13 = fpext float %12 to double
%14 = fadd double %13, 5.000000e-01
%15 = fptosi double %14 to i32
%16 = load double, double* @M_PI
%17 = fmul double %16, 2.000000e+00
%18 = sitofp i32 %15 to double
%19 = fmul double %17, %18
%20 = fpext float %8 to double
%21 = fdiv double %19, %20
%22 = fptrunc double %21 to float
%23 = tail call float @sin(float %22)
%24 = tail call float @cos(float %22)
%25 = fmul float %24, 2.000000e+00
%26 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %26, label %27, label %85
27: ; preds = %4
%28 = zext i32 %0 to i64
%29 = add nsw i64 %28, -1
%30 = and i64 %28, 3
%31 = icmp ult i64 %29, 3
br i1 %31, label %65, label %32
32: ; preds = %27
%33 = and i64 %28, 4294967292
br label %34
34: ; preds = %34, %32
%35 = phi i64 [ 0, %32 ], [ %62, %34 ]
%36 = phi float [ 0.000000e+00, %32 ], [ %61, %34 ]
%37 = phi float [ 0.000000e+00, %32 ], [ %55, %34 ]
%38 = phi i64 [ 0, %32 ], [ %63, %34 ]
%39 = fneg float %37
%40 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %36, float %39)
%41 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %35
%42 = load float, float* %41
%43 = fadd float %40, %42
%44 = or i64 %35, 1
%45 = fneg float %36
%46 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %43, float %45)
%47 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %44
%48 = load float, float* %47
%49 = fadd float %46, %48
%50 = or i64 %35, 2
%51 = fneg float %43
%52 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %49, float %51)
%53 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %50
%54 = load float, float* %53
%55 = fadd float %52, %54
%56 = or i64 %35, 3
%57 = fneg float %49
%58 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %55, float %57)
%59 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %56
%60 = load float, float* %59
%61 = fadd float %58, %60
%62 = add nuw nsw i64 %35, 4
%63 = add i64 %38, 4
%64 = icmp eq i64 %63, %33
br i1 %64, label %65, label %34
65: ; preds = %34, %27
%66 = phi float [ undef, %27 ], [ %55, %34 ]
%67 = phi float [ undef, %27 ], [ %61, %34 ]
%68 = phi i64 [ 0, %27 ], [ %62, %34 ]
%69 = phi float [ 0.000000e+00, %27 ], [ %61, %34 ]
%70 = phi float [ 0.000000e+00, %27 ], [ %55, %34 ]
%71 = icmp eq i64 %30, 0
br i1 %71, label %85, label %72
72: ; preds = %65, %72
%73 = phi i64 [ %82, %72 ], [ %68, %65 ]
%74 = phi float [ %81, %72 ], [ %69, %65 ]
%75 = phi float [ %74, %72 ], [ %70, %65 ]
%76 = phi i64 [ %83, %72 ], [ 0, %65 ]
%77 = fneg float %75
%78 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %74, float %77)
%79 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %73
%80 = load float, float* %79
%81 = fadd float %78, %80
%82 = add nuw nsw i64 %73, 1
%83 = add i64 %76, 1
%84 = icmp eq i64 %83, %30
br i1 %84, label %85, label %72
85: ; preds = %65, %72, %4
%86 = phi float [ 0.000000e+00, %4 ], [ %66, %65 ], [ %74, %72 ]
%87 = phi float [ 0.000000e+00, %4 ], [ %67, %65 ], [ %81, %72 ]
%88 = fneg float %86
%89 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %88, float %24, float %87)
%90 = fdiv float %89, %7
%91 = fmul float %23, %86
%92 = fdiv float %91, %7
%93 = fmul float %92, %92
%94 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %90, float %90, float %93)
%95 = tail call float @sqrtf(float %94)
ret float %95
}