#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_gradients_pix_by_pix(int *gradient, uint8_t *image, int width,
                                int height) {
  uint8_t *U;
  uint8_t *M;
  uint8_t *D;
  int gy, gx;
  int i, j;
  for (j = 1; j < height - 1; j++) {
    U = image + (j - 1) * width + 1;
    M = image + (j + 0) * width + 1;
    D = image + (j + 1) * width + 1;
    for (i = 1; i < width - 1; i++) {
      gy = (U[-1] + 2 * U[0] + U[1]) - (D[-1] + 2 * D[0] + D[1]);
      gx = (U[1] + 2 * M[1] + D[1]) - (U[-1] + 2 * M[-1] + D[-1]);
      gradient[j * width + i] = _calc_gradient_one_pixel(gx, gy);
      U++;
      M++;
      D++;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<_calc_gradients_pix_by_pix>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
movl   $0x1,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    128c <_calc_gradients_pix_by_pix+0x17c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
imul   -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
add    $0x0,%ecx
imul   -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
imul   -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x1,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1279 <_calc_gradients_pix_by_pix+0x169>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rax),%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rcx),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
add    0x4(%rcx),%eax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    -0x4(%rcx),%ecx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
mov    (%rdx),%edx
shl    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
add    0x4(%rdx),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    0x4(%rax),%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
mov    0x4(%rcx),%ecx
shl    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
add    0x4(%rcx),%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x4(%rcx),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rdx
mov    -0x4(%rdx),%edx
shl    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
add    -0x4(%rdx),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%edi
mov    -0x34(%rbp),%esi
call   1030 <_calc_gradient_one_pixel@plt>
mov    %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
imul   -0x14(%rbp),%ecx
add    -0x3c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    11a5 <_calc_gradients_pix_by_pix+0x95>
jmp    127e <_calc_gradients_pix_by_pix+0x16e>
mov    -0x40(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
jmp    112d <_calc_gradients_pix_by_pix+0x1d>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<_calc_gradients_pix_by_pix>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %rdx,0x10(%rsp)
mov    %rcx,0x8(%rsp)
cmp    $0x3,%ecx
jl     120b <_calc_gradients_pix_by_pix+0xfb>
mov    0x8(%rsp),%rax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %rax,0x8(%rsp)
mov    0x10(%rsp),%rcx
lea    -0x1(%rcx),%eax
movslq %ecx,%rcx
lea    0x4(%rdi,%rcx,4),%r14
lea    0x0(,%rcx,4),%rdi
mov    %rdi,0x18(%rsp)
lea    -0x4(,%rax,4),%r13
ff
lea    0x8(%rsi),%r8
lea    (%rsi,%rcx,4),%r9
add    $0x8,%r9
lea    (%rsi,%rcx,8),%r15
add    $0x8,%r15
mov    $0x1,%eax
jmp    119d <_calc_gradients_pix_by_pix+0x8d>
xchg   %ax,%ax
mov    0x18(%rsp),%rax
add    %rax,%r14
add    %rax,%r8
add    %rax,%r9
add    %rax,%r15
mov    0x20(%rsp),%rax
cmp    0x8(%rsp),%rax
je     120b <_calc_gradients_pix_by_pix+0xfb>
add    $0x1,%rax
mov    %rax,0x20(%rsp)
cmpl   $0x3,0x10(%rsp)
jl     1180 <_calc_gradients_pix_by_pix+0x70>
xor    %r12d,%r12d
mov    -0x8(%r8,%r12,1),%eax
mov    -0x4(%r8,%r12,1),%ecx
mov    (%r8,%r12,1),%edx
mov    -0x8(%r15,%r12,1),%edi
sub    -0x4(%r15,%r12,1),%ecx
mov    (%r15,%r12,1),%ebx
lea    (%rdx,%rax,1),%esi
sub    %edi,%esi
sub    %ebx,%esi
lea    (%rsi,%rcx,2),%esi
mov    (%r9,%r12,1),%ecx
sub    -0x8(%r9,%r12,1),%ecx
add    %edi,%eax
sub    %eax,%edx
add    %ebx,%edx
lea    (%rdx,%rcx,2),%edi
mov    %r8,%rbx
mov    %r9,%rbp
call   1030 <_calc_gradient_one_pixel@plt>
mov    %rbp,%r9
mov    %rbx,%r8
mov    %eax,(%r14,%r12,1)
add    $0x4,%r12
cmp    %r12,%r13
jne    11b0 <_calc_gradients_pix_by_pix+0xa0>
jmp    1180 <_calc_gradients_pix_by_pix+0x70>
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

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