double chi_square_test_1df(int a, int b, int c, int d) {
  double total = a + c + b + d;
  double total_category_1 = a + c;
  double total_category_2 = b + d;
  double total_observed = a + b;
  double total_expected = c + d;
  double expected_a = (total_category_1 * total_observed) / total;
  double expected_c = (total_category_1 * total_expected) / total;
  double expected_b = (total_category_2 * total_observed) / total;
  double expected_d = (total_category_2 * total_expected) / total;
  return ((a - expected_a) * (a - expected_a)) / expected_a +
         ((c - expected_c) * (c - expected_c)) / expected_c +
         ((b - expected_b) * (b - expected_b)) / expected_b +
         ((d - expected_d) * (d - expected_d)) / expected_d;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<chi_square_test_1df>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
mov    %ecx,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x8(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    -0x8(%rbp),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
movsd  -0x20(%rbp),%xmm0
mulsd  -0x30(%rbp),%xmm0
divsd  -0x18(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
movsd  -0x20(%rbp),%xmm0
mulsd  -0x38(%rbp),%xmm0
divsd  -0x18(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x48(%rbp)
movsd  -0x28(%rbp),%xmm0
mulsd  -0x30(%rbp),%xmm0
divsd  -0x18(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x50(%rbp)
movsd  -0x28(%rbp),%xmm0
mulsd  -0x38(%rbp),%xmm0
divsd  -0x18(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x58(%rbp)
cvtsi2sdl -0x4(%rbp),%xmm0
subsd  -0x40(%rbp),%xmm0
cvtsi2sdl -0x4(%rbp),%xmm1
subsd  -0x40(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
divsd  -0x40(%rbp),%xmm0
cvtsi2sdl -0xc(%rbp),%xmm1
subsd  -0x48(%rbp),%xmm1
cvtsi2sdl -0xc(%rbp),%xmm2
subsd  -0x48(%rbp),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm1
divsd  -0x48(%rbp),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
cvtsi2sdl -0x8(%rbp),%xmm1
subsd  -0x50(%rbp),%xmm1
cvtsi2sdl -0x8(%rbp),%xmm2
subsd  -0x50(%rbp),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm1
divsd  -0x50(%rbp),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
cvtsi2sdl -0x10(%rbp),%xmm1
subsd  -0x58(%rbp),%xmm1
cvtsi2sdl -0x10(%rbp),%xmm2
subsd  -0x58(%rbp),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm1
divsd  -0x58(%rbp),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<chi_square_test_1df>:
lea    (%rdx,%rdi,1),%r8d
lea    (%rcx,%rsi,1),%r9d
lea    (%r9,%r8,1),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm2
cvtsi2sd %r8d,%xmm1
cvtsi2sd %r9d,%xmm0
movd   %esi,%xmm3
movd   %ecx,%xmm4
punpckldq %xmm3,%xmm4
movd   %edi,%xmm3
movd   %edx,%xmm5
cvtdq2pd %xmm4,%xmm6
punpckldq %xmm3,%xmm5
paddd  %xmm5,%xmm4
cvtdq2pd %xmm4,%xmm3
unpcklpd %xmm1,%xmm1
mulpd  %xmm3,%xmm1
unpcklpd %xmm2,%xmm2
divpd  %xmm2,%xmm1
unpcklpd %xmm0,%xmm0
mulpd  %xmm3,%xmm0
cvtdq2pd %xmm5,%xmm3
divpd  %xmm2,%xmm0
subpd  %xmm1,%xmm3
mulpd  %xmm3,%xmm3
divpd  %xmm1,%xmm3
subpd  %xmm0,%xmm6
mulpd  %xmm6,%xmm6
divpd  %xmm0,%xmm6
movapd %xmm3,%xmm1
unpckhpd %xmm3,%xmm1
addsd  %xmm3,%xmm1
movapd %xmm6,%xmm0
unpckhpd %xmm6,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
addsd  %xmm6,%xmm0
ret

LLVM IR (-O0):
define double @chi_square_test_1df(i32 %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca double
%10 = alloca double
%11 = alloca double
%12 = alloca double
%13 = alloca double
%14 = alloca double
%15 = alloca double
%16 = alloca double
%17 = alloca double
store i32 %0, i32* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%18 = load i32, i32* %5
%19 = load i32, i32* %7
%20 = add nsw i32 %18, %19
%21 = load i32, i32* %6
%22 = add nsw i32 %20, %21
%23 = load i32, i32* %8
%24 = add nsw i32 %22, %23
%25 = sitofp i32 %24 to double
store double %25, double* %9
%26 = load i32, i32* %5
%27 = load i32, i32* %7
%28 = add nsw i32 %26, %27
%29 = sitofp i32 %28 to double
store double %29, double* %10
%30 = load i32, i32* %6
%31 = load i32, i32* %8
%32 = add nsw i32 %30, %31
%33 = sitofp i32 %32 to double
store double %33, double* %11
%34 = load i32, i32* %5
%35 = load i32, i32* %6
%36 = add nsw i32 %34, %35
%37 = sitofp i32 %36 to double
store double %37, double* %12
%38 = load i32, i32* %7
%39 = load i32, i32* %8
%40 = add nsw i32 %38, %39
%41 = sitofp i32 %40 to double
store double %41, double* %13
%42 = load double, double* %10
%43 = load double, double* %12
%44 = fmul double %42, %43
%45 = load double, double* %9
%46 = fdiv double %44, %45
store double %46, double* %14
%47 = load double, double* %10
%48 = load double, double* %13
%49 = fmul double %47, %48
%50 = load double, double* %9
%51 = fdiv double %49, %50
store double %51, double* %15
%52 = load double, double* %11
%53 = load double, double* %12
%54 = fmul double %52, %53
%55 = load double, double* %9
%56 = fdiv double %54, %55
store double %56, double* %16
%57 = load double, double* %11
%58 = load double, double* %13
%59 = fmul double %57, %58
%60 = load double, double* %9
%61 = fdiv double %59, %60
store double %61, double* %17
%62 = load i32, i32* %5
%63 = sitofp i32 %62 to double
%64 = load double, double* %14
%65 = fsub double %63, %64
%66 = load i32, i32* %5
%67 = sitofp i32 %66 to double
%68 = load double, double* %14
%69 = fsub double %67, %68
%70 = fmul double %65, %69
%71 = load double, double* %14
%72 = fdiv double %70, %71
%73 = load i32, i32* %7
%74 = sitofp i32 %73 to double
%75 = load double, double* %15
%76 = fsub double %74, %75
%77 = load i32, i32* %7
%78 = sitofp i32 %77 to double
%79 = load double, double* %15
%80 = fsub double %78, %79
%81 = fmul double %76, %80
%82 = load double, double* %15
%83 = fdiv double %81, %82
%84 = fadd double %72, %83
%85 = load i32, i32* %6
%86 = sitofp i32 %85 to double
%87 = load double, double* %16
%88 = fsub double %86, %87
%89 = load i32, i32* %6
%90 = sitofp i32 %89 to double
%91 = load double, double* %16
%92 = fsub double %90, %91
%93 = fmul double %88, %92
%94 = load double, double* %16
%95 = fdiv double %93, %94
%96 = fadd double %84, %95
%97 = load i32, i32* %8
%98 = sitofp i32 %97 to double
%99 = load double, double* %17
%100 = fsub double %98, %99
%101 = load i32, i32* %8
%102 = sitofp i32 %101 to double
%103 = load double, double* %17
%104 = fsub double %102, %103
%105 = fmul double %100, %104
%106 = load double, double* %17
%107 = fdiv double %105, %106
%108 = fadd double %96, %107
ret double %108
}

LLVM IR (-O2):
define double @chi_square_test_1df(i32 %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = add nsw i32 %2, %0
%6 = add i32 %3, %1
%7 = add i32 %6, %5
%8 = sitofp i32 %7 to double
%9 = sitofp i32 %5 to double
%10 = sitofp i32 %6 to double
%11 = insertelement <2 x i32> poison, i32 %3, i64 0
%12 = insertelement <2 x i32> %11, i32 %1, i64 1
%13 = insertelement <2 x i32> poison, i32 %2, i64 0
%14 = insertelement <2 x i32> %13, i32 %0, i64 1
%15 = add nsw <2 x i32> %12, %14
%16 = sitofp <2 x i32> %15 to <2 x double>
%17 = insertelement <2 x double> poison, double %9, i64 0
%18 = shufflevector <2 x double> %17, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%19 = fmul <2 x double> %18, %16
%20 = insertelement <2 x double> poison, double %8, i64 0
%21 = shufflevector <2 x double> %20, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%22 = fdiv <2 x double> %19, %21
%23 = insertelement <2 x double> poison, double %10, i64 0
%24 = shufflevector <2 x double> %23, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%25 = fmul <2 x double> %24, %16
%26 = fdiv <2 x double> %25, %21
%27 = sitofp <2 x i32> %14 to <2 x double>
%28 = fsub <2 x double> %27, %22
%29 = fmul <2 x double> %28, %28
%30 = fdiv <2 x double> %29, %22
%31 = shufflevector <2 x double> %30, <2 x double> poison, <2 x i32> <i32 1, i32 undef>
%32 = fadd <2 x double> %31, %30
%33 = sitofp <2 x i32> %12 to <2 x double>
%34 = fsub <2 x double> %33, %26
%35 = fmul <2 x double> %34, %34
%36 = fdiv <2 x double> %35, %26
%37 = shufflevector <2 x double> %36, <2 x double> poison, <2 x i32> <i32 1, i32 undef>
%38 = fadd <2 x double> %37, %32
%39 = fadd <2 x double> %36, %38
%40 = extractelement <2 x double> %39, i64 0
ret double %40
}