#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 */
void build_Q_flat(double *Q, const double *freqs, size_t stateCount) {
  for (size_t i = 0; i < stateCount; i++) {
    for (size_t j = 0; j < stateCount; j++) {
      Q[i * stateCount + j] *= freqs[j];
    }
  }
  for (size_t i = 0; i < stateCount; i++) {
    double sum = 0.0;
    Q[i * stateCount + i] = 0;
    for (size_t j = 0; j < stateCount; j++) {
      sum += Q[i * stateCount + j];
    }
    Q[i * stateCount + i] = -sum;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<build_Q_flat>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    118b <build_Q_flat+0x8b>
movq   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    1175 <build_Q_flat+0x75>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    -0x28(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    112e <build_Q_flat+0x2e>
jmp    117a <build_Q_flat+0x7a>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1118 <build_Q_flat+0x18>
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    124c <build_Q_flat+0x14c>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    -0x30(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movq   $0x0,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    1209 <build_Q_flat+0x109>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    -0x40(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
addsd  -0x38(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jmp    11ca <build_Q_flat+0xca>
movsd  -0x38(%rbp),%xmm0
movq   %xmm0,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    -0x30(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1193 <build_Q_flat+0x93>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<build_Q_flat>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %rdx,%rdx
je     1364 <build_Q_flat+0x264>
lea    (%rsi,%rdx,8),%r8
lea    -0x4(%rdx),%r10
mov    %r10,-0x8(%rsp)
shr    $0x2,%r10
add    $0x1,%r10
lea    -0x1(%rdx),%r15
mov    %rdx,%r11
and    $0xfffffffffffffffc,%r11
mov    %r10,%rax
and    $0xfffffffffffffffe,%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
lea    0x30(%rdi),%rbx
lea    0x0(,%rdx,8),%r12
xor    %r13d,%r13d
mov    %rdi,%rcx
jmp    1173 <build_Q_flat+0x73>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r13
add    %r12,%rbx
add    %r12,%rcx
cmp    %rdx,%r13
je     12b2 <build_Q_flat+0x1b2>
mov    %r13,%r9
imul   %rdx,%r9
cmp    $0x4,%rdx
jb     1196 <build_Q_flat+0x96>
lea    (%rdi,%r9,8),%rax
cmp    %r8,%rax
jae    11f0 <build_Q_flat+0xf0>
lea    (%r9,%rdx,1),%rax
lea    (%rdi,%rax,8),%rax
cmp    %rsi,%rax
jbe    11f0 <build_Q_flat+0xf0>
xor    %eax,%eax
mov    %rax,%rbp
test   $0x1,%dl
je     11bb <build_Q_flat+0xbb>
movsd  (%rsi,%rax,8),%xmm0
add    %rax,%r9
mulsd  (%rdi,%r9,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdi,%r9,8)
mov    %rax,%rbp
or     $0x1,%rbp
cmp    %rax,%r15
je     1160 <build_Q_flat+0x60>
movsd  (%rsi,%rbp,8),%xmm0
mulsd  (%rcx,%rbp,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rcx,%rbp,8)
movsd  0x8(%rsi,%rbp,8),%xmm0
mulsd  0x8(%rcx,%rbp,8),%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%rcx,%rbp,8)
add    $0x2,%rbp
cmp    %rbp,%rdx
jne    11c0 <build_Q_flat+0xc0>
jmp    1160 <build_Q_flat+0x60>
nop
cmpq   $0x4,-0x8(%rsp)
jae    11fc <build_Q_flat+0xfc>
xor    %ebp,%ebp
jmp    126f <build_Q_flat+0x16f>
mov    -0x10(%rsp),%r14
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movupd (%rsi,%rbp,8),%xmm0
movupd 0x10(%rsi,%rbp,8),%xmm1
movupd -0x30(%rbx,%rbp,8),%xmm2
mulpd  %xmm0,%xmm2
movupd -0x20(%rbx,%rbp,8),%xmm0
mulpd  %xmm1,%xmm0
movupd -0x10(%rbx,%rbp,8),%xmm1
movupd (%rbx,%rbp,8),%xmm3
movupd %xmm2,-0x30(%rbx,%rbp,8)
movupd %xmm0,-0x20(%rbx,%rbp,8)
movupd 0x20(%rsi,%rbp,8),%xmm0
mulpd  %xmm1,%xmm0
movupd 0x30(%rsi,%rbp,8),%xmm1
mulpd  %xmm3,%xmm1
movupd %xmm0,-0x10(%rbx,%rbp,8)
movupd %xmm1,(%rbx,%rbp,8)
add    $0x8,%rbp
add    $0xfffffffffffffffe,%r14
jne    1210 <build_Q_flat+0x110>
test   $0x1,%r10b
je     12a1 <build_Q_flat+0x1a1>
movupd (%rsi,%rbp,8),%xmm0
movupd 0x10(%rsi,%rbp,8),%xmm1
add    %r9,%rbp
movupd (%rdi,%rbp,8),%xmm2
mulpd  %xmm0,%xmm2
movupd 0x10(%rdi,%rbp,8),%xmm0
mulpd  %xmm1,%xmm0
movupd %xmm2,(%rdi,%rbp,8)
movupd %xmm0,0x10(%rdi,%rbp,8)
mov    %r11,%rax
cmp    %rdx,%r11
je     1160 <build_Q_flat+0x60>
jmp    1198 <build_Q_flat+0x98>
test   %rdx,%rdx
je     1364 <build_Q_flat+0x264>
mov    %edx,%eax
and    $0x3,%eax
mov    %rdx,%rcx
and    $0xfffffffffffffffc,%rcx
lea    0x18(%rdi),%rsi
xor    %r10d,%r10d
movapd 0xd2a(%rip),%xmm0
mov    %rdi,%r8
jmp    12f9 <build_Q_flat+0x1f9>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
xorpd  %xmm0,%xmm1
movlpd %xmm1,(%rdi,%r9,8)
add    $0x1,%r10
add    %r12,%rsi
add    %r12,%r8
cmp    %rdx,%r10
je     1364 <build_Q_flat+0x264>
mov    %r10,%r9
imul   %rdx,%r9
add    %r10,%r9
movq   $0x0,(%rdi,%r9,8)
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %ebp,%ebp
cmp    $0x3,%r15
jb     1340 <build_Q_flat+0x240>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
addsd  -0x18(%rsi,%rbp,8),%xmm1
addsd  -0x10(%rsi,%rbp,8),%xmm1
addsd  -0x8(%rsi,%rbp,8),%xmm1
addsd  (%rsi,%rbp,8),%xmm1
add    $0x4,%rbp
cmp    %rbp,%rcx
jne    1320 <build_Q_flat+0x220>
test   %rax,%rax
je     12e0 <build_Q_flat+0x1e0>
lea    (%r8,%rbp,8),%rbp
xor    %ebx,%ebx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
addsd  0x0(%rbp,%rbx,8),%xmm1
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%rax
jne    1350 <build_Q_flat+0x250>
jmp    12e0 <build_Q_flat+0x1e0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @build_Q_flat(double* %0, double* %1, i64 %2) {
%4 = alloca double*
%5 = alloca double*
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
%10 = alloca double
%11 = alloca i64
store double* %0, double** %4
store double* %1, double** %5
store i64 %2, i64* %6
store i64 0, i64* %7
br label %12
12: ; preds = %39, %3
%13 = load i64, i64* %7
%14 = load i64, i64* %6
%15 = icmp ult i64 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %42
16: ; preds = %12
store i64 0, i64* %8
br label %17
17: ; preds = %35, %16
%18 = load i64, i64* %8
%19 = load i64, i64* %6
%20 = icmp ult i64 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %38
21: ; preds = %17
%22 = load double*, double** %5
%23 = load i64, i64* %8
%24 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %23
%25 = load double, double* %24
%26 = load double*, double** %4
%27 = load i64, i64* %7
%28 = load i64, i64* %6
%29 = mul i64 %27, %28
%30 = load i64, i64* %8
%31 = add i64 %29, %30
%32 = getelementptr inbounds double, double* %26, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = fmul double %33, %25
store double %34, double* %32
br label %35
35: ; preds = %21
%36 = load i64, i64* %8
%37 = add i64 %36, 1
store i64 %37, i64* %8
br label %17
38: ; preds = %17
br label %39
39: ; preds = %38
%40 = load i64, i64* %7
%41 = add i64 %40, 1
store i64 %41, i64* %7
br label %12
42: ; preds = %12
store i64 0, i64* %9
br label %43
43: ; preds = %83, %42
%44 = load i64, i64* %9
%45 = load i64, i64* %6
%46 = icmp ult i64 %44, %45
br i1 %46, label %47, label %86
47: ; preds = %43
store double 0.000000e+00, double* %10
%48 = load double*, double** %4
%49 = load i64, i64* %9
%50 = load i64, i64* %6
%51 = mul i64 %49, %50
%52 = load i64, i64* %9
%53 = add i64 %51, %52
%54 = getelementptr inbounds double, double* %48, i64 %53
store double 0.000000e+00, double* %54
store i64 0, i64* %11
br label %55
55: ; preds = %70, %47
%56 = load i64, i64* %11
%57 = load i64, i64* %6
%58 = icmp ult i64 %56, %57
br i1 %58, label %59, label %73
59: ; preds = %55
%60 = load double*, double** %4
%61 = load i64, i64* %9
%62 = load i64, i64* %6
%63 = mul i64 %61, %62
%64 = load i64, i64* %11
%65 = add i64 %63, %64
%66 = getelementptr inbounds double, double* %60, i64 %65
%67 = load double, double* %66
%68 = load double, double* %10
%69 = fadd double %68, %67
store double %69, double* %10
br label %70
70: ; preds = %59
%71 = load i64, i64* %11
%72 = add i64 %71, 1
store i64 %72, i64* %11
br label %55
73: ; preds = %55
%74 = load double, double* %10
%75 = fneg double %74
%76 = load double*, double** %4
%77 = load i64, i64* %9
%78 = load i64, i64* %6
%79 = mul i64 %77, %78
%80 = load i64, i64* %9
%81 = add i64 %79, %80
%82 = getelementptr inbounds double, double* %76, i64 %81
store double %75, double* %82
br label %83
83: ; preds = %73
%84 = load i64, i64* %9
%85 = add i64 %84, 1
store i64 %85, i64* %9
br label %43
86: ; preds = %43
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @build_Q_flat(double* nocapture %0, double* nocapture %1, i64 %2) {
%4 = icmp eq i64 %2, 0
br i1 %4, label %133, label %5
5: ; preds = %3
%6 = getelementptr double, double* %1, i64 %2
%7 = add i64 %2, -4
%8 = lshr i64 %7, 2
%9 = add nuw nsw i64 %8, 1
%10 = add i64 %2, -1
%11 = icmp ult i64 %2, 4
%12 = and i64 %2, -4
%13 = and i64 %9, 1
%14 = icmp ult i64 %7, 4
%15 = and i64 %9, 9223372036854775806
%16 = icmp eq i64 %13, 0
%17 = icmp eq i64 %12, %2
%18 = and i64 %2, 1
%19 = icmp eq i64 %18, 0
br label %20
20: ; preds = %5, %113
%21 = phi i64 [ %114, %113 ], [ 0, %5 ]
%22 = mul i64 %21, %2
%23 = mul i64 %21, %2
br i1 %11, label %94, label %24
24: ; preds = %20
%25 = add i64 %22, %2
%26 = getelementptr double, double* %0, i64 %25
%27 = getelementptr double, double* %0, i64 %22
%28 = icmp ult double* %27, %6
%29 = icmp ugt double* %26, %1
%30 = and i1 %28, %29
br i1 %30, label %94, label %31
31: ; preds = %24
br i1 %14, label %73, label %32
32: ; preds = %31, %32
%33 = phi i64 [ %70, %32 ], [ 0, %31 ]
%34 = phi i64 [ %71, %32 ], [ 0, %31 ]
%35 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %33
%36 = bitcast double* %35 to <2 x double>*
%37 = load <2 x double>, <2 x double>* %36
%38 = getelementptr inbounds double, double* %35, i64 2
%39 = bitcast double* %38 to <2 x double>*
%40 = load <2 x double>, <2 x double>* %39
%41 = add i64 %33, %23
%42 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %41
%43 = bitcast double* %42 to <2 x double>*
%44 = load <2 x double>, <2 x double>* %43
%45 = getelementptr inbounds double, double* %42, i64 2
%46 = bitcast double* %45 to <2 x double>*
%47 = load <2 x double>, <2 x double>* %46
%48 = fmul <2 x double> %37, %44
%49 = fmul <2 x double> %40, %47
%50 = bitcast double* %42 to <2 x double>*
store <2 x double> %48, <2 x double>* %50
%51 = bitcast double* %45 to <2 x double>*
store <2 x double> %49, <2 x double>* %51
%52 = or i64 %33, 4
%53 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %52
%54 = bitcast double* %53 to <2 x double>*
%55 = load <2 x double>, <2 x double>* %54
%56 = getelementptr inbounds double, double* %53, i64 2
%57 = bitcast double* %56 to <2 x double>*
%58 = load <2 x double>, <2 x double>* %57
%59 = add i64 %52, %23
%60 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %59
%61 = bitcast double* %60 to <2 x double>*
%62 = load <2 x double>, <2 x double>* %61
%63 = getelementptr inbounds double, double* %60, i64 2
%64 = bitcast double* %63 to <2 x double>*
%65 = load <2 x double>, <2 x double>* %64
%66 = fmul <2 x double> %55, %62
%67 = fmul <2 x double> %58, %65
%68 = bitcast double* %60 to <2 x double>*
store <2 x double> %66, <2 x double>* %68
%69 = bitcast double* %63 to <2 x double>*
store <2 x double> %67, <2 x double>* %69
%70 = add nuw i64 %33, 8
%71 = add i64 %34, 2
%72 = icmp eq i64 %71, %15
br i1 %72, label %73, label %32
73: ; preds = %32, %31
%74 = phi i64 [ 0, %31 ], [ %70, %32 ]
br i1 %16, label %93, label %75
75: ; preds = %73
%76 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %74
%77 = bitcast double* %76 to <2 x double>*
%78 = load <2 x double>, <2 x double>* %77
%79 = getelementptr inbounds double, double* %76, i64 2
%80 = bitcast double* %79 to <2 x double>*
%81 = load <2 x double>, <2 x double>* %80
%82 = add i64 %74, %23
%83 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %82
%84 = bitcast double* %83 to <2 x double>*
%85 = load <2 x double>, <2 x double>* %84
%86 = getelementptr inbounds double, double* %83, i64 2
%87 = bitcast double* %86 to <2 x double>*
%88 = load <2 x double>, <2 x double>* %87
%89 = fmul <2 x double> %78, %85
%90 = fmul <2 x double> %81, %88
%91 = bitcast double* %83 to <2 x double>*
store <2 x double> %89, <2 x double>* %91
%92 = bitcast double* %86 to <2 x double>*
store <2 x double> %90, <2 x double>* %92
br label %93
93: ; preds = %73, %75
br i1 %17, label %113, label %94
94: ; preds = %24, %20, %93
%95 = phi i64 [ 0, %24 ], [ 0, %20 ], [ %12, %93 ]
br i1 %19, label %104, label %96
96: ; preds = %94
%97 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %95
%98 = load double, double* %97
%99 = add i64 %95, %23
%100 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %99
%101 = load double, double* %100
%102 = fmul double %98, %101
store double %102, double* %100
%103 = or i64 %95, 1
br label %104
104: ; preds = %96, %94
%105 = phi i64 [ %95, %94 ], [ %103, %96 ]
%106 = icmp eq i64 %10, %95
br i1 %106, label %113, label %116
107: ; preds = %113
br i1 %4, label %133, label %108
108: ; preds = %107
%109 = and i64 %2, 3
%110 = icmp ult i64 %10, 3
%111 = and i64 %2, -4
%112 = icmp eq i64 %109, 0
br label %134
113: ; preds = %104, %116, %93
%114 = add nuw i64 %21, 1
%115 = icmp eq i64 %114, %2
br i1 %115, label %107, label %20
116: ; preds = %104, %116
%117 = phi i64 [ %131, %116 ], [ %105, %104 ]
%118 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %117
%119 = load double, double* %118
%120 = add i64 %117, %23
%121 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %120
%122 = load double, double* %121
%123 = fmul double %119, %122
store double %123, double* %121
%124 = add nuw i64 %117, 1
%125 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %124
%126 = load double, double* %125
%127 = add i64 %124, %23
%128 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %127
%129 = load double, double* %128
%130 = fmul double %126, %129
store double %130, double* %128
%131 = add nuw i64 %117, 2
%132 = icmp eq i64 %131, %2
br i1 %132, label %113, label %116
133: ; preds = %154, %3, %107
ret void
134: ; preds = %108, %154
%135 = phi i64 [ %157, %154 ], [ 0, %108 ]
%136 = mul i64 %135, %2
%137 = add i64 %136, %135
%138 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %137
store double 0.000000e+00, double* %138
br i1 %110, label %139, label %159
139: ; preds = %159, %134
%140 = phi double [ undef, %134 ], [ %181, %159 ]
%141 = phi i64 [ 0, %134 ], [ %182, %159 ]
%142 = phi double [ 0.000000e+00, %134 ], [ %181, %159 ]
br i1 %112, label %154, label %143
143: ; preds = %139, %143
%144 = phi i64 [ %151, %143 ], [ %141, %139 ]
%145 = phi double [ %150, %143 ], [ %142, %139 ]
%146 = phi i64 [ %152, %143 ], [ 0, %139 ]
%147 = add i64 %144, %136
%148 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %147
%149 = load double, double* %148
%150 = fadd double %145, %149
%151 = add nuw i64 %144, 1
%152 = add i64 %146, 1
%153 = icmp eq i64 %152, %109
br i1 %153, label %154, label %143
154: ; preds = %143, %139
%155 = phi double [ %140, %139 ], [ %150, %143 ]
%156 = fneg double %155
store double %156, double* %138
%157 = add nuw i64 %135, 1
%158 = icmp eq i64 %157, %2
br i1 %158, label %133, label %134
159: ; preds = %134, %159
%160 = phi i64 [ %182, %159 ], [ 0, %134 ]
%161 = phi double [ %181, %159 ], [ 0.000000e+00, %134 ]
%162 = phi i64 [ %183, %159 ], [ 0, %134 ]
%163 = add i64 %160, %136
%164 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %163
%165 = load double, double* %164
%166 = fadd double %161, %165
%167 = or i64 %160, 1
%168 = add i64 %167, %136
%169 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %168
%170 = load double, double* %169
%171 = fadd double %166, %170
%172 = or i64 %160, 2
%173 = add i64 %172, %136
%174 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %173
%175 = load double, double* %174
%176 = fadd double %171, %175
%177 = or i64 %160, 3
%178 = add i64 %177, %136
%179 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %178
%180 = load double, double* %179
%181 = fadd double %176, %180
%182 = add nuw i64 %160, 4
%183 = add i64 %162, 4
%184 = icmp eq i64 %183, %111
br i1 %184, label %139, label %159
}