void calc_diff_freq(int *in_data, int *out_data, int num_val) {
  int i = 0;
  out_data[0] = in_data[0];
  for (i = 1; i < num_val; i++) {
    out_data[i] = in_data[i] - in_data[i - 1];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<calc_diff_freq>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
movl   $0x1,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1169 <calc_diff_freq+0x69>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
sub    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1129 <calc_diff_freq+0x29>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<calc_diff_freq>:
mov    (%rdi),%eax
mov    %eax,(%rsi)
cmp    $0x2,%edx
jl     125e <calc_diff_freq+0x15e>
mov    %edx,%r10d
lea    -0x1(%r10),%r8
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x8,%r8
jb     1215 <calc_diff_freq+0x115>
lea    0x4(%rsi),%rax
lea    (%rdi,%r10,4),%rdx
cmp    %rdx,%rax
jae    113d <calc_diff_freq+0x3d>
lea    (%rsi,%r10,4),%rax
cmp    %rdi,%rax
ja     1215 <calc_diff_freq+0x115>
mov    %r8,%rcx
and    $0xfffffffffffffff8,%rcx
lea    -0x8(%rcx),%rax
mov    %rax,%r9
shr    $0x3,%r9
add    $0x1,%r9
test   %rax,%rax
je     125f <calc_diff_freq+0x15f>
mov    %r9,%rax
and    $0xfffffffffffffffe,%rax
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movdqu (%rdi,%rdx,4),%xmm0
movdqu 0x4(%rdi,%rdx,4),%xmm1
psubd  %xmm0,%xmm1
movdqu 0x10(%rdi,%rdx,4),%xmm0
movdqu 0x14(%rdi,%rdx,4),%xmm2
psubd  %xmm0,%xmm2
movdqu %xmm1,0x4(%rsi,%rdx,4)
movdqu %xmm2,0x14(%rsi,%rdx,4)
movdqu 0x20(%rdi,%rdx,4),%xmm0
movdqu 0x24(%rdi,%rdx,4),%xmm1
psubd  %xmm0,%xmm1
movdqu 0x30(%rdi,%rdx,4),%xmm0
movdqu 0x34(%rdi,%rdx,4),%xmm2
psubd  %xmm0,%xmm2
movdqu %xmm1,0x24(%rsi,%rdx,4)
movdqu %xmm2,0x34(%rsi,%rdx,4)
add    $0x10,%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
jne    1170 <calc_diff_freq+0x70>
test   $0x1,%r9b
je     120c <calc_diff_freq+0x10c>
lea    0x0(,%rdx,4),%rax
or     $0x4,%rax
movdqu (%rdi,%rax,1),%xmm0
movdqu 0x10(%rdi,%rax,1),%xmm1
movdqu (%rdi,%rdx,4),%xmm2
psubd  %xmm2,%xmm0
movdqu 0x10(%rdi,%rdx,4),%xmm2
psubd  %xmm2,%xmm1
movdqu %xmm0,(%rsi,%rax,1)
movdqu %xmm1,0x10(%rsi,%rax,1)
cmp    %rcx,%r8
je     125e <calc_diff_freq+0x15e>
or     $0x1,%rcx
mov    %rcx,%rax
not    %rax
test   $0x1,%r10b
jne    122f <calc_diff_freq+0x12f>
mov    (%rdi,%rcx,4),%edx
sub    -0x4(%rdi,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rsi,%rcx,4)
add    $0x1,%rcx
add    %r10,%rax
je     125e <calc_diff_freq+0x15e>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdi,%rcx,4),%eax
sub    -0x4(%rdi,%rcx,4),%eax
mov    %eax,(%rsi,%rcx,4)
mov    0x4(%rdi,%rcx,4),%eax
sub    (%rdi,%rcx,4),%eax
mov    %eax,0x4(%rsi,%rcx,4)
add    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%r10
jne    1240 <calc_diff_freq+0x140>
ret
xor    %edx,%edx
test   $0x1,%r9b
jne    11d7 <calc_diff_freq+0xd7>
jmp    120c <calc_diff_freq+0x10c>

LLVM IR (-O0):
define void @calc_diff_freq(i32* %0, i32* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32* %1, i32** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
%8 = load i32*, i32** %4
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 0
%10 = load i32, i32* %9
%11 = load i32*, i32** %5
%12 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 0
store i32 %10, i32* %12
store i32 1, i32* %7
br label %13
13: ; preds = %34, %3
%14 = load i32, i32* %7
%15 = load i32, i32* %6
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %37
17: ; preds = %13
%18 = load i32*, i32** %4
%19 = load i32, i32* %7
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = load i32*, i32** %4
%24 = load i32, i32* %7
%25 = sub nsw i32 %24, 1
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = sub nsw i32 %22, %28
%30 = load i32*, i32** %5
%31 = load i32, i32* %7
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %32
store i32 %29, i32* %33
br label %34
34: ; preds = %17
%35 = load i32, i32* %7
%36 = add nsw i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %7
br label %13
37: ; preds = %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @calc_diff_freq(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = load i32, i32* %0
store i32 %4, i32* %1
%5 = icmp sgt i32 %2, 1
br i1 %5, label %6, label %133
6: ; preds = %3
%7 = zext i32 %2 to i64
%8 = add nsw i64 %7, -1
%9 = icmp ult i64 %8, 8
br i1 %9, label %97, label %10
10: ; preds = %6
%11 = getelementptr i32, i32* %1, i64 1
%12 = getelementptr i32, i32* %1, i64 %7
%13 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %7
%14 = icmp ult i32* %11, %13
%15 = icmp ugt i32* %12, %0
%16 = and i1 %14, %15
br i1 %16, label %97, label %17
17: ; preds = %10
%18 = and i64 %8, -8
%19 = or i64 %18, 1
%20 = add nsw i64 %18, -8
%21 = lshr exact i64 %20, 3
%22 = add nuw nsw i64 %21, 1
%23 = and i64 %22, 1
%24 = icmp eq i64 %20, 0
br i1 %24, label %72, label %25
25: ; preds = %17
%26 = and i64 %22, 4611686018427387902
br label %27
27: ; preds = %27, %25
%28 = phi i64 [ 0, %25 ], [ %69, %27 ]
%29 = phi i64 [ 0, %25 ], [ %70, %27 ]
%30 = or i64 %28, 1
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
%32 = bitcast i32* %31 to <4 x i32>*
%33 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %32
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 4
%35 = bitcast i32* %34 to <4 x i32>*
%36 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %35
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %28
%38 = bitcast i32* %37 to <4 x i32>*
%39 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %38
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 4
%41 = bitcast i32* %40 to <4 x i32>*
%42 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %41
%43 = sub nsw <4 x i32> %33, %39
%44 = sub nsw <4 x i32> %36, %42
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %30
%46 = bitcast i32* %45 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %43, <4 x i32>* %46
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 4
%48 = bitcast i32* %47 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %44, <4 x i32>* %48
%49 = or i64 %28, 8
%50 = or i64 %28, 9
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %50
%52 = bitcast i32* %51 to <4 x i32>*
%53 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %52
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 4
%55 = bitcast i32* %54 to <4 x i32>*
%56 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %55
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %49
%58 = bitcast i32* %57 to <4 x i32>*
%59 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %58
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 4
%61 = bitcast i32* %60 to <4 x i32>*
%62 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %61
%63 = sub nsw <4 x i32> %53, %59
%64 = sub nsw <4 x i32> %56, %62
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %50
%66 = bitcast i32* %65 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %63, <4 x i32>* %66
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %65, i64 4
%68 = bitcast i32* %67 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %64, <4 x i32>* %68
%69 = add nuw i64 %28, 16
%70 = add i64 %29, 2
%71 = icmp eq i64 %70, %26
br i1 %71, label %72, label %27
72: ; preds = %27, %17
%73 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %69, %27 ]
%74 = icmp eq i64 %23, 0
br i1 %74, label %95, label %75
75: ; preds = %72
%76 = or i64 %73, 1
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %76
%78 = bitcast i32* %77 to <4 x i32>*
%79 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %78
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 4
%81 = bitcast i32* %80 to <4 x i32>*
%82 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %81
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %73
%84 = bitcast i32* %83 to <4 x i32>*
%85 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %84
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 4
%87 = bitcast i32* %86 to <4 x i32>*
%88 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %87
%89 = sub nsw <4 x i32> %79, %85
%90 = sub nsw <4 x i32> %82, %88
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %76
%92 = bitcast i32* %91 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %89, <4 x i32>* %92
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %91, i64 4
%94 = bitcast i32* %93 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %90, <4 x i32>* %94
br label %95
95: ; preds = %72, %75
%96 = icmp eq i64 %8, %18
br i1 %96, label %133, label %97
97: ; preds = %10, %6, %95
%98 = phi i64 [ 1, %10 ], [ 1, %6 ], [ %19, %95 ]
%99 = xor i64 %98, -1
%100 = and i64 %7, 1
%101 = icmp eq i64 %100, 0
br i1 %101, label %102, label %111
102: ; preds = %97
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %98
%104 = load i32, i32* %103
%105 = add nsw i64 %98, -1
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %105
%107 = load i32, i32* %106
%108 = sub nsw i32 %104, %107
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %98
store i32 %108, i32* %109
%110 = add nuw nsw i64 %98, 1
br label %111
111: ; preds = %102, %97
%112 = phi i64 [ %98, %97 ], [ %110, %102 ]
%113 = sub nsw i64 0, %7
%114 = icmp eq i64 %99, %113
br i1 %114, label %133, label %115
115: ; preds = %111, %115
%116 = phi i64 [ %131, %115 ], [ %112, %111 ]
%117 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %116
%118 = load i32, i32* %117
%119 = add nsw i64 %116, -1
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %119
%121 = load i32, i32* %120
%122 = sub nsw i32 %118, %121
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %116
store i32 %122, i32* %123
%124 = add nuw nsw i64 %116, 1
%125 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %124
%126 = load i32, i32* %125
%127 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %116
%128 = load i32, i32* %127
%129 = sub nsw i32 %126, %128
%130 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %124
store i32 %129, i32* %130
%131 = add nuw nsw i64 %116, 2
%132 = icmp eq i64 %131, %7
br i1 %132, label %133, label %115
133: ; preds = %111, %115, %95, %3
ret void
}