void fft(double real[1024], double img[1024], double real_twid[1024 / 2],
         double img_twid[1024 / 2]) {
  int even, odd, span, log, rootindex;
  double temp;
  log = 0;
outer:
  for (span = 1024 >> 1; span; span >>= 1, log++) {
  inner:
    for (odd = span; odd < 1024; odd++) {
      odd |= span;
      even = odd ^ span;
      temp = real[even] + real[odd];
      real[odd] = real[even] - real[odd];
      real[even] = temp;
      temp = img[even] + img[odd];
      img[odd] = img[even] - img[odd];
      img[even] = temp;
      rootindex = (even << log) & (1024 - 1);
      if (rootindex) {
        temp =
            real_twid[rootindex] * real[odd] - img_twid[rootindex] * img[odd];
        img[odd] =
            real_twid[rootindex] * img[odd] + img_twid[rootindex] * real[odd];
        real[odd] = temp;
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fft>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movl   $0x200,-0x2c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x2c(%rbp)
je     1302 <fft+0x202>
jmp    1131 <fft+0x31>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
cmpl   $0x400,-0x28(%rbp)
jge    12e6 <fft+0x1e6>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
or     -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
xor    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
subsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movsd  -0x40(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
subsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movsd  -0x40(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
shl    %cl,%eax
and    $0x3ff,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x34(%rbp)
je     12d3 <fft+0x1d3>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
movq   %xmm1,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movsd  -0x40(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
jmp    12d8 <fft+0x1d8>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1137 <fft+0x37>
jmp    12eb <fft+0x1eb>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1122 <fft+0x22>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fft>:
mov    %rcx,%r8
mov    $0x200,%r9d
xor    %ecx,%ecx
jmp    111f <fft+0x1f>
nopl   (%rax)
shr    %r9d
add    $0x1,%ecx
cmp    $0xa,%ecx
je     11e1 <fft+0xe1>
mov    %r9d,%r10d
jmp    1140 <fft+0x40>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
lea    0x1(%r10),%eax
cmp    $0x3ff,%r10d
mov    %eax,%r10d
jge    1110 <fft+0x10>
or     %r9d,%r10d
mov    %r10d,%eax
xor    %r9d,%eax
cltq
movsd  (%rdi,%rax,8),%xmm0
movslq %r10d,%r11
movsd  (%rdi,%r11,8),%xmm1
movapd %xmm0,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
subsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdi,%r11,8)
movsd  %xmm2,(%rdi,%rax,8)
movsd  (%rsi,%rax,8),%xmm0
movsd  (%rsi,%r11,8),%xmm1
movapd %xmm0,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
subsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rsi,%r11,8)
movsd  %xmm2,(%rsi,%rax,8)
shl    %cl,%eax
and    $0x3ff,%eax
je     1130 <fft+0x30>
mov    %eax,%eax
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
movsd  (%rdi,%r11,8),%xmm1
movsd  (%r8,%rax,8),%xmm2
movsd  (%rsi,%r11,8),%xmm3
movapd %xmm0,%xmm4
mulsd  %xmm3,%xmm0
mulsd  %xmm2,%xmm3
mulsd  %xmm1,%xmm4
subsd  %xmm3,%xmm4
mulsd  %xmm2,%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rsi,%r11,8)
movsd  %xmm4,(%rdi,%r11,8)
jmp    1130 <fft+0x30>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @fft(double* %0, double* %1, double* %2, double* %3) {
%5 = alloca double*
%6 = alloca double*
%7 = alloca double*
%8 = alloca double*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca double
store double* %0, double** %5
store double* %1, double** %6
store double* %2, double** %7
store double* %3, double** %8
store i32 0, i32* %12
br label %15
15: ; preds = %4
store i32 512, i32* %11
br label %16
16: ; preds = %160, %15
%17 = load i32, i32* %11
%18 = icmp ne i32 %17, 0
br i1 %18, label %19, label %165
19: ; preds = %16
br label %20
20: ; preds = %19
%21 = load i32, i32* %11
store i32 %21, i32* %10
br label %22
22: ; preds = %156, %20
%23 = load i32, i32* %10
%24 = icmp slt i32 %23, 1024
br i1 %24, label %25, label %159
25: ; preds = %22
%26 = load i32, i32* %11
%27 = load i32, i32* %10
%28 = or i32 %27, %26
store i32 %28, i32* %10
%29 = load i32, i32* %10
%30 = load i32, i32* %11
%31 = xor i32 %29, %30
store i32 %31, i32* %9
%32 = load double*, double** %5
%33 = load i32, i32* %9
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds double, double* %32, i64 %34
%36 = load double, double* %35
%37 = load double*, double** %5
%38 = load i32, i32* %10
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds double, double* %37, i64 %39
%41 = load double, double* %40
%42 = fadd double %36, %41
store double %42, double* %14
%43 = load double*, double** %5
%44 = load i32, i32* %9
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %45
%47 = load double, double* %46
%48 = load double*, double** %5
%49 = load i32, i32* %10
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds double, double* %48, i64 %50
%52 = load double, double* %51
%53 = fsub double %47, %52
%54 = load double*, double** %5
%55 = load i32, i32* %10
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds double, double* %54, i64 %56
store double %53, double* %57
%58 = load double, double* %14
%59 = load double*, double** %5
%60 = load i32, i32* %9
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds double, double* %59, i64 %61
store double %58, double* %62
%63 = load double*, double** %6
%64 = load i32, i32* %9
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds double, double* %63, i64 %65
%67 = load double, double* %66
%68 = load double*, double** %6
%69 = load i32, i32* %10
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds double, double* %68, i64 %70
%72 = load double, double* %71
%73 = fadd double %67, %72
store double %73, double* %14
%74 = load double*, double** %6
%75 = load i32, i32* %9
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds double, double* %74, i64 %76
%78 = load double, double* %77
%79 = load double*, double** %6
%80 = load i32, i32* %10
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds double, double* %79, i64 %81
%83 = load double, double* %82
%84 = fsub double %78, %83
%85 = load double*, double** %6
%86 = load i32, i32* %10
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds double, double* %85, i64 %87
store double %84, double* %88
%89 = load double, double* %14
%90 = load double*, double** %6
%91 = load i32, i32* %9
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds double, double* %90, i64 %92
store double %89, double* %93
%94 = load i32, i32* %9
%95 = load i32, i32* %12
%96 = shl i32 %94, %95
%97 = and i32 %96, 1023
store i32 %97, i32* %13
%98 = load i32, i32* %13
%99 = icmp ne i32 %98, 0
br i1 %99, label %100, label %155
100: ; preds = %25
%101 = load double*, double** %7
%102 = load i32, i32* %13
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds double, double* %101, i64 %103
%105 = load double, double* %104
%106 = load double*, double** %5
%107 = load i32, i32* %10
%108 = sext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds double, double* %106, i64 %108
%110 = load double, double* %109
%111 = load double*, double** %8
%112 = load i32, i32* %13
%113 = sext i32 %112 to i64
%114 = getelementptr inbounds double, double* %111, i64 %113
%115 = load double, double* %114
%116 = load double*, double** %6
%117 = load i32, i32* %10
%118 = sext i32 %117 to i64
%119 = getelementptr inbounds double, double* %116, i64 %118
%120 = load double, double* %119
%121 = fmul double %115, %120
%122 = fneg double %121
%123 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %105, double %110, double %122)
store double %123, double* %14
%124 = load double*, double** %7
%125 = load i32, i32* %13
%126 = sext i32 %125 to i64
%127 = getelementptr inbounds double, double* %124, i64 %126
%128 = load double, double* %127
%129 = load double*, double** %6
%130 = load i32, i32* %10
%131 = sext i32 %130 to i64
%132 = getelementptr inbounds double, double* %129, i64 %131
%133 = load double, double* %132
%134 = load double*, double** %8
%135 = load i32, i32* %13
%136 = sext i32 %135 to i64
%137 = getelementptr inbounds double, double* %134, i64 %136
%138 = load double, double* %137
%139 = load double*, double** %5
%140 = load i32, i32* %10
%141 = sext i32 %140 to i64
%142 = getelementptr inbounds double, double* %139, i64 %141
%143 = load double, double* %142
%144 = fmul double %138, %143
%145 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %128, double %133, double %144)
%146 = load double*, double** %6
%147 = load i32, i32* %10
%148 = sext i32 %147 to i64
%149 = getelementptr inbounds double, double* %146, i64 %148
store double %145, double* %149
%150 = load double, double* %14
%151 = load double*, double** %5
%152 = load i32, i32* %10
%153 = sext i32 %152 to i64
%154 = getelementptr inbounds double, double* %151, i64 %153
store double %150, double* %154
br label %155
155: ; preds = %100, %25
br label %156
156: ; preds = %155
%157 = load i32, i32* %10
%158 = add nsw i32 %157, 1
store i32 %158, i32* %10
br label %22
159: ; preds = %22
br label %160
160: ; preds = %159
%161 = load i32, i32* %11
%162 = ashr i32 %161, 1
store i32 %162, i32* %11
%163 = load i32, i32* %12
%164 = add nsw i32 %163, 1
store i32 %164, i32* %12
br label %16
165: ; preds = %16
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @fft(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double* nocapture %2, double* nocapture %3) {
br label %5
5: ; preds = %45, %4
%6 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %47, %45 ]
%7 = phi i32 [ 512, %4 ], [ %46, %45 ]
br label %8
8: ; preds = %5, %42
%9 = phi i32 [ %43, %42 ], [ %7, %5 ]
%10 = or i32 %9, %7
%11 = xor i32 %10, %7
%12 = sext i32 %11 to i64
%13 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %12
%14 = load double, double* %13
%15 = sext i32 %10 to i64
%16 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %15
%17 = load double, double* %16
%18 = fadd double %14, %17
%19 = fsub double %14, %17
store double %19, double* %16
store double %18, double* %13
%20 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %12
%21 = load double, double* %20
%22 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %15
%23 = load double, double* %22
%24 = fadd double %21, %23
%25 = fsub double %21, %23
store double %25, double* %22
store double %24, double* %20
%26 = shl i32 %11, %6
%27 = and i32 %26, 1023
%28 = icmp eq i32 %27, 0
br i1 %28, label %42, label %29
29: ; preds = %8
%30 = zext i32 %27 to i64
%31 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %30
%32 = load double, double* %31
%33 = load double, double* %16
%34 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %30
%35 = load double, double* %34
%36 = load double, double* %22
%37 = fneg double %35
%38 = fmul double %36, %37
%39 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %32, double %33, double %38)
%40 = fmul double %33, %35
%41 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %32, double %36, double %40)
store double %41, double* %22
store double %39, double* %16
br label %42
42: ; preds = %8, %29
%43 = add nsw i32 %10, 1
%44 = icmp slt i32 %10, 1023
br i1 %44, label %8, label %45
45: ; preds = %42
%46 = lshr i32 %7, 1
%47 = add nuw nsw i32 %6, 1
%48 = icmp eq i32 %47, 10
br i1 %48, label %49, label %5
49: ; preds = %45
ret void
}