double TransitionProb(int key[], int nbits) {
  int i, count;
  count = 0;
  for (i = 0; i < nbits - 1; i++)
    if (key[i] != key[i + 1])
      count++;
  return (double)count / (double)(nbits - 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<TransitionProb>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1167 <TransitionProb+0x67>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
movslq %edx,%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
je     1154 <TransitionProb+0x54>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1159 <TransitionProb+0x59>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1119 <TransitionProb+0x19>
cvtsi2sdl -0x14(%rbp),%xmm0
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<TransitionProb>:
lea    -0x1(%rsi),%r8d
pxor   %xmm0,%xmm0
cmp    $0x2,%esi
jl     11e1 <TransitionProb+0xe1>
mov    %r8d,%r9d
mov    (%rdi),%r10d
cmp    $0x8,%r8d
jae    1126 <TransitionProb+0x26>
xor    %edx,%edx
xor    %esi,%esi
jmp    11c0 <TransitionProb+0xc0>
mov    %r9d,%edx
and    $0xfffffff8,%edx
movd   %r10d,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm1
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %esi,%esi
pcmpeqd %xmm3,%xmm3
pxor   %xmm2,%xmm2
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movups 0x4(%rdi,%rsi,4),%xmm4
shufps $0x3,%xmm4,%xmm1
shufps $0x98,%xmm4,%xmm1
pcmpeqd %xmm4,%xmm1
paddd  %xmm1,%xmm0
movups 0x14(%rdi,%rsi,4),%xmm1
shufps $0x3,%xmm1,%xmm4
shufps $0x98,%xmm1,%xmm4
pcmpeqd %xmm1,%xmm4
paddd  %xmm4,%xmm2
psubd  %xmm3,%xmm0
psubd  %xmm3,%xmm2
add    $0x8,%rsi
cmp    %rsi,%rdx
jne    1150 <TransitionProb+0x50>
paddd  %xmm0,%xmm2
pshufd $0xee,%xmm2,%xmm0
paddd  %xmm2,%xmm0
pshufd $0x55,%xmm0,%xmm2
paddd  %xmm0,%xmm2
movd   %xmm2,%esi
cmp    %r9,%rdx
je     11da <TransitionProb+0xda>
pshufd $0xff,%xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%r10d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    0x4(%rdi,%rdx,4),%eax
add    $0x1,%rdx
xor    %ecx,%ecx
cmp    %eax,%r10d
setne  %cl
add    %ecx,%esi
mov    %eax,%r10d
cmp    %rdx,%r9
jne    11c0 <TransitionProb+0xc0>
xorps  %xmm0,%xmm0
cvtsi2sd %esi,%xmm0
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2sd %r8d,%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
ret

LLVM IR (-O0):
define double @TransitionProb(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %5
br label %7
7: ; preds = %29, %2
%8 = load i32, i32* %5
%9 = load i32, i32* %4
%10 = sub nsw i32 %9, 1
%11 = icmp slt i32 %8, %10
br i1 %11, label %12, label %32
12: ; preds = %7
%13 = load i32*, i32** %3
%14 = load i32, i32* %5
%15 = sext i32 %14 to i64
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %15
%17 = load i32, i32* %16
%18 = load i32*, i32** %3
%19 = load i32, i32* %5
%20 = add nsw i32 %19, 1
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = icmp ne i32 %17, %23
br i1 %24, label %25, label %28
25: ; preds = %12
%26 = load i32, i32* %6
%27 = add nsw i32 %26, 1
store i32 %27, i32* %6
br label %28
28: ; preds = %25, %12
br label %29
29: ; preds = %28
%30 = load i32, i32* %5
%31 = add nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %5
br label %7
32: ; preds = %7
%33 = load i32, i32* %6
%34 = sitofp i32 %33 to double
%35 = load i32, i32* %4
%36 = sub nsw i32 %35, 1
%37 = sitofp i32 %36 to double
%38 = fdiv double %34, %37
ret double %38
}

LLVM IR (-O2):
define double @TransitionProb(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = add i32 %1, -1
%4 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %4, label %5, label %57
5: ; preds = %2
%6 = zext i32 %3 to i64
%7 = load i32, i32* %0
%8 = icmp ult i32 %3, 8
br i1 %8, label %39, label %9
9: ; preds = %5
%10 = and i64 %6, 4294967288
%11 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %7, i64 3
br label %12
12: ; preds = %12, %9
%13 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %32, %12 ]
%14 = phi <4 x i32> [ %11, %9 ], [ %23, %12 ]
%15 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %9 ], [ %30, %12 ]
%16 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %9 ], [ %31, %12 ]
%17 = or i64 %13, 1
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %17
%19 = bitcast i32* %18 to <4 x i32>*
%20 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %19
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 4
%22 = bitcast i32* %21 to <4 x i32>*
%23 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %22
%24 = shufflevector <4 x i32> %14, <4 x i32> %20, <4 x i32> <i32 3, i32 4, i32 5, i32 6>
%25 = shufflevector <4 x i32> %20, <4 x i32> %23, <4 x i32> <i32 3, i32 4, i32 5, i32 6>
%26 = icmp ne <4 x i32> %24, %20
%27 = icmp ne <4 x i32> %25, %23
%28 = zext <4 x i1> %26 to <4 x i32>
%29 = zext <4 x i1> %27 to <4 x i32>
%30 = add <4 x i32> %15, %28
%31 = add <4 x i32> %16, %29
%32 = add nuw i64 %13, 8
%33 = icmp eq i64 %32, %10
br i1 %33, label %34, label %12
34: ; preds = %12
%35 = add <4 x i32> %31, %30
%36 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %35)
%37 = icmp eq i64 %10, %6
%38 = extractelement <4 x i32> %23, i64 3
br i1 %37, label %54, label %39
39: ; preds = %5, %34
%40 = phi i32 [ %38, %34 ], [ %7, %5 ]
%41 = phi i64 [ %10, %34 ], [ 0, %5 ]
%42 = phi i32 [ %36, %34 ], [ 0, %5 ]
br label %43
43: ; preds = %39, %43
%44 = phi i32 [ %49, %43 ], [ %40, %39 ]
%45 = phi i64 [ %47, %43 ], [ %41, %39 ]
%46 = phi i32 [ %52, %43 ], [ %42, %39 ]
%47 = add nuw nsw i64 %45, 1
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = icmp ne i32 %44, %49
%51 = zext i1 %50 to i32
%52 = add nuw nsw i32 %46, %51
%53 = icmp eq i64 %47, %6
br i1 %53, label %54, label %43
54: ; preds = %43, %34
%55 = phi i32 [ %36, %34 ], [ %52, %43 ]
%56 = sitofp i32 %55 to double
br label %57
57: ; preds = %54, %2
%58 = phi double [ 0.000000e+00, %2 ], [ %56, %54 ]
%59 = sitofp i32 %3 to double
%60 = fdiv double %58, %59
ret double %60
}