#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 */
typedef int uint64_t;

/* Variables and functions */
void prince_m16_matrices(uint64_t m16[2][16]) {
  const uint64_t m4[4][4] = {{0x0, 0x2, 0x4, 0x8},
                             {0x1, 0x0, 0x4, 0x8},
                             {0x1, 0x2, 0x0, 0x8},
                             {0x1, 0x2, 0x4, 0x0}};
  for (unsigned int i = 0; i < 16; i++) {
    const unsigned int base = i / 4;
    m16[0][i] =
        (m4[(base + 3) % 4][i % 4] << 8) | (m4[(base + 2) % 4][i % 4] << 4) |
        (m4[(base + 1) % 4][i % 4] << 0) | (m4[(base + 0) % 4][i % 4] << 12);
    m16[1][i] = (m16[0][i] >> 12) | (0xFFFF & (m16[0][i] << 4));
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<prince_m16_matrices>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
lea    -0x50(%rbp),%rdi
lea    0xed9(%rip),%rsi
mov    $0x40,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
movl   $0x0,-0x54(%rbp)
cmpl   $0x10,-0x54(%rbp)
jae    122d <prince_m16_matrices+0x11d>
mov    -0x54(%rbp),%eax
shr    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    $0x3,%eax
and    $0x3,%eax
mov    %eax,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    -0x50(%rbp),%rax
shl    $0x4,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
shl    $0x8,%edx
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
and    $0x3,%eax
mov    %eax,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    -0x50(%rbp),%rax
shl    $0x4,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
shl    $0x4,%eax
or     %eax,%edx
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
and    $0x3,%eax
mov    %eax,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    -0x50(%rbp),%rax
shl    $0x4,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
shl    $0x0,%eax
or     %eax,%edx
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    $0x0,%eax
and    $0x3,%eax
mov    %eax,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    -0x50(%rbp),%rax
shl    $0x4,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
shl    $0xc,%eax
or     %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
sar    $0xc,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
shl    $0x4,%eax
and    $0xffff,%eax
or     %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
mov    %edx,0x40(%rax,%rcx,4)
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
jmp    1138 <prince_m16_matrices+0x28>
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<prince_m16_matrices>:
xor    %r10d,%r10d
lea    0xef6(%rip),%r8
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r10d,%edx
shr    $0x2,%edx
lea    -0x1(%rdx),%ecx
and    $0x3,%ecx
shl    $0x4,%rcx
add    %r8,%rcx
lea    0x0(,%r10,4),%rsi
and    $0xc,%esi
mov    (%rsi,%rcx,1),%r9d
shl    $0x8,%r9d
lea    0x2(%rdx),%ecx
and    $0x3,%ecx
shl    $0x4,%rcx
add    %r8,%rcx
mov    (%rsi,%rcx,1),%ecx
shl    $0x4,%ecx
or     %r9d,%ecx
lea    0x1(%rdx),%eax
and    $0x3,%eax
shl    $0x4,%rax
add    %r8,%rax
or     (%rsi,%rax,1),%ecx
shl    $0x4,%rdx
add    %r8,%rdx
mov    (%rsi,%rdx,1),%eax
shl    $0xc,%eax
or     %ecx,%eax
mov    %eax,(%rdi,%r10,4)
sar    $0xc,%eax
shl    $0x4,%ecx
movzwl %cx,%ecx
or     %eax,%ecx
mov    %ecx,0x40(%rdi,%r10,4)
add    $0x1,%r10
cmp    $0x10,%r10
jne    1110 <prince_m16_matrices+0x10>
ret

LLVM IR (-O0):
@__const.prince_m16_matrices.m4 = [4 x [4 x i32]] [[4 x i32] [i32 0, i32 2, i32 4, i32 8], [4 x i32] [i32 1, i32 0, i32 4, i32 8], [4 x i32] [i32 1, i32 2, i32 0, i32 8], [4 x i32] [i32 1, i32 2, i32 4, i32 0]]
define void @prince_m16_matrices([16 x i32]* %0) {
%2 = alloca [16 x i32]*
%3 = alloca [4 x [4 x i32]]
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store [16 x i32]* %0, [16 x i32]** %2
%6 = bitcast [4 x [4 x i32]]* %3 to i8*
store i32 0, i32* %4
br label %7
7: ; preds = %86, %1
%8 = load i32, i32* %4
%9 = icmp ult i32 %8, 16
br i1 %9, label %10, label %89
10: ; preds = %7
%11 = load i32, i32* %4
%12 = udiv i32 %11, 4
store i32 %12, i32* %5
%13 = load i32, i32* %5
%14 = add i32 %13, 3
%15 = urem i32 %14, 4
%16 = zext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* %3, i64 0, i64 %16
%18 = load i32, i32* %4
%19 = urem i32 %18, 4
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %17, i64 0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = shl i32 %22, 8
%24 = load i32, i32* %5
%25 = add i32 %24, 2
%26 = urem i32 %25, 4
%27 = zext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* %3, i64 0, i64 %27
%29 = load i32, i32* %4
%30 = urem i32 %29, 4
%31 = zext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %28, i64 0, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = shl i32 %33, 4
%35 = or i32 %23, %34
%36 = load i32, i32* %5
%37 = add i32 %36, 1
%38 = urem i32 %37, 4
%39 = zext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* %3, i64 0, i64 %39
%41 = load i32, i32* %4
%42 = urem i32 %41, 4
%43 = zext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %40, i64 0, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = shl i32 %45, 0
%47 = or i32 %35, %46
%48 = load i32, i32* %5
%49 = add i32 %48, 0
%50 = urem i32 %49, 4
%51 = zext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* %3, i64 0, i64 %51
%53 = load i32, i32* %4
%54 = urem i32 %53, 4
%55 = zext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %52, i64 0, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = shl i32 %57, 12
%59 = or i32 %47, %58
%60 = load [16 x i32]*, [16 x i32]** %2
%61 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %60, i64 0
%62 = load i32, i32* %4
%63 = zext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %61, i64 0, i64 %63
store i32 %59, i32* %64
%65 = load [16 x i32]*, [16 x i32]** %2
%66 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %65, i64 0
%67 = load i32, i32* %4
%68 = zext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %66, i64 0, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = ashr i32 %70, 12
%72 = load [16 x i32]*, [16 x i32]** %2
%73 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %72, i64 0
%74 = load i32, i32* %4
%75 = zext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %73, i64 0, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
%78 = shl i32 %77, 4
%79 = and i32 65535, %78
%80 = or i32 %71, %79
%81 = load [16 x i32]*, [16 x i32]** %2
%82 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %81, i64 1
%83 = load i32, i32* %4
%84 = zext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %82, i64 0, i64 %84
store i32 %80, i32* %85
br label %86
86: ; preds = %10
%87 = load i32, i32* %4
%88 = add i32 %87, 1
store i32 %88, i32* %4
br label %7
89: ; preds = %7
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@__const.prince_m16_matrices.m4 = [4 x [4 x i32]] [[4 x i32] [i32 0, i32 2, i32 4, i32 8], [4 x i32] [i32 1, i32 0, i32 4, i32 8], [4 x i32] [i32 1, i32 2, i32 0, i32 8], [4 x i32] [i32 1, i32 2, i32 4, i32 0]]
define void @prince_m16_matrices([16 x i32]* nocapture writeonly %0) {
br label %3
2: ; preds = %3
ret void
3: ; preds = %1, %3
%4 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %38, %3 ]
%5 = trunc i64 %4 to i32
%6 = lshr i32 %5, 2
%7 = add nuw nsw i32 %6, 3
%8 = and i32 %7, 3
%9 = zext i32 %8 to i64
%10 = and i64 %4, 3
%11 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* @__const.prince_m16_matrices.m4, i64 0, i64 %9, i64 %10
%12 = load i32, i32* %11
%13 = shl i32 %12, 8
%14 = add nuw nsw i32 %6, 2
%15 = and i32 %14, 3
%16 = zext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* @__const.prince_m16_matrices.m4, i64 0, i64 %16, i64 %10
%18 = load i32, i32* %17
%19 = shl i32 %18, 4
%20 = or i32 %19, %13
%21 = add nuw nsw i32 %6, 1
%22 = and i32 %21, 3
%23 = zext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* @__const.prince_m16_matrices.m4, i64 0, i64 %23, i64 %10
%25 = load i32, i32* %24
%26 = or i32 %20, %25
%27 = zext i32 %6 to i64
%28 = getelementptr inbounds [4 x [4 x i32]], [4 x [4 x i32]]* @__const.prince_m16_matrices.m4, i64 0, i64 %27, i64 %10
%29 = load i32, i32* %28
%30 = shl i32 %29, 12
%31 = or i32 %26, %30
%32 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %0, i64 0, i64 %4
store i32 %31, i32* %32
%33 = ashr i32 %31, 12
%34 = shl i32 %26, 4
%35 = and i32 %34, 65520
%36 = or i32 %33, %35
%37 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %0, i64 1, i64 %4
store i32 %36, i32* %37
%38 = add nuw nsw i64 %4, 1
%39 = icmp eq i64 %38, 16
br i1 %39, label %2, label %3
}