void floats_quat_to_mat44(const float q[4], float r[16]) {
  float w = q[0], x = q[1], y = q[2], z = q[3];
  r[0] = w * w + x * x - y * y - z * z;
  r[1] = 2 * x * y - 2 * w * z;
  r[2] = 2 * x * z + 2 * w * y;
  r[3] = 0;
  r[4] = 2 * x * y + 2 * w * z;
  r[5] = w * w - x * x + y * y - z * z;
  r[6] = 2 * y * z - 2 * w * x;
  r[7] = 0;
  r[8] = 2 * x * z - 2 * w * y;
  r[9] = 2 * y * z + 2 * w * x;
  r[10] = w * w - x * x - y * y + z * z;
  r[11] = 0;
  r[12] = 0;
  r[13] = 0;
  r[14] = 0;
  r[15] = 1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<floats_quat_to_mat44>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
movss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  -0x14(%rbp),%xmm2
movss  -0x18(%rbp),%xmm1
mulss  -0x18(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
movss  -0x1c(%rbp),%xmm2
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm2
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
movss  0xe57(%rip),%xmm0
mulss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x1c(%rbp),%xmm2
movss  0xe45(%rip),%xmm1
mulss  -0x14(%rbp),%xmm1
mulss  -0x20(%rbp),%xmm1
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
movss  0xe15(%rip),%xmm0
mulss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm2
movss  0xe03(%rip),%xmm1
mulss  -0x14(%rbp),%xmm1
mulss  -0x1c(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,0xc(%rax)
movss  0xdd4(%rip),%xmm0
mulss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x1c(%rbp),%xmm2
movss  0xdc2(%rip),%xmm1
mulss  -0x14(%rbp),%xmm1
mulss  -0x20(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x10(%rax)
movss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  -0x14(%rbp),%xmm2
movss  -0x18(%rbp),%xmm1
mulss  -0x18(%rbp),%xmm1
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
movss  -0x1c(%rbp),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm2
movd   %xmm0,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x14(%rax)
movss  0xd3c(%rip),%xmm0
mulss  -0x1c(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm2
movss  0xd2a(%rip),%xmm1
mulss  -0x14(%rbp),%xmm1
mulss  -0x18(%rbp),%xmm1
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x18(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,0x1c(%rax)
movss  0xcee(%rip),%xmm0
mulss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm2
movss  0xcdc(%rip),%xmm1
mulss  -0x14(%rbp),%xmm1
mulss  -0x1c(%rbp),%xmm1
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x20(%rax)
movss  0xcac(%rip),%xmm0
mulss  -0x1c(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm2
movss  0xc9a(%rip),%xmm1
mulss  -0x14(%rbp),%xmm1
mulss  -0x18(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x24(%rax)
movss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  -0x14(%rbp),%xmm2
movss  -0x18(%rbp),%xmm1
mulss  -0x18(%rbp),%xmm1
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
movss  -0x1c(%rbp),%xmm2
movd   %xmm1,%eax
xor    $0x80000000,%eax
movd   %eax,%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
movss  -0x20(%rbp),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x28(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,0x2c(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,0x30(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,0x34(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,0x38(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0xbdc(%rip),%xmm0
movss  %xmm0,0x3c(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<floats_quat_to_mat44>:
movss  (%rdi),%xmm10
movss  0x4(%rdi),%xmm4
movss  0x8(%rdi),%xmm7
movss  0xc(%rdi),%xmm0
movaps %xmm10,%xmm11
movaps %xmm4,%xmm1
addss  %xmm10,%xmm10
movaps %xmm10,%xmm9
movaps %xmm10,%xmm8
mulss  %xmm4,%xmm10
mulss  %xmm4,%xmm4
mulss  %xmm11,%xmm11
movaps %xmm11,%xmm3
addss  %xmm4,%xmm3
movaps 0xebb(%rip),%xmm6
movaps %xmm7,%xmm2
xorps  %xmm6,%xmm2
mulss  %xmm7,%xmm2
addss  %xmm2,%xmm3
xorps  %xmm0,%xmm6
mulss  %xmm0,%xmm6
addss  %xmm6,%xmm3
movss  %xmm3,(%rsi)
addss  %xmm1,%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm9
movaps %xmm1,%xmm5
mulss  %xmm7,%xmm5
movaps %xmm5,%xmm3
subss  %xmm9,%xmm3
movss  %xmm3,0x4(%rsi)
mulss  %xmm7,%xmm8
mulss  %xmm0,%xmm1
movaps %xmm1,%xmm3
addss  %xmm8,%xmm3
movss  %xmm3,0x8(%rsi)
movl   $0x0,0xc(%rsi)
addss  %xmm9,%xmm5
movss  %xmm5,0x10(%rsi)
subss  %xmm4,%xmm11
movaps %xmm7,%xmm3
mulss  %xmm7,%xmm3
addss  %xmm11,%xmm3
addss  %xmm6,%xmm3
movss  %xmm3,0x14(%rsi)
addss  %xmm7,%xmm7
mulss  %xmm0,%xmm7
movaps %xmm7,%xmm3
subss  %xmm10,%xmm3
movss  %xmm3,0x18(%rsi)
movl   $0x0,0x1c(%rsi)
subss  %xmm8,%xmm1
movss  %xmm1,0x20(%rsi)
addss  %xmm10,%xmm7
movss  %xmm7,0x24(%rsi)
addss  %xmm2,%xmm11
mulss  %xmm0,%xmm0
addss  %xmm11,%xmm0
movss  %xmm0,0x28(%rsi)
xorps  %xmm0,%xmm0
movups %xmm0,0x2c(%rsi)
movl   $0x3f800000,0x3c(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @floats_quat_to_mat44(float* %0, float* %1) {
%3 = alloca float*
%4 = alloca float*
%5 = alloca float
%6 = alloca float
%7 = alloca float
%8 = alloca float
store float* %0, float** %3
store float* %1, float** %4
%9 = load float*, float** %3
%10 = getelementptr inbounds float, float* %9, i64 0
%11 = load float, float* %10
store float %11, float* %5
%12 = load float*, float** %3
%13 = getelementptr inbounds float, float* %12, i64 1
%14 = load float, float* %13
store float %14, float* %6
%15 = load float*, float** %3
%16 = getelementptr inbounds float, float* %15, i64 2
%17 = load float, float* %16
store float %17, float* %7
%18 = load float*, float** %3
%19 = getelementptr inbounds float, float* %18, i64 3
%20 = load float, float* %19
store float %20, float* %8
%21 = load float, float* %5
%22 = load float, float* %5
%23 = load float, float* %6
%24 = load float, float* %6
%25 = fmul float %23, %24
%26 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %21, float %22, float %25)
%27 = load float, float* %7
%28 = load float, float* %7
%29 = fneg float %27
%30 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %29, float %28, float %26)
%31 = load float, float* %8
%32 = load float, float* %8
%33 = fneg float %31
%34 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %33, float %32, float %30)
%35 = load float*, float** %4
%36 = getelementptr inbounds float, float* %35, i64 0
store float %34, float* %36
%37 = load float, float* %6
%38 = fmul float 2.000000e+00, %37
%39 = load float, float* %7
%40 = load float, float* %5
%41 = fmul float 2.000000e+00, %40
%42 = load float, float* %8
%43 = fmul float %41, %42
%44 = fneg float %43
%45 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %38, float %39, float %44)
%46 = load float*, float** %4
%47 = getelementptr inbounds float, float* %46, i64 1
store float %45, float* %47
%48 = load float, float* %6
%49 = fmul float 2.000000e+00, %48
%50 = load float, float* %8
%51 = load float, float* %5
%52 = fmul float 2.000000e+00, %51
%53 = load float, float* %7
%54 = fmul float %52, %53
%55 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %49, float %50, float %54)
%56 = load float*, float** %4
%57 = getelementptr inbounds float, float* %56, i64 2
store float %55, float* %57
%58 = load float*, float** %4
%59 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 3
store float 0.000000e+00, float* %59
%60 = load float, float* %6
%61 = fmul float 2.000000e+00, %60
%62 = load float, float* %7
%63 = load float, float* %5
%64 = fmul float 2.000000e+00, %63
%65 = load float, float* %8
%66 = fmul float %64, %65
%67 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %61, float %62, float %66)
%68 = load float*, float** %4
%69 = getelementptr inbounds float, float* %68, i64 4
store float %67, float* %69
%70 = load float, float* %5
%71 = load float, float* %5
%72 = load float, float* %6
%73 = load float, float* %6
%74 = fmul float %72, %73
%75 = fneg float %74
%76 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %70, float %71, float %75)
%77 = load float, float* %7
%78 = load float, float* %7
%79 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %77, float %78, float %76)
%80 = load float, float* %8
%81 = load float, float* %8
%82 = fneg float %80
%83 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %82, float %81, float %79)
%84 = load float*, float** %4
%85 = getelementptr inbounds float, float* %84, i64 5
store float %83, float* %85
%86 = load float, float* %7
%87 = fmul float 2.000000e+00, %86
%88 = load float, float* %8
%89 = load float, float* %5
%90 = fmul float 2.000000e+00, %89
%91 = load float, float* %6
%92 = fmul float %90, %91
%93 = fneg float %92
%94 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %87, float %88, float %93)
%95 = load float*, float** %4
%96 = getelementptr inbounds float, float* %95, i64 6
store float %94, float* %96
%97 = load float*, float** %4
%98 = getelementptr inbounds float, float* %97, i64 7
store float 0.000000e+00, float* %98
%99 = load float, float* %6
%100 = fmul float 2.000000e+00, %99
%101 = load float, float* %8
%102 = load float, float* %5
%103 = fmul float 2.000000e+00, %102
%104 = load float, float* %7
%105 = fmul float %103, %104
%106 = fneg float %105
%107 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %100, float %101, float %106)
%108 = load float*, float** %4
%109 = getelementptr inbounds float, float* %108, i64 8
store float %107, float* %109
%110 = load float, float* %7
%111 = fmul float 2.000000e+00, %110
%112 = load float, float* %8
%113 = load float, float* %5
%114 = fmul float 2.000000e+00, %113
%115 = load float, float* %6
%116 = fmul float %114, %115
%117 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %111, float %112, float %116)
%118 = load float*, float** %4
%119 = getelementptr inbounds float, float* %118, i64 9
store float %117, float* %119
%120 = load float, float* %5
%121 = load float, float* %5
%122 = load float, float* %6
%123 = load float, float* %6
%124 = fmul float %122, %123
%125 = fneg float %124
%126 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %120, float %121, float %125)
%127 = load float, float* %7
%128 = load float, float* %7
%129 = fneg float %127
%130 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %129, float %128, float %126)
%131 = load float, float* %8
%132 = load float, float* %8
%133 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %131, float %132, float %130)
%134 = load float*, float** %4
%135 = getelementptr inbounds float, float* %134, i64 10
store float %133, float* %135
%136 = load float*, float** %4
%137 = getelementptr inbounds float, float* %136, i64 11
store float 0.000000e+00, float* %137
%138 = load float*, float** %4
%139 = getelementptr inbounds float, float* %138, i64 12
store float 0.000000e+00, float* %139
%140 = load float*, float** %4
%141 = getelementptr inbounds float, float* %140, i64 13
store float 0.000000e+00, float* %141
%142 = load float*, float** %4
%143 = getelementptr inbounds float, float* %142, i64 14
store float 0.000000e+00, float* %143
%144 = load float*, float** %4
%145 = getelementptr inbounds float, float* %144, i64 15
store float 1.000000e+00, float* %145
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @floats_quat_to_mat44(float* nocapture %0, float* nocapture writeonly %1) {
%3 = load float, float* %0
%4 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%5 = load float, float* %4
%6 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%7 = load float, float* %6
%8 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%9 = load float, float* %8
%10 = fmul float %5, %5
%11 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %3, float %3, float %10)
%12 = fneg float %7
%13 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %12, float %7, float %11)
%14 = fneg float %9
%15 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %14, float %9, float %13)
store float %15, float* %1
%16 = fmul float %5, 2.000000e+00
%17 = fmul float %3, 2.000000e+00
%18 = fmul float %17, %9
%19 = fneg float %18
%20 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %16, float %7, float %19)
%21 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
store float %20, float* %21
%22 = fmul float %17, %7
%23 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %16, float %9, float %22)
%24 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
store float %23, float* %24
%25 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 3
store float 0.000000e+00, float* %25
%26 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %16, float %7, float %18)
%27 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 4
store float %26, float* %27
%28 = fneg float %10
%29 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %3, float %3, float %28)
%30 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %7, float %7, float %29)
%31 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %14, float %9, float %30)
%32 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 5
store float %31, float* %32
%33 = fmul float %7, 2.000000e+00
%34 = fmul float %17, %5
%35 = fneg float %34
%36 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %33, float %9, float %35)
%37 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 6
store float %36, float* %37
%38 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 7
store float 0.000000e+00, float* %38
%39 = fneg float %22
%40 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %16, float %9, float %39)
%41 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 8
store float %40, float* %41
%42 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %33, float %9, float %34)
%43 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 9
store float %42, float* %43
%44 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %12, float %7, float %29)
%45 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %9, float %9, float %44)
%46 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 10
store float %45, float* %46
%47 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 11
%48 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 15
%49 = bitcast float* %47 to i8*
store float 1.000000e+00, float* %48
ret void
}