double matrix_trace(double *A, int N) {
  int i;
  double trace;
  trace = 0.0;
  for (i = 0; i < N; i++) {
    trace += A[i + i * N];
  }
  return trace;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_trace>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1156 <matrix_trace+0x56>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
addsd  -0x18(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    111a <matrix_trace+0x1a>
movsd  -0x18(%rbp),%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_trace>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %esi,%esi
jle    1136 <matrix_trace+0x36>
mov    %esi,%r8d
lea    -0x1(%r8),%rax
mov    %r8d,%r10d
and    $0x3,%r10d
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x3,%rax
jae    113f <matrix_trace+0x3f>
xorpd  %xmm0,%xmm0
test   %r10,%r10
jne    11df <matrix_trace+0xdf>
jmp    1207 <matrix_trace+0x107>
xorpd  %xmm0,%xmm0
jmp    1207 <matrix_trace+0x107>
lea    (%rsi,%rsi,1),%edx
lea    0x0(,%rsi,4),%r9d
lea    (%rsi,%rsi,2),%eax
and    $0xfffffffc,%r8d
neg    %r8
xorpd  %xmm0,%xmm0
mov    $0x2,%r14d
mov    $0x1,%r15d
mov    $0x3,%r12d
xor    %r11d,%r11d
mov    %esi,%ebx
xor    %r13d,%r13d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movslq %edx,%rdx
movslq %ebx,%rbx
movslq %ecx,%rcx
lea    (%rcx,%r13,1),%rbp
addsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm0
lea    (%r15,%rbx,1),%rbp
addsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm0
lea    (%r14,%rdx,1),%rbp
cltq
addsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm0
lea    (%r12,%rax,1),%rbp
addsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm0
add    $0x4,%r13
add    %r9d,%ecx
add    $0x4,%r14
add    %r9d,%edx
add    $0x4,%r15
add    %r9d,%ebx
add    $0x4,%r12
add    %r9d,%eax
add    $0xfffffffffffffffc,%r11
cmp    %r11,%r8
jne    1180 <matrix_trace+0x80>
neg    %r11
mov    %r11,%rcx
test   %r10,%r10
je     1207 <matrix_trace+0x107>
mov    %esi,%eax
imul   %ecx,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
cltq
lea    (%rcx,%rax,1),%rdx
addsd  (%rdi,%rdx,8),%xmm0
add    $0x1,%rcx
add    %esi,%eax
add    $0xffffffffffffffff,%r10
jne    11f0 <matrix_trace+0xf0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define double @matrix_trace(double* %0, i32 %1) {
%3 = alloca double*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca double
store double* %0, double** %3
store i32 %1, i32* %4
store double 0.000000e+00, double* %6
store i32 0, i32* %5
br label %7
7: ; preds = %23, %2
%8 = load i32, i32* %5
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp slt i32 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %26
11: ; preds = %7
%12 = load double*, double** %3
%13 = load i32, i32* %5
%14 = load i32, i32* %5
%15 = load i32, i32* %4
%16 = mul nsw i32 %14, %15
%17 = add nsw i32 %13, %16
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds double, double* %12, i64 %18
%20 = load double, double* %19
%21 = load double, double* %6
%22 = fadd double %21, %20
store double %22, double* %6
br label %23
23: ; preds = %11
%24 = load i32, i32* %5
%25 = add nsw i32 %24, 1
store i32 %25, i32* %5
br label %7
26: ; preds = %7
%27 = load double, double* %6
ret double %27
}

LLVM IR (-O2):
define double @matrix_trace(double* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %68
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = add nsw i64 %5, -1
%7 = and i64 %5, 3
%8 = icmp ult i64 %6, 3
br i1 %8, label %49, label %9
9: ; preds = %4
%10 = and i64 %5, 4294967292
br label %11
11: ; preds = %11, %9
%12 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %46, %11 ]
%13 = phi double [ 0.000000e+00, %9 ], [ %45, %11 ]
%14 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %47, %11 ]
%15 = trunc i64 %12 to i32
%16 = mul nsw i32 %15, %1
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = add nsw i64 %12, %17
%19 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %18
%20 = load double, double* %19
%21 = fadd double %13, %20
%22 = or i64 %12, 1
%23 = trunc i64 %22 to i32
%24 = mul nsw i32 %23, %1
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = add nsw i64 %22, %25
%27 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %26
%28 = load double, double* %27
%29 = fadd double %21, %28
%30 = or i64 %12, 2
%31 = trunc i64 %30 to i32
%32 = mul nsw i32 %31, %1
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = add nsw i64 %30, %33
%35 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %34
%36 = load double, double* %35
%37 = fadd double %29, %36
%38 = or i64 %12, 3
%39 = trunc i64 %38 to i32
%40 = mul nsw i32 %39, %1
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = add nsw i64 %38, %41
%43 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %42
%44 = load double, double* %43
%45 = fadd double %37, %44
%46 = add nuw nsw i64 %12, 4
%47 = add i64 %14, 4
%48 = icmp eq i64 %47, %10
br i1 %48, label %49, label %11
49: ; preds = %11, %4
%50 = phi double [ undef, %4 ], [ %45, %11 ]
%51 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %46, %11 ]
%52 = phi double [ 0.000000e+00, %4 ], [ %45, %11 ]
%53 = icmp eq i64 %7, 0
br i1 %53, label %68, label %54
54: ; preds = %49, %54
%55 = phi i64 [ %65, %54 ], [ %51, %49 ]
%56 = phi double [ %64, %54 ], [ %52, %49 ]
%57 = phi i64 [ %66, %54 ], [ 0, %49 ]
%58 = trunc i64 %55 to i32
%59 = mul nsw i32 %58, %1
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = add nsw i64 %55, %60
%62 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %61
%63 = load double, double* %62
%64 = fadd double %56, %63
%65 = add nuw nsw i64 %55, 1
%66 = add i64 %57, 1
%67 = icmp eq i64 %66, %7
br i1 %67, label %68, label %54
68: ; preds = %49, %54, %2
%69 = phi double [ 0.000000e+00, %2 ], [ %50, %49 ], [ %64, %54 ]
ret double %69
}