void laplacian(double *f, double *lap, int M) {
  long i, j, z;
  for (i = 1; i < M - 1; i++) {
    for (j = 1; j < M - 1; j++) {
      z = i * M + j;
      lap[z] = (f[z - 1] + f[z + 1] + f[z + M] + f[z - M] - 4.0 * f[z]) *
               ((1.0 / (1.0)) * (1.0 / (1.0)));
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<laplacian>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movq   $0x1,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jge    1203 <laplacian+0x103>
movq   $0x1,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jge    11ed <laplacian+0xed>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
imul   %rcx,%rax
add    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
sub    $0x1,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
addsd  0x8(%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
add    %rdx,%rcx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
sub    %rdx,%rcx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  0xe4d(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  0xe35(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    1135 <laplacian+0x35>
jmp    11f2 <laplacian+0xf2>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1117 <laplacian+0x17>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<laplacian>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %rsi,-0x58(%rsp)
mov    %rdi,-0x50(%rsp)
cmp    $0x3,%edx
jl     13ab <laplacian+0x2ab>
mov    %edx,%esi
add    $0xffffffff,%edx
lea    0x1(%rsi),%rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
lea    (%rsi,%rdx,1),%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
lea    0x1(%rsi,%rdx,1),%rax
mov    %rax,-0x18(%rsp)
lea    0x1(%rsi,%rsi,1),%rax
mov    %rax,-0x20(%rsp)
lea    (%rdx,%rsi,2),%rax
mov    %rax,-0x28(%rsp)
lea    -0x1(%rdx),%rax
mov    %rax,%r13
and    $0xfffffffffffffffe,%r13
mov    %rax,-0x40(%rsp)
or     $0x1,%rax
mov    %rax,-0x38(%rsp)
mov    -0x58(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%rsi,8),%rax
add    $0x8,%rax
lea    0x0(,%rsi,8),%r14
mov    -0x50(%rsp),%rdi
lea    (%rdi,%rsi,8),%rbp
add    $0x10,%rbp
mov    %rsi,%r12
shl    $0x4,%r12
lea    (%rdi,%r12,1),%r8
add    $0x8,%r8
lea    (%rcx,%rsi,8),%r9
add    %rdi,%r12
movsd  0xe62(%rip),%xmm0
movapd 0xe4a(%rip),%xmm1
mov    %rsi,-0x48(%rsp)
lea    (%rdi,%rsi,8),%r10
mov    $0x1,%ebx
xor    %r11d,%r11d
mov    %r14,-0x30(%rsp)
jmp    11f6 <laplacian+0xf6>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%rbx
add    $0x1,%r11
add    %r14,%rax
add    %r14,%rbp
add    %r14,%rdi
add    %r14,%r8
add    %r14,%r9
add    %r14,%r10
add    %r14,%r12
cmp    %rdx,%rbx
je     13ab <laplacian+0x2ab>
mov    $0x1,%esi
cmpq   $0x2,-0x40(%rsp)
jb     1370 <laplacian+0x270>
mov    %r11,%rsi
imul   -0x48(%rsp),%rsi
mov    -0x8(%rsp),%rcx
mov    %r11,0x10(%rsp)
lea    (%rcx,%rsi,1),%r14
mov    -0x10(%rsp),%rcx
add    %rsi,%rcx
mov    %rcx,-0x70(%rsp)
mov    -0x58(%rsp),%rcx
mov    %rbx,0x8(%rsp)
lea    (%rcx,%r14,8),%r11
mov    -0x28(%rsp),%rbx
lea    (%rbx,%rsi,1),%rbx
mov    %rbx,-0x60(%rsp)
mov    -0x20(%rsp),%rbx
lea    (%rbx,%rsi,1),%rbx
mov    %rbx,-0x68(%rsp)
lea    (%rsi,%rdx,1),%rcx
mov    %rcx,-0x78(%rsp)
mov    -0x50(%rsp),%r14
lea    0x8(%r14,%rsi,8),%rcx
mov    %rcx,(%rsp)
mov    -0x18(%rsp),%rbx
lea    (%rbx,%rsi,1),%r15
lea    (%r14,%r15,8),%r15
add    -0x48(%rsp),%rsi
cmp    %r15,%r11
mov    -0x70(%rsp),%rbx
mov    -0x58(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%rbx,8),%r15
lea    (%r14,%rsi,8),%rsi
setb   -0x70(%rsp)
cmp    %r15,%rsi
mov    -0x78(%rsp),%rcx
lea    (%r14,%rcx,8),%rsi
setb   -0x78(%rsp)
cmp    %rsi,%r11
setb   -0x79(%rsp)
cmp    %r15,(%rsp)
mov    -0x60(%rsp),%rsi
lea    (%r14,%rsi,8),%rsi
setb   -0x60(%rsp)
cmp    %rsi,%r11
mov    0x8(%rsp),%rbx
mov    -0x68(%rsp),%rcx
lea    (%r14,%rcx,8),%rsi
mov    0x10(%rsp),%r11
mov    -0x30(%rsp),%r14
setb   -0x68(%rsp)
cmp    %r15,%rsi
setb   %r15b
mov    $0x1,%esi
mov    -0x78(%rsp),%cl
test   %cl,-0x70(%rsp)
jne    1370 <laplacian+0x270>
mov    $0x1,%esi
mov    %r15d,%ecx
mov    -0x60(%rsp),%r15b
and    %r15b,-0x79(%rsp)
mov    %ecx,%r15d
mov    -0x68(%rsp),%cl
jne    1370 <laplacian+0x270>
mov    $0x1,%esi
and    %r15b,%cl
jne    1370 <laplacian+0x270>
xor    %esi,%esi
movupd -0x10(%rbp,%rsi,8),%xmm2
movupd -0x8(%rbp,%rsi,8),%xmm3
movupd 0x0(%rbp,%rsi,8),%xmm4
addpd  %xmm2,%xmm4
movupd (%r8,%rsi,8),%xmm2
addpd  %xmm4,%xmm2
movupd 0x8(%rdi,%rsi,8),%xmm4
addpd  %xmm2,%xmm4
mulpd  %xmm1,%xmm3
addpd  %xmm4,%xmm3
movupd %xmm3,(%rax,%rsi,8)
add    $0x2,%rsi
cmp    %rsi,%r13
jne    1320 <laplacian+0x220>
mov    -0x38(%rsp),%rsi
cmp    %r13,-0x40(%rsp)
je     11d0 <laplacian+0xd0>
movsd  -0x8(%r10,%rsi,8),%xmm2
addsd  0x8(%r10,%rsi,8),%xmm2
addsd  (%r12,%rsi,8),%xmm2
addsd  (%rdi,%rsi,8),%xmm2
movsd  (%r10,%rsi,8),%xmm3
mulsd  %xmm0,%xmm3
addsd  %xmm2,%xmm3
movsd  %xmm3,(%r9,%rsi,8)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rdx
jne    1370 <laplacian+0x270>
jmp    11d0 <laplacian+0xd0>
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @laplacian(double* %0, double* %1, i32 %2) {
%4 = alloca double*
%5 = alloca double*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
store double* %0, double** %4
store double* %1, double** %5
store i32 %2, i32* %6
store i64 1, i64* %7
br label %10
10: ; preds = %70, %3
%11 = load i64, i64* %7
%12 = load i32, i32* %6
%13 = sub nsw i32 %12, 1
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = icmp slt i64 %11, %14
br i1 %15, label %16, label %73
16: ; preds = %10
store i64 1, i64* %8
br label %17
17: ; preds = %66, %16
%18 = load i64, i64* %8
%19 = load i32, i32* %6
%20 = sub nsw i32 %19, 1
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = icmp slt i64 %18, %21
br i1 %22, label %23, label %69
23: ; preds = %17
%24 = load i64, i64* %7
%25 = load i32, i32* %6
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = mul nsw i64 %24, %26
%28 = load i64, i64* %8
%29 = add nsw i64 %27, %28
store i64 %29, i64* %9
%30 = load double*, double** %4
%31 = load i64, i64* %9
%32 = sub nsw i64 %31, 1
%33 = getelementptr inbounds double, double* %30, i64 %32
%34 = load double, double* %33
%35 = load double*, double** %4
%36 = load i64, i64* %9
%37 = add nsw i64 %36, 1
%38 = getelementptr inbounds double, double* %35, i64 %37
%39 = load double, double* %38
%40 = fadd double %34, %39
%41 = load double*, double** %4
%42 = load i64, i64* %9
%43 = load i32, i32* %6
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = add nsw i64 %42, %44
%46 = getelementptr inbounds double, double* %41, i64 %45
%47 = load double, double* %46
%48 = fadd double %40, %47
%49 = load double*, double** %4
%50 = load i64, i64* %9
%51 = load i32, i32* %6
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = sub nsw i64 %50, %52
%54 = getelementptr inbounds double, double* %49, i64 %53
%55 = load double, double* %54
%56 = fadd double %48, %55
%57 = load double*, double** %4
%58 = load i64, i64* %9
%59 = getelementptr inbounds double, double* %57, i64 %58
%60 = load double, double* %59
%61 = call double @llvm.fmuladd.f64(double -4.000000e+00, double %60, double %56)
%62 = fmul double %61, 1.000000e+00
%63 = load double*, double** %5
%64 = load i64, i64* %9
%65 = getelementptr inbounds double, double* %63, i64 %64
store double %62, double* %65
br label %66
66: ; preds = %23
%67 = load i64, i64* %8
%68 = add nsw i64 %67, 1
store i64 %68, i64* %8
br label %17
69: ; preds = %17
br label %70
70: ; preds = %69
%71 = load i64, i64* %7
%72 = add nsw i64 %71, 1
store i64 %72, i64* %7
br label %10
73: ; preds = %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @laplacian(double* nocapture %0, double* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 2
br i1 %4, label %5, label %115
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %2 to i64
%7 = add nsw i32 %2, -1
%8 = zext i32 %7 to i64
%9 = add nuw nsw i64 %6, 1
%10 = add nuw nsw i64 %6, %8
%11 = add nuw nsw i64 %10, 1
%12 = shl nuw nsw i64 %6, 1
%13 = or i64 %12, 1
%14 = add nuw nsw i64 %12, %8
%15 = add nsw i64 %8, -1
%16 = icmp ult i64 %15, 2
%17 = and i64 %15, -2
%18 = or i64 %15, 1
%19 = icmp eq i64 %15, %17
br label %20
20: ; preds = %111, %5
%21 = phi i64 [ %114, %111 ], [ 0, %5 ]
%22 = phi i64 [ %112, %111 ], [ 1, %5 ]
%23 = mul i64 %21, %6
%24 = add i64 %9, %23
%25 = getelementptr double, double* %1, i64 %24
%26 = add i64 %10, %23
%27 = getelementptr double, double* %1, i64 %26
%28 = mul nsw i64 %22, %6
br i1 %16, label %85, label %29
29: ; preds = %20
%30 = add i64 %14, %23
%31 = getelementptr double, double* %0, i64 %30
%32 = add i64 %13, %23
%33 = getelementptr double, double* %0, i64 %32
%34 = add i64 %23, %8
%35 = getelementptr double, double* %0, i64 %34
%36 = add i64 %23, 1
%37 = getelementptr double, double* %0, i64 %36
%38 = add i64 %11, %23
%39 = getelementptr double, double* %0, i64 %38
%40 = add i64 %23, %6
%41 = getelementptr double, double* %0, i64 %40
%42 = icmp ult double* %25, %39
%43 = icmp ult double* %41, %27
%44 = and i1 %42, %43
%45 = icmp ult double* %25, %35
%46 = icmp ult double* %37, %27
%47 = and i1 %45, %46
%48 = or i1 %44, %47
%49 = icmp ult double* %25, %31
%50 = icmp ult double* %33, %27
%51 = and i1 %49, %50
%52 = or i1 %48, %51
br i1 %52, label %85, label %53
53: ; preds = %29, %53
%54 = phi i64 [ %82, %53 ], [ 0, %29 ]
%55 = or i64 %54, 1
%56 = add nuw nsw i64 %55, %28
%57 = add nsw i64 %56, -1
%58 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %57
%59 = bitcast double* %58 to <2 x double>*
%60 = load <2 x double>, <2 x double>* %59
%61 = add nuw nsw i64 %56, 1
%62 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %61
%63 = bitcast double* %62 to <2 x double>*
%64 = load <2 x double>, <2 x double>* %63
%65 = fadd <2 x double> %60, %64
%66 = add nuw nsw i64 %56, %6
%67 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %66
%68 = bitcast double* %67 to <2 x double>*
%69 = load <2 x double>, <2 x double>* %68
%70 = fadd <2 x double> %65, %69
%71 = sub nsw i64 %56, %6
%72 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %71
%73 = bitcast double* %72 to <2 x double>*
%74 = load <2 x double>, <2 x double>* %73
%75 = fadd <2 x double> %70, %74
%76 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %56
%77 = bitcast double* %76 to <2 x double>*
%78 = load <2 x double>, <2 x double>* %77
%79 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %78, <2 x double> <double -4.000000e+00, double -4.000000e+00>, <2 x double> %75)
%80 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %56
%81 = bitcast double* %80 to <2 x double>*
store <2 x double> %79, <2 x double>* %81
%82 = add nuw i64 %54, 2
%83 = icmp eq i64 %82, %17
br i1 %83, label %84, label %53
84: ; preds = %53
br i1 %19, label %111, label %85
85: ; preds = %29, %20, %84
%86 = phi i64 [ 1, %29 ], [ 1, %20 ], [ %18, %84 ]
br label %87
87: ; preds = %85, %87
%88 = phi i64 [ %109, %87 ], [ %86, %85 ]
%89 = add nuw nsw i64 %88, %28
%90 = add nsw i64 %89, -1
%91 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %90
%92 = load double, double* %91
%93 = add nuw nsw i64 %89, 1
%94 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %93
%95 = load double, double* %94
%96 = fadd double %92, %95
%97 = add nuw nsw i64 %89, %6
%98 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %97
%99 = load double, double* %98
%100 = fadd double %96, %99
%101 = sub nsw i64 %89, %6
%102 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %101
%103 = load double, double* %102
%104 = fadd double %100, %103
%105 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %89
%106 = load double, double* %105
%107 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %106, double -4.000000e+00, double %104)
%108 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %89
store double %107, double* %108
%109 = add nuw nsw i64 %88, 1
%110 = icmp eq i64 %109, %8
br i1 %110, label %111, label %87
111: ; preds = %87, %84
%112 = add nuw nsw i64 %22, 1
%113 = icmp eq i64 %112, %8
%114 = add i64 %21, 1
br i1 %113, label %115, label %20
115: ; preds = %111, %3
ret void
}