#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 /*<<< orphan*/ uint16_t;
typedef int /*<<< orphan*/ state_copy;

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ galois_multiply(int /*<<< orphan*/,
                                   int /*<<< orphan*/ const);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int /*<<< orphan*/ *, int /*<<< orphan*/ *, int);
void mixcolumns(uint16_t *state, const uint16_t matrix[4][4]) {
  uint16_t state_copy[(4 * 4)], value;
  int i, j, x, y;
  memcpy(state_copy, state, sizeof(state_copy));
  for (i = 0; i < 4; i++) {
    for (j = 0; j < 4; j++) {
      value = 0;
      for (x = 0, y = 0; x < 4; x++, y++) {
        value ^= galois_multiply(state_copy[y * 4 + i], matrix[j][x]);
      }
      state[j * 4 + i] = value;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mixcolumns>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
lea    -0x50(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    $0x40,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
movl   $0x0,-0x58(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x58(%rbp)
jge    1201 <mixcolumns+0xe1>
movl   $0x0,-0x5c(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x5c(%rbp)
jge    11ee <mixcolumns+0xce>
movl   $0x0,-0x54(%rbp)
movl   $0x0,-0x60(%rbp)
movl   $0x0,-0x64(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x60(%rbp)
jge    11ca <mixcolumns+0xaa>
mov    -0x64(%rbp),%eax
shl    $0x2,%eax
add    -0x58(%rbp),%eax
cltq
mov    -0x50(%rbp,%rax,4),%edi
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x5c(%rbp),%rcx
shl    $0x4,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x60(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
xor    -0x54(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x60(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x60(%rbp)
mov    -0x64(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x64(%rbp)
jmp    1179 <mixcolumns+0x59>
mov    -0x54(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x5c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    -0x58(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x5c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
jmp    115a <mixcolumns+0x3a>
jmp    11f3 <mixcolumns+0xd3>
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
jmp    1149 <mixcolumns+0x29>
add    $0x70,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mixcolumns>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x40,%rsp
mov    %rsi,%r12
mov    %rdi,%r14
mov    %rsp,%rdi
mov    %r14,%rsi
mov    $0x40,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    $0xfffffffffffffffc,%rbx
nopl   0x0(%rax)
mov    0x10(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    (%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x20(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x4(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%ebp
xor    %r15d,%ebp
mov    0x30(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x8(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x40(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0xc(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
xor    %r15d,%eax
xor    %ebp,%eax
mov    %eax,0x10(%r14,%rbx,4)
mov    0x10(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x10(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x20(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x14(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%ebp
xor    %r15d,%ebp
mov    0x30(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x18(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x40(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x1c(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
xor    %r15d,%eax
xor    %ebp,%eax
mov    %eax,0x20(%r14,%rbx,4)
mov    0x10(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x20(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x20(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x24(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%ebp
xor    %r15d,%ebp
mov    0x30(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x28(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x40(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x2c(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
xor    %r15d,%eax
xor    %ebp,%eax
mov    %eax,0x30(%r14,%rbx,4)
mov    0x10(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x30(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x20(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x34(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%ebp
xor    %r15d,%ebp
mov    0x30(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x38(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x40(%rsp,%rbx,4),%edi
mov    0x3c(%r12),%esi
call   1040 <galois_multiply@plt>
xor    %r15d,%eax
xor    %ebp,%eax
mov    %eax,0x40(%r14,%rbx,4)
inc    %rbx
jne    1150 <mixcolumns+0x30>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @mixcolumns(i32* %0, [4 x i32]* %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca [4 x i32]*
%5 = alloca [16 x i32]
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store [4 x i32]* %1, [4 x i32]** %4
%11 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %5, i64 0, i64 0
%12 = load i32*, i32** %3
%13 = call i32 @memcpy(i32* %11, i32* %12, i32 64)
store i32 0, i32* %7
br label %14
14: ; preds = %62, %2
%15 = load i32, i32* %7
%16 = icmp slt i32 %15, 4
br i1 %16, label %17, label %65
17: ; preds = %14
store i32 0, i32* %8
br label %18
18: ; preds = %58, %17
%19 = load i32, i32* %8
%20 = icmp slt i32 %19, 4
br i1 %20, label %21, label %61
21: ; preds = %18
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %9
store i32 0, i32* %10
br label %22
22: ; preds = %44, %21
%23 = load i32, i32* %9
%24 = icmp slt i32 %23, 4
br i1 %24, label %25, label %49
25: ; preds = %22
%26 = load i32, i32* %10
%27 = mul nsw i32 %26, 4
%28 = load i32, i32* %7
%29 = add nsw i32 %27, %28
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %5, i64 0, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = load [4 x i32]*, [4 x i32]** %4
%34 = load i32, i32* %8
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %33, i64 %35
%37 = load i32, i32* %9
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %36, i64 0, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = call i32 @galois_multiply(i32 %32, i32 %40)
%42 = load i32, i32* %6
%43 = xor i32 %42, %41
store i32 %43, i32* %6
br label %44
44: ; preds = %25
%45 = load i32, i32* %9
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %9
%47 = load i32, i32* %10
%48 = add nsw i32 %47, 1
store i32 %48, i32* %10
br label %22
49: ; preds = %22
%50 = load i32, i32* %6
%51 = load i32*, i32** %3
%52 = load i32, i32* %8
%53 = mul nsw i32 %52, 4
%54 = load i32, i32* %7
%55 = add nsw i32 %53, %54
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %56
store i32 %50, i32* %57
br label %58
58: ; preds = %49
%59 = load i32, i32* %8
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %8
br label %18
61: ; preds = %18
br label %62
62: ; preds = %61
%63 = load i32, i32* %7
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %7
br label %14
65: ; preds = %14
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @mixcolumns(i32* %0, [4 x i32]* nocapture %1) {
%3 = alloca [16 x i32]
%4 = bitcast [16 x i32]* %3 to i8*
%5 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %3, i64 0, i64 0
%6 = call i32 @memcpy(i32* %5, i32* %0, i32 64)
%7 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 0, i64 0
%8 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 0, i64 1
%9 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 0, i64 2
%10 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 0, i64 3
%11 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 1, i64 0
%12 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 1, i64 1
%13 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 1, i64 2
%14 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 1, i64 3
%15 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 2, i64 0
%16 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 2, i64 1
%17 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 2, i64 2
%18 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 2, i64 3
%19 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 3, i64 0
%20 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 3, i64 1
%21 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 3, i64 2
%22 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %1, i64 3, i64 3
br label %23
23: ; preds = %2, %23
%24 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %96, %23 ]
%25 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %3, i64 0, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = load i32, i32* %7
%28 = call i32 @galois_multiply(i32 %26, i32 %27)
%29 = add nuw nsw i64 %24, 4
%30 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %3, i64 0, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = load i32, i32* %8
%33 = call i32 @galois_multiply(i32 %31, i32 %32)
%34 = xor i32 %33, %28
%35 = add nuw nsw i64 %24, 8
%36 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %3, i64 0, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = load i32, i32* %9
%39 = call i32 @galois_multiply(i32 %37, i32 %38)
%40 = xor i32 %39, %34
%41 = add nuw nsw i64 %24, 12
%42 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %3, i64 0, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = load i32, i32* %10
%45 = call i32 @galois_multiply(i32 %43, i32 %44)
%46 = xor i32 %45, %40
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %24
store i32 %46, i32* %47
%48 = load i32, i32* %25
%49 = load i32, i32* %11
%50 = call i32 @galois_multiply(i32 %48, i32 %49)
%51 = load i32, i32* %30
%52 = load i32, i32* %12
%53 = call i32 @galois_multiply(i32 %51, i32 %52)
%54 = xor i32 %53, %50
%55 = load i32, i32* %36
%56 = load i32, i32* %13
%57 = call i32 @galois_multiply(i32 %55, i32 %56)
%58 = xor i32 %57, %54
%59 = load i32, i32* %42
%60 = load i32, i32* %14
%61 = call i32 @galois_multiply(i32 %59, i32 %60)
%62 = xor i32 %61, %58
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %29
store i32 %62, i32* %63
%64 = load i32, i32* %25
%65 = load i32, i32* %15
%66 = call i32 @galois_multiply(i32 %64, i32 %65)
%67 = load i32, i32* %30
%68 = load i32, i32* %16
%69 = call i32 @galois_multiply(i32 %67, i32 %68)
%70 = xor i32 %69, %66
%71 = load i32, i32* %36
%72 = load i32, i32* %17
%73 = call i32 @galois_multiply(i32 %71, i32 %72)
%74 = xor i32 %73, %70
%75 = load i32, i32* %42
%76 = load i32, i32* %18
%77 = call i32 @galois_multiply(i32 %75, i32 %76)
%78 = xor i32 %77, %74
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %35
store i32 %78, i32* %79
%80 = load i32, i32* %25
%81 = load i32, i32* %19
%82 = call i32 @galois_multiply(i32 %80, i32 %81)
%83 = load i32, i32* %30
%84 = load i32, i32* %20
%85 = call i32 @galois_multiply(i32 %83, i32 %84)
%86 = xor i32 %85, %82
%87 = load i32, i32* %36
%88 = load i32, i32* %21
%89 = call i32 @galois_multiply(i32 %87, i32 %88)
%90 = xor i32 %89, %86
%91 = load i32, i32* %42
%92 = load i32, i32* %22
%93 = call i32 @galois_multiply(i32 %91, i32 %92)
%94 = xor i32 %93, %90
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
store i32 %94, i32* %95
%96 = add nuw nsw i64 %24, 1
%97 = icmp eq i64 %96, 4
br i1 %97, label %98, label %23
98: ; preds = %23
ret void
}