#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 */

/* Variables and functions */
float sqrtf(float);
void cenergy_cpu(float atoms[16000], float *energy, float z) {
  int i, j, n;
  float dx, dy, dz;
  for (j = 0; j < 512; j++) {
    for (i = 0; i < 512; i++) {
      for (n = 0; n < 4000; n += 4) {
        dx = (0.1 * i) - atoms[n];
        dy = (0.1 * j) - atoms[n + 1];
        dz = z - atoms[n + 2];
        energy[(j * 512 + i) + 512 * 512 * 0] +=
            atoms[n + 3] / sqrtf((dx * dx) + (dy * dy) + (dz * dz));
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<cenergy_cpu>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x200,-0x1c(%rbp)
jge    12b5 <cenergy_cpu+0x1a5>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x200,-0x18(%rbp)
jge    12a2 <cenergy_cpu+0x192>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
cmpl   $0xfa0,-0x20(%rbp)
jge    128f <cenergy_cpu+0x17f>
cvtsi2sdl -0x18(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
movq   %xmm1,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm1
movsd  0xe6a(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
cvtsi2sdl -0x1c(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
movq   %xmm1,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm1
movsd  0xe1f(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x28(%rbp)
movss  -0x14(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
subss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x3,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x30(%rbp)
movss  -0x24(%rbp),%xmm1
movss  -0x24(%rbp),%xmm2
movss  -0x28(%rbp),%xmm0
mulss  -0x28(%rbp),%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
movss  -0x2c(%rbp),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
call   1030 <sqrtf@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movss  -0x30(%rbp),%xmm0
divss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x9,%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x4,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1154 <cenergy_cpu+0x44>
jmp    1294 <cenergy_cpu+0x184>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1140 <cenergy_cpu+0x30>
jmp    12a7 <cenergy_cpu+0x197>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    112c <cenergy_cpu+0x1c>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<cenergy_cpu>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
movaps %xmm0,%xmm3
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbx
xor    %r12d,%r12d
movsd  0xece(%rip),%xmm4
xorps  %xmm8,%xmm8
movss  %xmm0,0x8(%rsp)
jmp    1156 <cenergy_cpu+0x46>
xchg   %ax,%ax
mov    0x10(%rsp),%r12
add    $0x1,%r12
cmp    $0x200,%r12
je     126a <cenergy_cpu+0x15a>
xorps  %xmm6,%xmm6
cvtsi2sd %r12d,%xmm6
mov    %r12,0x10(%rsp)
shl    $0x9,%r12
xor    %r13d,%r13d
movsd  %xmm6,0x18(%rsp)
jmp    118d <cenergy_cpu+0x7d>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r13
cmp    $0x200,%r13
je     1140 <cenergy_cpu+0x30>
xorps  %xmm7,%xmm7
cvtsi2sd %r13d,%xmm7
lea    (%r12,%r13,1),%rbp
mov    $0xfffffffffffffffc,%r15
movsd  %xmm7,0x20(%rsp)
jmp    11fc <cenergy_cpu+0xec>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movss  %xmm5,0xc(%rsp)
call   1030 <sqrtf@plt>
movss  0xc(%rsp),%xmm5
movsd  0x20(%rsp),%xmm7
movsd  0x18(%rsp),%xmm6
xorps  %xmm8,%xmm8
movsd  0xe27(%rip),%xmm4
movss  0x8(%rsp),%xmm3
divss  %xmm0,%xmm5
addss  (%r14,%rbp,4),%xmm5
movss  %xmm5,(%r14,%rbp,4)
add    $0x4,%r15
cmp    $0xf9c,%r15
jae    1180 <cenergy_cpu+0x70>
movss  0x10(%rbx,%r15,4),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movapd %xmm7,%xmm1
mulsd  %xmm4,%xmm1
subsd  %xmm0,%xmm1
cvtsd2ss %xmm1,%xmm1
movss  0x14(%rbx,%r15,4),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movapd %xmm6,%xmm2
mulsd  %xmm4,%xmm2
subsd  %xmm0,%xmm2
cvtsd2ss %xmm2,%xmm2
movaps %xmm3,%xmm0
subss  0x18(%rbx,%r15,4),%xmm0
movss  0x1c(%rbx,%r15,4),%xmm5
mulss  %xmm2,%xmm2
mulss  %xmm1,%xmm1
addss  %xmm2,%xmm1
mulss  %xmm0,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
ucomiss %xmm8,%xmm0
jb     11b0 <cenergy_cpu+0xa0>
sqrtss %xmm0,%xmm0
jmp    11df <cenergy_cpu+0xcf>
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @cenergy_cpu(float* %0, float* %1, float %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca float
%11 = alloca float
%12 = alloca float
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store float %2, float* %6
store i32 0, i32* %8
br label %13
13: ; preds = %91, %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = icmp slt i32 %14, 512
br i1 %15, label %16, label %94
16: ; preds = %13
store i32 0, i32* %7
br label %17
17: ; preds = %87, %16
%18 = load i32, i32* %7
%19 = icmp slt i32 %18, 512
br i1 %19, label %20, label %90
20: ; preds = %17
store i32 0, i32* %9
br label %21
21: ; preds = %83, %20
%22 = load i32, i32* %9
%23 = icmp slt i32 %22, 4000
br i1 %23, label %24, label %86
24: ; preds = %21
%25 = load i32, i32* %7
%26 = sitofp i32 %25 to double
%27 = load float*, float** %4
%28 = load i32, i32* %9
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds float, float* %27, i64 %29
%31 = load float, float* %30
%32 = fpext float %31 to double
%33 = fneg double %32
%34 = call double @llvm.fmuladd.f64(double 1.000000e-01, double %26, double %33)
%35 = fptrunc double %34 to float
store float %35, float* %10
%36 = load i32, i32* %8
%37 = sitofp i32 %36 to double
%38 = load float*, float** %4
%39 = load i32, i32* %9
%40 = add nsw i32 %39, 1
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds float, float* %38, i64 %41
%43 = load float, float* %42
%44 = fpext float %43 to double
%45 = fneg double %44
%46 = call double @llvm.fmuladd.f64(double 1.000000e-01, double %37, double %45)
%47 = fptrunc double %46 to float
store float %47, float* %11
%48 = load float, float* %6
%49 = load float*, float** %4
%50 = load i32, i32* %9
%51 = add nsw i32 %50, 2
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds float, float* %49, i64 %52
%54 = load float, float* %53
%55 = fsub float %48, %54
store float %55, float* %12
%56 = load float*, float** %4
%57 = load i32, i32* %9
%58 = add nsw i32 %57, 3
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds float, float* %56, i64 %59
%61 = load float, float* %60
%62 = load float, float* %10
%63 = load float, float* %10
%64 = load float, float* %11
%65 = load float, float* %11
%66 = fmul float %64, %65
%67 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %62, float %63, float %66)
%68 = load float, float* %12
%69 = load float, float* %12
%70 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %68, float %69, float %67)
%71 = call float @sqrtf(float %70)
%72 = fdiv float %61, %71
%73 = load float*, float** %5
%74 = load i32, i32* %8
%75 = mul nsw i32 %74, 512
%76 = load i32, i32* %7
%77 = add nsw i32 %75, %76
%78 = add nsw i32 %77, 0
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds float, float* %73, i64 %79
%81 = load float, float* %80
%82 = fadd float %81, %72
store float %82, float* %80
br label %83
83: ; preds = %24
%84 = load i32, i32* %9
%85 = add nsw i32 %84, 4
store i32 %85, i32* %9
br label %21
86: ; preds = %21
br label %87
87: ; preds = %86
%88 = load i32, i32* %7
%89 = add nsw i32 %88, 1
store i32 %89, i32* %7
br label %17
90: ; preds = %17
br label %91
91: ; preds = %90
%92 = load i32, i32* %8
%93 = add nsw i32 %92, 1
store i32 %93, i32* %8
br label %13
94: ; preds = %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @cenergy_cpu(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float %2) {
br label %4
4: ; preds = %3, %49
%5 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %50, %49 ]
%6 = trunc i64 %5 to i32
%7 = sitofp i32 %6 to double
%8 = shl nsw i64 %5, 9
br label %9
9: ; preds = %4, %46
%10 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %47, %46 ]
%11 = trunc i64 %10 to i32
%12 = sitofp i32 %11 to double
%13 = add nuw nsw i64 %10, %8
%14 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %13
br label %15
15: ; preds = %9, %15
%16 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %44, %15 ]
%17 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %16
%18 = load float, float* %17
%19 = fpext float %18 to double
%20 = fneg double %19
%21 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %12, double 1.000000e-01, double %20)
%22 = fptrunc double %21 to float
%23 = or i64 %16, 1
%24 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %23
%25 = load float, float* %24
%26 = fpext float %25 to double
%27 = fneg double %26
%28 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %7, double 1.000000e-01, double %27)
%29 = fptrunc double %28 to float
%30 = or i64 %16, 2
%31 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %30
%32 = load float, float* %31
%33 = fsub float %2, %32
%34 = or i64 %16, 3
%35 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %34
%36 = load float, float* %35
%37 = fmul float %29, %29
%38 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %22, float %22, float %37)
%39 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %33, float %33, float %38)
%40 = tail call float @sqrtf(float %39)
%41 = fdiv float %36, %40
%42 = load float, float* %14
%43 = fadd float %42, %41
store float %43, float* %14
%44 = add nuw nsw i64 %16, 4
%45 = icmp ult i64 %16, 3996
br i1 %45, label %15, label %46
46: ; preds = %15
%47 = add nuw nsw i64 %10, 1
%48 = icmp eq i64 %47, 512
br i1 %48, label %49, label %9
49: ; preds = %46
%50 = add nuw nsw i64 %5, 1
%51 = icmp eq i64 %50, 512
br i1 %51, label %52, label %4
52: ; preds = %49
ret void
}