#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 */
double sqrt(double);
double real_normalize(double *X, int n, double step) {
  int i;
  double norm, norm2;
  norm = 0;
  for (i = 0; i < n; i++) {
    norm = norm + X[i] * X[i] * step;
  }
  for (i = 0; i < n; i++) {
    X[i] = X[i] / sqrt(norm);
    norm2 = norm2 + X[i] * X[i] * step;
  }
  norm2 = 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<real_normalize>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    117e <real_normalize+0x6e>
movsd  -0x30(%rbp),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  -0x20(%rbp),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1133 <real_normalize+0x23>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1205 <real_normalize+0xf5>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
movsd  -0x30(%rbp),%xmm0
call   1030 <sqrt@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movsd  -0x40(%rbp),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movsd  -0x38(%rbp),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  -0x20(%rbp),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1185 <real_normalize+0x75>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<real_normalize>:
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
test   %esi,%esi
jle    12ca <real_normalize+0x1ba>
mov    %rdi,%r15
mov    %esi,%r14d
lea    -0x1(%r14),%rax
mov    %r14d,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%rax
jae    1141 <real_normalize+0x31>
xorpd  %xmm3,%xmm3
xor    %edx,%edx
jmp    11a4 <real_normalize+0x94>
mov    %r14d,%edi
and    $0xfffffffc,%edi
xorpd  %xmm3,%xmm3
xor    %edx,%edx
nopl   (%rax)
movsd  (%r15,%rdx,8),%xmm1
movsd  0x8(%r15,%rdx,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
addsd  %xmm3,%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm2
mulsd  %xmm0,%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  0x10(%r15,%rdx,8),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
addsd  %xmm2,%xmm1
movsd  0x18(%r15,%rdx,8),%xmm3
mulsd  %xmm3,%xmm3
mulsd  %xmm0,%xmm3
addsd  %xmm1,%xmm3
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rdi
jne    1150 <real_normalize+0x40>
test   %rcx,%rcx
je     11ca <real_normalize+0xba>
lea    (%r15,%rdx,8),%rdx
xor    %edi,%edi
nop
movsd  (%rdx,%rdi,8),%xmm1
mulsd  %xmm1,%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm3
add    $0x1,%rdi
cmp    %rdi,%rcx
jne    11b0 <real_normalize+0xa0>
test   %esi,%esi
jle    12ca <real_normalize+0x1ba>
test   %rax,%rax
je     128c <real_normalize+0x17c>
mov    %r14d,%r12d
and    $0xfffffffe,%r12d
xor    %ebx,%ebx
xorps  %xmm1,%xmm1
sqrtsd %xmm3,%xmm1
xorpd  %xmm2,%xmm2
movsd  %xmm3,(%rsp)
movsd  %xmm1,0x10(%rsp)
jmp    1214 <real_normalize+0x104>
nopl   0x0(%rax)
divsd  %xmm0,%xmm4
movsd  %xmm4,0x8(%r15,%rbx,8)
add    $0x2,%rbx
cmp    %rbx,%r12
je     128e <real_normalize+0x17e>
movsd  (%r15,%rbx,8),%xmm4
ucomisd %xmm2,%xmm3
movapd %xmm1,%xmm0
jae    1248 <real_normalize+0x138>
movapd %xmm3,%xmm0
movsd  %xmm4,0x8(%rsp)
call   1030 <sqrt@plt>
movsd  0x8(%rsp),%xmm4
xorpd  %xmm2,%xmm2
movsd  0x10(%rsp),%xmm1
movsd  (%rsp),%xmm3
divsd  %xmm0,%xmm4
movsd  %xmm4,(%r15,%rbx,8)
movsd  0x8(%r15,%rbx,8),%xmm4
ucomisd %xmm2,%xmm3
movapd %xmm1,%xmm0
jae    1200 <real_normalize+0xf0>
movapd %xmm3,%xmm0
movsd  %xmm4,0x8(%rsp)
call   1030 <sqrt@plt>
movsd  0x8(%rsp),%xmm4
xorpd  %xmm2,%xmm2
movsd  0x10(%rsp),%xmm1
movsd  (%rsp),%xmm3
jmp    1200 <real_normalize+0xf0>
xor    %ebx,%ebx
test   $0x1,%r14b
je     12ca <real_normalize+0x1ba>
movsd  (%r15,%rbx,8),%xmm1
xorpd  %xmm0,%xmm0
ucomisd %xmm0,%xmm3
jb     12ad <real_normalize+0x19d>
xorps  %xmm0,%xmm0
sqrtsd %xmm3,%xmm0
jmp    12c0 <real_normalize+0x1b0>
movapd %xmm3,%xmm0
movsd  %xmm1,(%rsp)
call   1030 <sqrt@plt>
movsd  (%rsp),%xmm1
divsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%r15,%rbx,8)
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define double @real_normalize(double* %0, i32 %1, double %2) {
%4 = alloca double
%5 = alloca double*
%6 = alloca i32
%7 = alloca double
%8 = alloca i32
%9 = alloca double
%10 = alloca double
store double* %0, double** %5
store i32 %1, i32* %6
store double %2, double* %7
store double 0.000000e+00, double* %9
store i32 0, i32* %8
br label %11
11: ; preds = %30, %3
%12 = load i32, i32* %8
%13 = load i32, i32* %6
%14 = icmp slt i32 %12, %13
br i1 %14, label %15, label %33
15: ; preds = %11
%16 = load double, double* %9
%17 = load double*, double** %5
%18 = load i32, i32* %8
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds double, double* %17, i64 %19
%21 = load double, double* %20
%22 = load double*, double** %5
%23 = load i32, i32* %8
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %24
%26 = load double, double* %25
%27 = fmul double %21, %26
%28 = load double, double* %7
%29 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %27, double %28, double %16)
store double %29, double* %9
br label %30
30: ; preds = %15
%31 = load i32, i32* %8
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %8
br label %11
33: ; preds = %11
store i32 0, i32* %8
br label %34
34: ; preds = %65, %33
%35 = load i32, i32* %8
%36 = load i32, i32* %6
%37 = icmp slt i32 %35, %36
br i1 %37, label %38, label %68
38: ; preds = %34
%39 = load double*, double** %5
%40 = load i32, i32* %8
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds double, double* %39, i64 %41
%43 = load double, double* %42
%44 = load double, double* %9
%45 = call double @sqrt(double %44)
%46 = fdiv double %43, %45
%47 = load double*, double** %5
%48 = load i32, i32* %8
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds double, double* %47, i64 %49
store double %46, double* %50
%51 = load double, double* %10
%52 = load double*, double** %5
%53 = load i32, i32* %8
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds double, double* %52, i64 %54
%56 = load double, double* %55
%57 = load double*, double** %5
%58 = load i32, i32* %8
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds double, double* %57, i64 %59
%61 = load double, double* %60
%62 = fmul double %56, %61
%63 = load double, double* %7
%64 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %62, double %63, double %51)
store double %64, double* %10
br label %65
65: ; preds = %38
%66 = load i32, i32* %8
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %8
br label %34
68: ; preds = %34
store double 0.000000e+00, double* %10
%69 = load double, double* %4
ret double %69
}

LLVM IR (-O2):
define double @real_normalize(double* nocapture %0, i32 %1, double %2) {
%4 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %4, label %5, label %84
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %1 to i64
%7 = add nsw i64 %6, -1
%8 = and i64 %6, 3
%9 = icmp ult i64 %7, 3
br i1 %9, label %12, label %10
10: ; preds = %5
%11 = and i64 %6, 4294967292
br label %35
12: ; preds = %35, %5
%13 = phi double [ undef, %5 ], [ %57, %35 ]
%14 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %58, %35 ]
%15 = phi double [ 0.000000e+00, %5 ], [ %57, %35 ]
%16 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %16, label %28, label %17
17: ; preds = %12, %17
%18 = phi i64 [ %25, %17 ], [ %14, %12 ]
%19 = phi double [ %24, %17 ], [ %15, %12 ]
%20 = phi i64 [ %26, %17 ], [ 0, %12 ]
%21 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %18
%22 = load double, double* %21
%23 = fmul double %22, %22
%24 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %23, double %2, double %19)
%25 = add nuw nsw i64 %18, 1
%26 = add i64 %20, 1
%27 = icmp eq i64 %26, %8
br i1 %27, label %28, label %17
28: ; preds = %17, %12
%29 = phi double [ %13, %12 ], [ %24, %17 ]
br i1 %4, label %30, label %84
30: ; preds = %28
%31 = and i64 %6, 1
%32 = icmp eq i64 %7, 0
br i1 %32, label %76, label %33
33: ; preds = %30
%34 = and i64 %6, 4294967294
br label %61
35: ; preds = %35, %10
%36 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %58, %35 ]
%37 = phi double [ 0.000000e+00, %10 ], [ %57, %35 ]
%38 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %59, %35 ]
%39 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %36
%40 = load double, double* %39
%41 = fmul double %40, %40
%42 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %41, double %2, double %37)
%43 = or i64 %36, 1
%44 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %43
%45 = load double, double* %44
%46 = fmul double %45, %45
%47 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %46, double %2, double %42)
%48 = or i64 %36, 2
%49 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %48
%50 = load double, double* %49
%51 = fmul double %50, %50
%52 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %51, double %2, double %47)
%53 = or i64 %36, 3
%54 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %53
%55 = load double, double* %54
%56 = fmul double %55, %55
%57 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %56, double %2, double %52)
%58 = add nuw nsw i64 %36, 4
%59 = add i64 %38, 4
%60 = icmp eq i64 %59, %11
br i1 %60, label %12, label %35
61: ; preds = %61, %33
%62 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %73, %61 ]
%63 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %74, %61 ]
%64 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %62
%65 = load double, double* %64
%66 = tail call double @sqrt(double %29)
%67 = fdiv double %65, %66
store double %67, double* %64
%68 = or i64 %62, 1
%69 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %68
%70 = load double, double* %69
%71 = tail call double @sqrt(double %29)
%72 = fdiv double %70, %71
store double %72, double* %69
%73 = add nuw nsw i64 %62, 2
%74 = add i64 %63, 2
%75 = icmp eq i64 %74, %34
br i1 %75, label %76, label %61
76: ; preds = %61, %30
%77 = phi i64 [ 0, %30 ], [ %73, %61 ]
%78 = icmp eq i64 %31, 0
br i1 %78, label %84, label %79
79: ; preds = %76
%80 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %77
%81 = load double, double* %80
%82 = tail call double @sqrt(double %29)
%83 = fdiv double %81, %82
store double %83, double* %80
br label %84
84: ; preds = %79, %76, %3, %28
ret double undef
}