void gentest(int *arr, int size) {
  int i;
  int rand = 31;
  for (i = 0; i < size; i++) {
    rand = (rand * rand) % size;
    arr[i] = rand;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<gentest>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x1f,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    114f <gentest+0x4f>
mov    -0x14(%rbp),%eax
imul   -0x14(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1119 <gentest+0x19>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<gentest>:
test   %esi,%esi
jle    1161 <gentest+0x61>
mov    %esi,%r8d
cmp    $0x1,%esi
jne    1115 <gentest+0x15>
mov    $0x1f,%edx
xor    %ecx,%ecx
jmp    1150 <gentest+0x50>
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
mov    $0x1f,%edx
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
imul   %edx,%edx
mov    %edx,%eax
cltd
idiv   %esi
mov    %edx,%eax
mov    %edx,(%rdi,%rcx,4)
imul   %edx,%eax
cltd
idiv   %esi
mov    %edx,0x4(%rdi,%rcx,4)
add    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%r9
jne    1130 <gentest+0x30>
test   $0x1,%r8b
je     1161 <gentest+0x61>
imul   %edx,%edx
mov    %edx,%eax
cltd
idiv   %esi
mov    %edx,(%rdi,%rcx,4)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @gentest(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 31, i32* %6
store i32 0, i32* %5
br label %7
7: ; preds = %22, %2
%8 = load i32, i32* %5
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp slt i32 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %25
11: ; preds = %7
%12 = load i32, i32* %6
%13 = load i32, i32* %6
%14 = mul nsw i32 %12, %13
%15 = load i32, i32* %4
%16 = srem i32 %14, %15
store i32 %16, i32* %6
%17 = load i32, i32* %6
%18 = load i32*, i32** %3
%19 = load i32, i32* %5
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
store i32 %17, i32* %21
br label %22
22: ; preds = %11
%23 = load i32, i32* %5
%24 = add nsw i32 %23, 1
store i32 %24, i32* %5
br label %7
25: ; preds = %7
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @gentest(i32* nocapture writeonly %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %32
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = and i64 %5, 1
%7 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %7, label %24, label %8
8: ; preds = %4
%9 = and i64 %5, 4294967294
br label %10
10: ; preds = %10, %8
%11 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %21, %10 ]
%12 = phi i32 [ 31, %8 ], [ %19, %10 ]
%13 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %22, %10 ]
%14 = mul nsw i32 %12, %12
%15 = srem i32 %14, %1
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %11
store i32 %15, i32* %16
%17 = or i64 %11, 1
%18 = mul nsw i32 %15, %15
%19 = srem i32 %18, %1
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %17
store i32 %19, i32* %20
%21 = add nuw nsw i64 %11, 2
%22 = add i64 %13, 2
%23 = icmp eq i64 %22, %9
br i1 %23, label %24, label %10
24: ; preds = %10, %4
%25 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %21, %10 ]
%26 = phi i32 [ 31, %4 ], [ %19, %10 ]
%27 = icmp eq i64 %6, 0
br i1 %27, label %32, label %28
28: ; preds = %24
%29 = mul nsw i32 %26, %26
%30 = srem i32 %29, %1
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
store i32 %30, i32* %31
br label %32
32: ; preds = %28, %24, %2
ret void
}