double grad_x(unsigned char *in_im, const int dimx, const int dimy,
              const int dimz, const int i, const int j, const int k) {
  return (0.5 * (in_im[((j) * (dimx) + (i + 1) + (k) * (dimx) * (dimy))] -
                 in_im[((j) * (dimx) + (i - 1) + (k) * (dimx) * (dimy))]));
}


x86 assembly (clang, -O0):
<grad_x>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    0x10(%rbp),%eax
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    %r8d,-0x18(%rbp)
mov    %r9d,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
mov    0x10(%rbp),%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
imul   -0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%esi
sub    $0x1,%esi
add    %esi,%edx
mov    0x10(%rbp),%esi
imul   -0xc(%rbp),%esi
imul   -0x10(%rbp),%esi
add    %esi,%edx
movslq %edx,%rdx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
sub    %ecx,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm1
movsd  0xe88(%rip),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<grad_x>:
imul   %esi,%r9d
imul   %esi,%edx
imul   0x8(%rsp),%edx
add    %r8d,%r9d
lea    (%rdx,%r9,1),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
movzbl (%rdi,%rax,1),%eax
lea    (%rdx,%r9,1),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rdi,%rcx,1),%ecx
sub    %ecx,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
mulsd  0xec8(%rip),%xmm0
ret

LLVM IR (-O0):
define double @grad_x(i8* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5, i32 %6) {
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i8* %0, i8** %8
store i32 %1, i32* %9
store i32 %2, i32* %10
store i32 %3, i32* %11
store i32 %4, i32* %12
store i32 %5, i32* %13
store i32 %6, i32* %14
%15 = load i8*, i8** %8
%16 = load i32, i32* %13
%17 = load i32, i32* %9
%18 = mul nsw i32 %16, %17
%19 = load i32, i32* %12
%20 = add nsw i32 %19, 1
%21 = add nsw i32 %18, %20
%22 = load i32, i32* %14
%23 = load i32, i32* %9
%24 = mul nsw i32 %22, %23
%25 = load i32, i32* %10
%26 = mul nsw i32 %24, %25
%27 = add nsw i32 %21, %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %15, i64 %28
%30 = load i8, i8* %29
%31 = zext i8 %30 to i32
%32 = load i8*, i8** %8
%33 = load i32, i32* %13
%34 = load i32, i32* %9
%35 = mul nsw i32 %33, %34
%36 = load i32, i32* %12
%37 = sub nsw i32 %36, 1
%38 = add nsw i32 %35, %37
%39 = load i32, i32* %14
%40 = load i32, i32* %9
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = load i32, i32* %10
%43 = mul nsw i32 %41, %42
%44 = add nsw i32 %38, %43
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i8, i8* %32, i64 %45
%47 = load i8, i8* %46
%48 = zext i8 %47 to i32
%49 = sub nsw i32 %31, %48
%50 = sitofp i32 %49 to double
%51 = fmul double 5.000000e-01, %50
ret double %51
}

LLVM IR (-O2):
define double @grad_x(i8* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5, i32 %6) {
%8 = mul nsw i32 %5, %1
%9 = mul i32 %2, %1
%10 = mul i32 %9, %6
%11 = add i32 %8, %4
%12 = add i32 %11, 1
%13 = add i32 %12, %10
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %14
%16 = load i8, i8* %15
%17 = zext i8 %16 to i32
%18 = add i32 %11, -1
%19 = add i32 %18, %10
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %20
%22 = load i8, i8* %21
%23 = zext i8 %22 to i32
%24 = sub nsw i32 %17, %23
%25 = sitofp i32 %24 to double
%26 = fmul double %25, 5.000000e-01
ret double %26
}