short num_inversions(short *puzzle) {
  short i, j;
  short result = 0;
  for (i = 0; i < 16; i++) {
    for (j = i + 1; j < 16; j++) {
      if (puzzle[i] == 0 || puzzle[j] == 0)
        continue;
      if (puzzle[i] > puzzle[j])
        result += 1;
    }
  }
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<num_inversions>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movw   $0x0,-0xe(%rbp)
movw   $0x0,-0xa(%rbp)
movswl -0xa(%rbp),%eax
cmp    $0x10,%eax
jge    11c3 <num_inversions+0xc3>
movswl -0xa(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %ax,-0xc(%rbp)
movswl -0xc(%rbp),%eax
cmp    $0x10,%eax
jge    11ad <num_inversions+0xad>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movswq -0xa(%rbp),%rcx
movswl (%rax,%rcx,2),%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1165 <num_inversions+0x65>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movswq -0xc(%rbp),%rcx
movswl (%rax,%rcx,2),%eax
cmp    $0x0,%eax
jne    116a <num_inversions+0x6a>
jmp    119c <num_inversions+0x9c>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movswq -0xa(%rbp),%rcx
movswl (%rax,%rcx,2),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movswq -0xc(%rbp),%rdx
movswl (%rcx,%rdx,2),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jle    1197 <num_inversions+0x97>
movswl -0xe(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %ax,-0xe(%rbp)
jmp    119c <num_inversions+0x9c>
mov    -0xc(%rbp),%ax
add    $0x1,%ax
mov    %ax,-0xc(%rbp)
jmp    112c <num_inversions+0x2c>
jmp    11b2 <num_inversions+0xb2>
mov    -0xa(%rbp),%ax
add    $0x1,%ax
mov    %ax,-0xa(%rbp)
jmp    1114 <num_inversions+0x14>
movswl -0xe(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<num_inversions>:
mov    $0x1,%r9d
xor    %ecx,%ecx
xor    %eax,%eax
jmp    111d <num_inversions+0x1d>
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r9
mov    %r8,%rcx
cmp    $0x10,%r8
je     115a <num_inversions+0x5a>
lea    0x1(%rcx),%r8
cmp    $0xe,%rcx
ja     1110 <num_inversions+0x10>
movzwl (%rdi,%rcx,2),%esi
mov    %r9,%rcx
jmp    113a <num_inversions+0x3a>
add    $0x1,%rcx
cmp    $0x10,%rcx
je     1110 <num_inversions+0x10>
test   %si,%si
je     1130 <num_inversions+0x30>
movzwl (%rdi,%rcx,2),%edx
test   %dx,%dx
setne  %r10b
cmp    %dx,%si
setg   %dl
and    %r10b,%dl
movzbl %dl,%edx
add    %edx,%eax
jmp    1130 <num_inversions+0x30>
ret

LLVM IR (-O0):
define signext i16 @num_inversions(i16* %0) {
%2 = alloca i16*
%3 = alloca i16
%4 = alloca i16
%5 = alloca i16
store i16* %0, i16** %2
store i16 0, i16* %5
store i16 0, i16* %3
br label %6
6: ; preds = %60, %1
%7 = load i16, i16* %3
%8 = sext i16 %7 to i32
%9 = icmp slt i32 %8, 16
br i1 %9, label %10, label %63
10: ; preds = %6
%11 = load i16, i16* %3
%12 = sext i16 %11 to i32
%13 = add nsw i32 %12, 1
%14 = trunc i32 %13 to i16
store i16 %14, i16* %4
br label %15
15: ; preds = %56, %10
%16 = load i16, i16* %4
%17 = sext i16 %16 to i32
%18 = icmp slt i32 %17, 16
br i1 %18, label %19, label %59
19: ; preds = %15
%20 = load i16*, i16** %2
%21 = load i16, i16* %3
%22 = sext i16 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds i16, i16* %20, i64 %22
%24 = load i16, i16* %23
%25 = sext i16 %24 to i32
%26 = icmp eq i32 %25, 0
br i1 %26, label %35, label %27
27: ; preds = %19
%28 = load i16*, i16** %2
%29 = load i16, i16* %4
%30 = sext i16 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i16, i16* %28, i64 %30
%32 = load i16, i16* %31
%33 = sext i16 %32 to i32
%34 = icmp eq i32 %33, 0
br i1 %34, label %35, label %36
35: ; preds = %27, %19
br label %56
36: ; preds = %27
%37 = load i16*, i16** %2
%38 = load i16, i16* %3
%39 = sext i16 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i16, i16* %37, i64 %39
%41 = load i16, i16* %40
%42 = sext i16 %41 to i32
%43 = load i16*, i16** %2
%44 = load i16, i16* %4
%45 = sext i16 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i16, i16* %43, i64 %45
%47 = load i16, i16* %46
%48 = sext i16 %47 to i32
%49 = icmp sgt i32 %42, %48
br i1 %49, label %50, label %55
50: ; preds = %36
%51 = load i16, i16* %5
%52 = sext i16 %51 to i32
%53 = add nsw i32 %52, 1
%54 = trunc i32 %53 to i16
store i16 %54, i16* %5
br label %55
55: ; preds = %50, %36
br label %56
56: ; preds = %55, %35
%57 = load i16, i16* %4
%58 = add i16 %57, 1
store i16 %58, i16* %4
br label %15
59: ; preds = %15
br label %60
60: ; preds = %59
%61 = load i16, i16* %3
%62 = add i16 %61, 1
store i16 %62, i16* %3
br label %6
63: ; preds = %6
%64 = load i16, i16* %5
ret i16 %64
}

LLVM IR (-O2):
define signext i16 @num_inversions(i16* nocapture %0) {
br label %2
2: ; preds = %1, %27
%3 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %6, %27 ]
%4 = phi i64 [ 1, %1 ], [ %29, %27 ]
%5 = phi i16 [ 0, %1 ], [ %28, %27 ]
%6 = add nuw nsw i64 %3, 1
%7 = icmp ult i64 %3, 15
br i1 %7, label %8, label %27
8: ; preds = %2
%9 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %3
%10 = load i16, i16* %9
%11 = icmp eq i16 %10, 0
br label %12
12: ; preds = %8, %23
%13 = phi i64 [ %4, %8 ], [ %25, %23 ]
%14 = phi i16 [ %5, %8 ], [ %24, %23 ]
br i1 %11, label %23, label %15
15: ; preds = %12
%16 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %13
%17 = load i16, i16* %16
%18 = icmp ne i16 %17, 0
%19 = icmp sgt i16 %10, %17
%20 = select i1 %18, i1 %19, i1 false
%21 = zext i1 %20 to i16
%22 = add i16 %14, %21
br label %23
23: ; preds = %15, %12
%24 = phi i16 [ %14, %12 ], [ %22, %15 ]
%25 = add nuw nsw i64 %13, 1
%26 = icmp eq i64 %25, 16
br i1 %26, label %27, label %12
27: ; preds = %23, %2
%28 = phi i16 [ %5, %2 ], [ %24, %23 ]
%29 = add nuw nsw i64 %4, 1
%30 = icmp eq i64 %6, 16
br i1 %30, label %31, label %2
31: ; preds = %27
ret i16 %28
}