double lapl(float *in_im, const int dimx, const int dimy, const int dimz,
            const int i, const int j, const int k) {
  return ((1.0 / 6.0) *
              (in_im[((j) * (dimx) + (i - 1) + (k) * (dimx) * (dimy))] +
               in_im[((j) * (dimx) + (i + 1) + (k) * (dimx) * (dimy))] +
               in_im[((j - 1) * (dimx) + (i) + (k) * (dimx) * (dimy))] +
               in_im[((j + 1) * (dimx) + (i) + (k) * (dimx) * (dimy))] +
               in_im[((j) * (dimx) + (i) + (k - 1) * (dimx) * (dimy))] +
               in_im[((j) * (dimx) + (i) + (k + 1) * (dimx) * (dimy))]) -
          in_im[((j) * (dimx) + (i) + (k) * (dimx) * (dimy))]);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<lapl>:
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
sub    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
mov    0x10(%rbp),%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
imul   -0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
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
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    0x10(%rbp),%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
imul   -0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    0x10(%rbp),%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
imul   -0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    0x10(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
imul   -0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    0x10(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
imul   -0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    0x10(%rbp),%edx
imul   -0xc(%rbp),%edx
imul   -0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%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  0xdb2(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<lapl>:
push   %rbx
mov    0x10(%rsp),%ecx
mov    %r9d,%eax
imul   %esi,%eax
imul   %esi,%edx
mov    %edx,%r10d
imul   %ecx,%r10d
lea    (%r10,%r8,1),%r11d
lea    (%rax,%r11,1),%ebx
add    $0xffffffff,%ebx
movslq %ebx,%rbx
movss  (%rdi,%rbx,4),%xmm0
lea    0x1(%rax,%r11,1),%ebx
movslq %ebx,%rbx
addss  (%rdi,%rbx,4),%xmm0
lea    -0x1(%r9),%ebx
imul   %esi,%ebx
add    %r11d,%ebx
movslq %ebx,%rbx
addss  (%rdi,%rbx,4),%xmm0
add    $0x1,%r9d
imul   %esi,%r9d
add    %r11d,%r9d
movslq %r9d,%rsi
addss  (%rdi,%rsi,4),%xmm0
add    %r8d,%eax
lea    -0x1(%rcx),%esi
imul   %edx,%esi
add    %eax,%esi
movslq %esi,%rsi
addss  (%rdi,%rsi,4),%xmm0
add    $0x1,%ecx
imul   %edx,%ecx
add    %eax,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rdi,%rcx,4),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
add    %r10d,%eax
cltq
movss  (%rdi,%rax,4),%xmm1
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
mulsd  0xe69(%rip),%xmm0
subsd  %xmm1,%xmm0
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define double @lapl(float* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5, i32 %6) {
%8 = alloca float*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store float* %0, float** %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 float*, float** %8
%16 = load i32, i32* %13
%17 = load i32, i32* %9
%18 = mul nsw i32 %16, %17
%19 = load i32, i32* %12
%20 = sub 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 float, float* %15, i64 %28
%30 = load float, float* %29
%31 = load float*, float** %8
%32 = load i32, i32* %13
%33 = load i32, i32* %9
%34 = mul nsw i32 %32, %33
%35 = load i32, i32* %12
%36 = add nsw i32 %35, 1
%37 = add nsw i32 %34, %36
%38 = load i32, i32* %14
%39 = load i32, i32* %9
%40 = mul nsw i32 %38, %39
%41 = load i32, i32* %10
%42 = mul nsw i32 %40, %41
%43 = add nsw i32 %37, %42
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds float, float* %31, i64 %44
%46 = load float, float* %45
%47 = fadd float %30, %46
%48 = load float*, float** %8
%49 = load i32, i32* %13
%50 = sub nsw i32 %49, 1
%51 = load i32, i32* %9
%52 = mul nsw i32 %50, %51
%53 = load i32, i32* %12
%54 = add nsw i32 %52, %53
%55 = load i32, i32* %14
%56 = load i32, i32* %9
%57 = mul nsw i32 %55, %56
%58 = load i32, i32* %10
%59 = mul nsw i32 %57, %58
%60 = add nsw i32 %54, %59
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds float, float* %48, i64 %61
%63 = load float, float* %62
%64 = fadd float %47, %63
%65 = load float*, float** %8
%66 = load i32, i32* %13
%67 = add nsw i32 %66, 1
%68 = load i32, i32* %9
%69 = mul nsw i32 %67, %68
%70 = load i32, i32* %12
%71 = add nsw i32 %69, %70
%72 = load i32, i32* %14
%73 = load i32, i32* %9
%74 = mul nsw i32 %72, %73
%75 = load i32, i32* %10
%76 = mul nsw i32 %74, %75
%77 = add nsw i32 %71, %76
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds float, float* %65, i64 %78
%80 = load float, float* %79
%81 = fadd float %64, %80
%82 = load float*, float** %8
%83 = load i32, i32* %13
%84 = load i32, i32* %9
%85 = mul nsw i32 %83, %84
%86 = load i32, i32* %12
%87 = add nsw i32 %85, %86
%88 = load i32, i32* %14
%89 = sub nsw i32 %88, 1
%90 = load i32, i32* %9
%91 = mul nsw i32 %89, %90
%92 = load i32, i32* %10
%93 = mul nsw i32 %91, %92
%94 = add nsw i32 %87, %93
%95 = sext i32 %94 to i64
%96 = getelementptr inbounds float, float* %82, i64 %95
%97 = load float, float* %96
%98 = fadd float %81, %97
%99 = load float*, float** %8
%100 = load i32, i32* %13
%101 = load i32, i32* %9
%102 = mul nsw i32 %100, %101
%103 = load i32, i32* %12
%104 = add nsw i32 %102, %103
%105 = load i32, i32* %14
%106 = add nsw i32 %105, 1
%107 = load i32, i32* %9
%108 = mul nsw i32 %106, %107
%109 = load i32, i32* %10
%110 = mul nsw i32 %108, %109
%111 = add nsw i32 %104, %110
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds float, float* %99, i64 %112
%114 = load float, float* %113
%115 = fadd float %98, %114
%116 = fpext float %115 to double
%117 = load float*, float** %8
%118 = load i32, i32* %13
%119 = load i32, i32* %9
%120 = mul nsw i32 %118, %119
%121 = load i32, i32* %12
%122 = add nsw i32 %120, %121
%123 = load i32, i32* %14
%124 = load i32, i32* %9
%125 = mul nsw i32 %123, %124
%126 = load i32, i32* %10
%127 = mul nsw i32 %125, %126
%128 = add nsw i32 %122, %127
%129 = sext i32 %128 to i64
%130 = getelementptr inbounds float, float* %117, i64 %129
%131 = load float, float* %130
%132 = fpext float %131 to double
%133 = fneg double %132
%134 = call double @llvm.fmuladd.f64(double 0x3FC5555555555555, double %116, double %133)
ret double %134
}

LLVM IR (-O2):
define double @lapl(float* 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 %10, %4
%12 = add i32 %11, -1
%13 = add i32 %12, %8
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %14
%16 = load float, float* %15
%17 = add i32 %11, 1
%18 = add i32 %17, %8
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %19
%21 = load float, float* %20
%22 = fadd float %16, %21
%23 = add nsw i32 %5, -1
%24 = mul nsw i32 %23, %1
%25 = add i32 %11, %24
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %26
%28 = load float, float* %27
%29 = fadd float %22, %28
%30 = add nsw i32 %5, 1
%31 = mul nsw i32 %30, %1
%32 = add i32 %11, %31
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %33
%35 = load float, float* %34
%36 = fadd float %29, %35
%37 = add nsw i32 %8, %4
%38 = add nsw i32 %6, -1
%39 = mul i32 %9, %38
%40 = add nsw i32 %39, %37
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %41
%43 = load float, float* %42
%44 = fadd float %36, %43
%45 = add nsw i32 %6, 1
%46 = mul i32 %9, %45
%47 = add nsw i32 %46, %37
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %48
%50 = load float, float* %49
%51 = fadd float %44, %50
%52 = fpext float %51 to double
%53 = add nsw i32 %10, %37
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %54
%56 = load float, float* %55
%57 = fpext float %56 to double
%58 = fneg double %57
%59 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %52, double 0x3FC5555555555555, double %58)
ret double %59
}