void mult(int *a, int *b, int *results, long int length) {
  int i, j;
  for (i = 0; i < length; i++) {
    for (j = 0; j < length; j++) {
      results[i * length + j] = a[i] * b[j];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mult>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movslq -0x24(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jge    118d <mult+0x8d>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movslq -0x28(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jge    117a <mult+0x7a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
imul   (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
imul   -0x20(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rsi
add    %rsi,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1130 <mult+0x30>
jmp    117f <mult+0x7f>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111b <mult+0x1b>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mult>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %rcx,%rcx
jle    129d <mult+0x19d>
lea    (%rsi,%rcx,4),%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    %rcx,%r10
and    $0xfffffffffffffff8,%r10
mov    %rcx,%rax
neg    %rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
lea    0x10(%rdx),%r14
lea    0x0(,%rcx,4),%r11
lea    0x4(%rdx),%r12
xor    %eax,%eax
jmp    1163 <mult+0x63>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%rax
add    %r11,%r14
add    %r11,%r12
cmp    %rcx,%rax
je     129d <mult+0x19d>
mov    %rax,%r15
imul   %rcx,%r15
cmp    $0x8,%rcx
jae    11d0 <mult+0xd0>
xor    %r13d,%r13d
mov    %r13,%rbx
test   $0x1,%cl
je     1191 <mult+0x91>
mov    (%rsi,%r13,4),%ebp
imul   (%rdi,%rax,4),%ebp
add    %r13,%r15
mov    %ebp,(%rdx,%r15,4)
mov    %r13,%rbx
or     $0x1,%rbx
not    %r13
cmp    -0x8(%rsp),%r13
je     1150 <mult+0x50>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rsi,%rbx,4),%ebp
imul   (%rdi,%rax,4),%ebp
mov    %ebp,-0x4(%r12,%rbx,4)
mov    0x4(%rsi,%rbx,4),%ebp
imul   (%rdi,%rax,4),%ebp
mov    %ebp,(%r12,%rbx,4)
add    $0x2,%rbx
cmp    %rbx,%rcx
jne    11a0 <mult+0xa0>
jmp    1150 <mult+0x50>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
lea    (%r15,%rcx,1),%rbx
lea    (%rdx,%r15,4),%rbp
lea    (%rdx,%rbx,4),%rbx
lea    (%rdi,%rax,4),%r8
add    $0x4,%r8
lea    (%rdi,%rax,4),%r13
cmp    %r8,%rbp
setb   %r9b
cmp    %rbx,%r13
setb   %r13b
cmp    -0x10(%rsp),%rbp
setb   %r8b
cmp    %rsi,%rbx
seta   %bpl
test   %r13b,%r9b
jne    1170 <mult+0x70>
mov    $0x0,%r13d
and    %bpl,%r8b
jne    1173 <mult+0x73>
movd   (%rdi,%rax,4),%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm0
xor    %ebx,%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu (%rsi,%rbx,4),%xmm1
movdqu 0x10(%rsi,%rbx,4),%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm4
pmuludq %xmm4,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm4,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm2
movdqu %xmm1,-0x10(%r14,%rbx,4)
movdqu %xmm2,(%r14,%rbx,4)
add    $0x8,%rbx
cmp    %rbx,%r10
jne    1230 <mult+0x130>
mov    %r10,%r13
cmp    %rcx,%r10
je     1150 <mult+0x50>
jmp    1173 <mult+0x73>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @mult(i32* %0, i32* %1, i32* %2, i64 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i64
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32* %1, i32** %6
store i32* %2, i32** %7
store i64 %3, i64* %8
store i32 0, i32* %9
br label %11
11: ; preds = %47, %4
%12 = load i32, i32* %9
%13 = sext i32 %12 to i64
%14 = load i64, i64* %8
%15 = icmp slt i64 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %50
16: ; preds = %11
store i32 0, i32* %10
br label %17
17: ; preds = %43, %16
%18 = load i32, i32* %10
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = load i64, i64* %8
%21 = icmp slt i64 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %46
22: ; preds = %17
%23 = load i32*, i32** %5
%24 = load i32, i32* %9
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = load i32*, i32** %6
%29 = load i32, i32* %10
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = mul nsw i32 %27, %32
%34 = load i32*, i32** %7
%35 = load i32, i32* %9
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = load i64, i64* %8
%38 = mul nsw i64 %36, %37
%39 = load i32, i32* %10
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = add nsw i64 %38, %40
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %41
store i32 %33, i32* %42
br label %43
43: ; preds = %22
%44 = load i32, i32* %10
%45 = add nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %10
br label %17
46: ; preds = %17
br label %47
47: ; preds = %46
%48 = load i32, i32* %9
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %9
br label %11
50: ; preds = %11
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @mult(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture writeonly %2, i64 %3) {
%5 = icmp sgt i64 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %91
6: ; preds = %4
%7 = getelementptr i32, i32* %1, i64 %3
%8 = icmp ult i64 %3, 8
%9 = and i64 %3, -8
%10 = icmp eq i64 %9, %3
%11 = and i64 %3, 1
%12 = icmp eq i64 %11, 0
%13 = sub i64 0, %3
br label %14
14: ; preds = %6, %88
%15 = phi i64 [ %89, %88 ], [ 0, %6 ]
%16 = mul i64 %15, %3
%17 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %16
%18 = add i64 %16, %3
%19 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %18
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
%21 = mul nsw i64 %15, %3
br i1 %8, label %57, label %22
22: ; preds = %14
%23 = add nuw i64 %15, 1
%24 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %23
%25 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %15
%26 = icmp ult i32* %17, %24
%27 = icmp ult i32* %25, %19
%28 = and i1 %26, %27
%29 = icmp ult i32* %17, %7
%30 = icmp ugt i32* %19, %1
%31 = and i1 %29, %30
%32 = or i1 %28, %31
br i1 %32, label %57, label %33
33: ; preds = %22
%34 = load i32, i32* %20
%35 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %34, i64 0
%36 = shufflevector <4 x i32> %35, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%37 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %34, i64 0
%38 = shufflevector <4 x i32> %37, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br label %39
39: ; preds = %39, %33
%40 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %54, %39 ]
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %40
%42 = bitcast i32* %41 to <4 x i32>*
%43 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %42
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 4
%45 = bitcast i32* %44 to <4 x i32>*
%46 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %45
%47 = mul nsw <4 x i32> %43, %36
%48 = mul nsw <4 x i32> %46, %38
%49 = add nsw i64 %40, %21
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %49
%51 = bitcast i32* %50 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %47, <4 x i32>* %51
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 4
%53 = bitcast i32* %52 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %48, <4 x i32>* %53
%54 = add nuw i64 %40, 8
%55 = icmp eq i64 %54, %9
br i1 %55, label %56, label %39
56: ; preds = %39
br i1 %10, label %88, label %57
57: ; preds = %22, %14, %56
%58 = phi i64 [ 0, %22 ], [ 0, %14 ], [ %9, %56 ]
%59 = xor i64 %58, -1
br i1 %12, label %68, label %60
60: ; preds = %57
%61 = load i32, i32* %20
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %58
%63 = load i32, i32* %62
%64 = mul nsw i32 %63, %61
%65 = add nsw i64 %58, %21
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %65
store i32 %64, i32* %66
%67 = or i64 %58, 1
br label %68
68: ; preds = %60, %57
%69 = phi i64 [ %58, %57 ], [ %67, %60 ]
%70 = icmp eq i64 %59, %13
br i1 %70, label %88, label %71
71: ; preds = %68, %71
%72 = phi i64 [ %86, %71 ], [ %69, %68 ]
%73 = load i32, i32* %20
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %72
%75 = load i32, i32* %74
%76 = mul nsw i32 %75, %73
%77 = add nsw i64 %72, %21
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %77
store i32 %76, i32* %78
%79 = add nuw nsw i64 %72, 1
%80 = load i32, i32* %20
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %79
%82 = load i32, i32* %81
%83 = mul nsw i32 %82, %80
%84 = add nsw i64 %79, %21
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %84
store i32 %83, i32* %85
%86 = add nuw nsw i64 %72, 2
%87 = icmp eq i64 %86, %3
br i1 %87, label %88, label %71
88: ; preds = %68, %71, %56
%89 = add nuw nsw i64 %15, 1
%90 = icmp eq i64 %89, %3
br i1 %90, label %91, label %14
91: ; preds = %88, %4
ret void
}