void matrix_mul_short(const short *a, const short *b, short *c,
                      const unsigned int dimX1Y2, const unsigned int dimY1,
                      const unsigned int dimX2) {
  for (unsigned int y = 0; y < dimY1; y++) {
    for (unsigned int x = 0; x < dimX2; x++) {
      short val = 0;
      for (unsigned int k = 0; k < dimX1Y2; k++) {
        val += a[y * dimX2 + k] * b[k * dimX1Y2 + x];
      }
      c[y * dimX1Y2 + x] = val;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_mul_short>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
mov    %r9d,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jae    11d6 <matrix_mul_short+0xd6>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jae    11c3 <matrix_mul_short+0xc3>
movw   $0x0,-0x2e(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jae    119d <matrix_mul_short+0x9d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
movswl (%rax,%rcx,2),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    -0x2c(%rbp),%edx
mov    %edx,%edx
movswl (%rax,%rdx,2),%eax
imul   %eax,%ecx
movswl -0x2e(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %ax,-0x2e(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    114e <matrix_mul_short+0x4e>
mov    -0x2e(%rbp),%dx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    %dx,(%rax,%rcx,2)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1135 <matrix_mul_short+0x35>
jmp    11c8 <matrix_mul_short+0xc8>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1122 <matrix_mul_short+0x22>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_mul_short>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rdx,-0x8(%rsp)
mov    %r8d,-0x1c(%rsp)
test   %r8d,%r8d
je     1243 <matrix_mul_short+0x143>
mov    %r9d,%edx
mov    %ecx,%r10d
mov    %r10,-0x10(%rsp)
and    $0xfffffffe,%r10d
lea    (%rcx,%rcx,1),%r11d
xor    %eax,%eax
mov    %rax,-0x28(%rsp)
movl   $0x1,-0x2c(%rsp)
mov    %r9d,-0x30(%rsp)
jmp    1171 <matrix_mul_short+0x71>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x28(%rsp),%rax
add    $0x1,%eax
mov    -0x30(%rsp),%r9d
add    %r9d,-0x2c(%rsp)
mov    %rax,-0x28(%rsp)
cmp    -0x1c(%rsp),%eax
je     1243 <matrix_mul_short+0x143>
test   %r9d,%r9d
je     1150 <matrix_mul_short+0x50>
mov    -0x28(%rsp),%rax
mov    %eax,%ebp
imul   -0x30(%rsp),%ebp
mov    %rbp,-0x18(%rsp)
mov    %eax,%r13d
imul   %ecx,%r13d
xor    %r9d,%r9d
jmp    11b9 <matrix_mul_short+0xb9>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    %r9d,%ebp
add    %r13d,%ebp
mov    -0x8(%rsp),%rax
mov    %r14w,(%rax,%rbp,2)
add    $0x1,%r9
cmp    %rdx,%r9
je     1150 <matrix_mul_short+0x50>
xor    %r14d,%r14d
test   %ecx,%ecx
je     11a0 <matrix_mul_short+0xa0>
xor    %r8d,%r8d
cmp    $0x1,%ecx
je     1219 <matrix_mul_short+0x119>
mov    %r9d,%ebp
mov    -0x2c(%rsp),%eax
mov    %eax,%r15d
xor    %r12d,%r12d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
lea    -0x1(%r15),%eax
mov    %ebp,%ebx
movzwl (%rsi,%rbx,2),%ebx
imul   (%rdi,%rax,2),%bx
add    %ebx,%r12d
mov    %r15d,%eax
lea    (%rcx,%rbp,1),%ebx
movzwl (%rsi,%rbx,2),%r14d
imul   (%rdi,%rax,2),%r14w
add    %r12d,%r14d
add    $0x2,%r8
add    $0x2,%r15d
add    %r11d,%ebp
mov    %r14d,%r12d
cmp    %r8,%r10
jne    11e0 <matrix_mul_short+0xe0>
testb  $0x1,-0x10(%rsp)
je     11a0 <matrix_mul_short+0xa0>
mov    -0x18(%rsp),%rax
lea    (%rax,%r8,1),%r15d
imul   %ecx,%r8d
add    %r9d,%r8d
movzwl (%rsi,%r8,2),%ebp
imul   (%rdi,%r15,2),%bp
add    %ebp,%r14d
jmp    11a0 <matrix_mul_short+0xa0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix_mul_short(i16* %0, i16* %1, i16* %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = alloca i16*
%8 = alloca i16*
%9 = alloca i16*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i16
%16 = alloca i32
store i16* %0, i16** %7
store i16* %1, i16** %8
store i16* %2, i16** %9
store i32 %3, i32* %10
store i32 %4, i32* %11
store i32 %5, i32* %12
store i32 0, i32* %13
br label %17
17: ; preds = %74, %6
%18 = load i32, i32* %13
%19 = load i32, i32* %11
%20 = icmp ult i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %77
21: ; preds = %17
store i32 0, i32* %14
br label %22
22: ; preds = %70, %21
%23 = load i32, i32* %14
%24 = load i32, i32* %12
%25 = icmp ult i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %73
26: ; preds = %22
store i16 0, i16* %15
store i32 0, i32* %16
br label %27
27: ; preds = %57, %26
%28 = load i32, i32* %16
%29 = load i32, i32* %10
%30 = icmp ult i32 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %60
31: ; preds = %27
%32 = load i16*, i16** %7
%33 = load i32, i32* %13
%34 = load i32, i32* %12
%35 = mul i32 %33, %34
%36 = load i32, i32* %16
%37 = add i32 %35, %36
%38 = zext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i16, i16* %32, i64 %38
%40 = load i16, i16* %39
%41 = sext i16 %40 to i32
%42 = load i16*, i16** %8
%43 = load i32, i32* %16
%44 = load i32, i32* %10
%45 = mul i32 %43, %44
%46 = load i32, i32* %14
%47 = add i32 %45, %46
%48 = zext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i16, i16* %42, i64 %48
%50 = load i16, i16* %49
%51 = sext i16 %50 to i32
%52 = mul nsw i32 %41, %51
%53 = load i16, i16* %15
%54 = sext i16 %53 to i32
%55 = add nsw i32 %54, %52
%56 = trunc i32 %55 to i16
store i16 %56, i16* %15
br label %57
57: ; preds = %31
%58 = load i32, i32* %16
%59 = add i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %16
br label %27
60: ; preds = %27
%61 = load i16, i16* %15
%62 = load i16*, i16** %9
%63 = load i32, i32* %13
%64 = load i32, i32* %10
%65 = mul i32 %63, %64
%66 = load i32, i32* %14
%67 = add i32 %65, %66
%68 = zext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds i16, i16* %62, i64 %68
store i16 %61, i16* %69
br label %70
70: ; preds = %60
%71 = load i32, i32* %14
%72 = add i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %14
br label %22
73: ; preds = %22
br label %74
74: ; preds = %73
%75 = load i32, i32* %13
%76 = add i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %13
br label %17
77: ; preds = %17
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_mul_short(i16* nocapture %0, i16* nocapture %1, i16* nocapture writeonly %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = icmp eq i32 %4, 0
br i1 %7, label %21, label %8
8: ; preds = %6
%9 = icmp eq i32 %5, 0
%10 = zext i32 %5 to i64
%11 = zext i32 %3 to i64
%12 = and i64 %11, 1
%13 = icmp eq i32 %3, 1
%14 = and i64 %11, 4294967294
%15 = icmp eq i64 %12, 0
br label %16
16: ; preds = %8, %25
%17 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %26, %25 ]
br i1 %9, label %25, label %18
18: ; preds = %16
%19 = mul i32 %17, %5
%20 = mul i32 %17, %3
br label %22
21: ; preds = %25, %6
ret void
22: ; preds = %18, %48
%23 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %54, %48 ]
%24 = trunc i64 %23 to i32
switch i32 %3, label %56 [
i32 0, label %48
i32 1, label %28
]
25: ; preds = %48, %16
%26 = add nuw i32 %17, 1
%27 = icmp eq i32 %26, %4
br i1 %27, label %21, label %16
28: ; preds = %56, %22
%29 = phi i16 [ undef, %22 ], [ %84, %56 ]
%30 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %85, %56 ]
%31 = phi i16 [ 0, %22 ], [ %84, %56 ]
br i1 %15, label %45, label %32
32: ; preds = %28
%33 = trunc i64 %30 to i32
%34 = add i32 %19, %33
%35 = zext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %35
%37 = load i16, i16* %36
%38 = mul i32 %33, %3
%39 = add i32 %38, %24
%40 = zext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %40
%42 = load i16, i16* %41
%43 = mul i16 %42, %37
%44 = add i16 %43, %31
br label %45
45: ; preds = %28, %32
%46 = phi i16 [ %29, %28 ], [ %44, %32 ]
%47 = trunc i64 %23 to i32
br label %48
48: ; preds = %22, %45
%49 = phi i32 [ %47, %45 ], [ %24, %22 ]
%50 = phi i16 [ %46, %45 ], [ 0, %22 ]
%51 = add i32 %49, %20
%52 = zext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i16, i16* %2, i64 %52
store i16 %50, i16* %53
%54 = add nuw nsw i64 %23, 1
%55 = icmp eq i64 %54, %10
br i1 %55, label %25, label %22
56: ; preds = %22, %56
%57 = phi i64 [ %85, %56 ], [ 0, %22 ]
%58 = phi i16 [ %84, %56 ], [ 0, %22 ]
%59 = phi i64 [ %86, %56 ], [ 0, %22 ]
%60 = trunc i64 %57 to i32
%61 = add i32 %19, %60
%62 = zext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %62
%64 = load i16, i16* %63
%65 = mul i32 %60, %3
%66 = add i32 %65, %24
%67 = zext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %67
%69 = load i16, i16* %68
%70 = mul i16 %69, %64
%71 = add i16 %70, %58
%72 = trunc i64 %57 to i32
%73 = or i32 %72, 1
%74 = add i32 %19, %73
%75 = zext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %75
%77 = load i16, i16* %76
%78 = mul i32 %73, %3
%79 = add i32 %78, %24
%80 = zext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %80
%82 = load i16, i16* %81
%83 = mul i16 %82, %77
%84 = add i16 %83, %71
%85 = add nuw nsw i64 %57, 2
%86 = add i64 %59, 2
%87 = icmp eq i64 %86, %14
br i1 %87, label %28, label %56
}