void calc_f(double *y, double *x, double **a, int num_d) {
  int d1, d2;
  for (d1 = 0; d1 < num_d; ++d1) {
    y[d1] = 0;
    for (d2 = 0; d2 < num_d; ++d2) {
      y[d1] += a[d1][d2] * x[d2];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<calc_f>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11a6 <calc_f+0xa6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1193 <calc_f+0x93>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    113d <calc_f+0x3d>
jmp    1198 <calc_f+0x98>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <calc_f+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<calc_f>:
test   %ecx,%ecx
jle    1192 <calc_f+0x92>
mov    %ecx,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
xor    %r10d,%r10d
jmp    1129 <calc_f+0x29>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r10
cmp    %r8,%r10
je     1192 <calc_f+0x92>
movq   $0x0,(%rdi,%r10,8)
mov    (%rdx,%r10,8),%r11
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %eax,%eax
cmp    $0x1,%ecx
je     1175 <calc_f+0x75>
movsd  (%r11,%rax,8),%xmm1
mulsd  (%rsi,%rax,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdi,%r10,8)
movsd  0x8(%r11,%rax,8),%xmm0
mulsd  0x8(%rsi,%rax,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdi,%r10,8)
add    $0x2,%rax
cmp    %rax,%r9
jne    1140 <calc_f+0x40>
test   $0x1,%r8b
je     1120 <calc_f+0x20>
movsd  (%r11,%rax,8),%xmm1
mulsd  (%rsi,%rax,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdi,%r10,8)
jmp    1120 <calc_f+0x20>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @calc_f(double* %0, double* %1, double** %2, i32 %3) {
%5 = alloca double*
%6 = alloca double*
%7 = alloca double**
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store double* %0, double** %5
store double* %1, double** %6
store double** %2, double*** %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %11
11: ; preds = %49, %4
%12 = load i32, i32* %9
%13 = load i32, i32* %8
%14 = icmp slt i32 %12, %13
br i1 %14, label %15, label %52
15: ; preds = %11
%16 = load double*, double** %5
%17 = load i32, i32* %9
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds double, double* %16, i64 %18
store double 0.000000e+00, double* %19
store i32 0, i32* %10
br label %20
20: ; preds = %45, %15
%21 = load i32, i32* %10
%22 = load i32, i32* %8
%23 = icmp slt i32 %21, %22
br i1 %23, label %24, label %48
24: ; preds = %20
%25 = load double**, double*** %7
%26 = load i32, i32* %9
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds double*, double** %25, i64 %27
%29 = load double*, double** %28
%30 = load i32, i32* %10
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = load double*, double** %6
%35 = load i32, i32* %10
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds double, double* %34, i64 %36
%38 = load double, double* %37
%39 = load double*, double** %5
%40 = load i32, i32* %9
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds double, double* %39, i64 %41
%43 = load double, double* %42
%44 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %33, double %38, double %43)
store double %44, double* %42
br label %45
45: ; preds = %24
%46 = load i32, i32* %10
%47 = add nsw i32 %46, 1
store i32 %47, i32* %10
br label %20
48: ; preds = %20
br label %49
49: ; preds = %48
%50 = load i32, i32* %9
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %9
br label %11
52: ; preds = %11
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @calc_f(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double** nocapture %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %47
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = and i64 %7, 1
%9 = icmp eq i32 %3, 1
%10 = and i64 %7, 4294967294
%11 = icmp eq i64 %8, 0
br label %12
12: ; preds = %44, %6
%13 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %45, %44 ]
%14 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %13
store double 0.000000e+00, double* %14
%15 = getelementptr inbounds double*, double** %2, i64 %13
%16 = load double*, double** %15
br i1 %9, label %35, label %17
17: ; preds = %12, %17
%18 = phi double [ %31, %17 ], [ 0.000000e+00, %12 ]
%19 = phi i64 [ %32, %17 ], [ 0, %12 ]
%20 = phi i64 [ %33, %17 ], [ 0, %12 ]
%21 = getelementptr inbounds double, double* %16, i64 %19
%22 = load double, double* %21
%23 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %19
%24 = load double, double* %23
%25 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %22, double %24, double %18)
store double %25, double* %14
%26 = or i64 %19, 1
%27 = getelementptr inbounds double, double* %16, i64 %26
%28 = load double, double* %27
%29 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %26
%30 = load double, double* %29
%31 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %28, double %30, double %25)
store double %31, double* %14
%32 = add nuw nsw i64 %19, 2
%33 = add i64 %20, 2
%34 = icmp eq i64 %33, %10
br i1 %34, label %35, label %17
35: ; preds = %17, %12
%36 = phi double [ 0.000000e+00, %12 ], [ %31, %17 ]
%37 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %32, %17 ]
br i1 %11, label %44, label %38
38: ; preds = %35
%39 = getelementptr inbounds double, double* %16, i64 %37
%40 = load double, double* %39
%41 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %37
%42 = load double, double* %41
%43 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %40, double %42, double %36)
store double %43, double* %14
br label %44
44: ; preds = %35, %38
%45 = add nuw nsw i64 %13, 1
%46 = icmp eq i64 %45, %7
br i1 %46, label %47, label %12
47: ; preds = %44, %4
ret void
}