void MatrixMultiply4x4(float *matrix1, float *matrix2, float *out) {
  unsigned int outIter = 0;
  unsigned int mat1Iter = 0;
  unsigned int mat2Iter = 0;
  unsigned int i = 0;
  for (; i < 4; i++) {
    unsigned int j = 0;
    mat1Iter = 0;
    for (; j < 4; j++) {
      *(out + outIter) =
          (*(matrix1 + mat1Iter + 0)) * (*(matrix2 + mat2Iter + 0));
      *(out + outIter) +=
          (*(matrix1 + mat1Iter + 4)) * (*(matrix2 + mat2Iter + 1));
      *(out + outIter) +=
          (*(matrix1 + mat1Iter + 8)) * (*(matrix2 + mat2Iter + 2));
      *(out + outIter) +=
          (*(matrix1 + mat1Iter + 12)) * (*(matrix2 + mat2Iter + 3));
      mat1Iter++;
      outIter++;
    }
    mat2Iter += 4;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<MatrixMultiply4x4>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x28(%rbp)
jae    1242 <MatrixMultiply4x4+0x142>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x2c(%rbp)
jae    122b <MatrixMultiply4x4+0x12b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mulss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
movss  0x10(%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
movss  0x4(%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
movss  0x20(%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
movss  0x8(%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
movss  0x30(%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
movss  0xc(%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1144 <MatrixMultiply4x4+0x44>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x4,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    112c <MatrixMultiply4x4+0x2c>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<MatrixMultiply4x4>:
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movss  (%rdi),%xmm0
mulss  (%rsi,%rax,1),%xmm0
movss  %xmm0,(%rdx,%rax,1)
movss  0x10(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,(%rdx,%rax,1)
movss  0x20(%rdi),%xmm0
mulss  0x8(%rsi,%rax,1),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rdx,%rax,1)
movss  0x30(%rdi),%xmm1
mulss  0xc(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,(%rdx,%rax,1)
movss  0x4(%rdi),%xmm0
mulss  (%rsi,%rax,1),%xmm0
movss  %xmm0,0x4(%rdx,%rax,1)
movss  0x14(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x4(%rdx,%rax,1)
movss  0x24(%rdi),%xmm0
mulss  0x8(%rsi,%rax,1),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x4(%rdx,%rax,1)
movss  0x34(%rdi),%xmm1
mulss  0xc(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x4(%rdx,%rax,1)
movss  0x8(%rdi),%xmm0
mulss  (%rsi,%rax,1),%xmm0
movss  %xmm0,0x8(%rdx,%rax,1)
movss  0x18(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x8(%rdx,%rax,1)
movss  0x28(%rdi),%xmm0
mulss  0x8(%rsi,%rax,1),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x8(%rdx,%rax,1)
movss  0x38(%rdi),%xmm1
mulss  0xc(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x8(%rdx,%rax,1)
movss  0xc(%rdi),%xmm0
mulss  (%rsi,%rax,1),%xmm0
movss  %xmm0,0xc(%rdx,%rax,1)
movss  0x1c(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0xc(%rdx,%rax,1)
movss  0x2c(%rdi),%xmm0
mulss  0x8(%rsi,%rax,1),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0xc(%rdx,%rax,1)
movss  0x3c(%rdi),%xmm1
mulss  0xc(%rsi,%rax,1),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0xc(%rdx,%rax,1)
add    $0x10,%rax
cmp    $0x40,%eax
jne    1110 <MatrixMultiply4x4+0x10>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @MatrixMultiply4x4(float* %0, float* %1, float* %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store float* %2, float** %6
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %8
store i32 0, i32* %9
store i32 0, i32* %10
br label %12
12: ; preds = %101, %3
%13 = load i32, i32* %10
%14 = icmp ult i32 %13, 4
br i1 %14, label %15, label %104
15: ; preds = %12
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %8
br label %16
16: ; preds = %95, %15
%17 = load i32, i32* %11
%18 = icmp ult i32 %17, 4
br i1 %18, label %19, label %98
19: ; preds = %16
%20 = load float*, float** %4
%21 = load i32, i32* %8
%22 = zext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds float, float* %20, i64 %22
%24 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 0
%25 = load float, float* %24
%26 = load float*, float** %5
%27 = load i32, i32* %9
%28 = zext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds float, float* %26, i64 %28
%30 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 0
%31 = load float, float* %30
%32 = fmul float %25, %31
%33 = load float*, float** %6
%34 = load i32, i32* %7
%35 = zext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds float, float* %33, i64 %35
store float %32, float* %36
%37 = load float*, float** %4
%38 = load i32, i32* %8
%39 = zext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds float, float* %37, i64 %39
%41 = getelementptr inbounds float, float* %40, i64 4
%42 = load float, float* %41
%43 = load float*, float** %5
%44 = load i32, i32* %9
%45 = zext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds float, float* %43, i64 %45
%47 = getelementptr inbounds float, float* %46, i64 1
%48 = load float, float* %47
%49 = load float*, float** %6
%50 = load i32, i32* %7
%51 = zext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds float, float* %49, i64 %51
%53 = load float, float* %52
%54 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %42, float %48, float %53)
store float %54, float* %52
%55 = load float*, float** %4
%56 = load i32, i32* %8
%57 = zext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds float, float* %55, i64 %57
%59 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 8
%60 = load float, float* %59
%61 = load float*, float** %5
%62 = load i32, i32* %9
%63 = zext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds float, float* %61, i64 %63
%65 = getelementptr inbounds float, float* %64, i64 2
%66 = load float, float* %65
%67 = load float*, float** %6
%68 = load i32, i32* %7
%69 = zext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds float, float* %67, i64 %69
%71 = load float, float* %70
%72 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %60, float %66, float %71)
store float %72, float* %70
%73 = load float*, float** %4
%74 = load i32, i32* %8
%75 = zext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds float, float* %73, i64 %75
%77 = getelementptr inbounds float, float* %76, i64 12
%78 = load float, float* %77
%79 = load float*, float** %5
%80 = load i32, i32* %9
%81 = zext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds float, float* %79, i64 %81
%83 = getelementptr inbounds float, float* %82, i64 3
%84 = load float, float* %83
%85 = load float*, float** %6
%86 = load i32, i32* %7
%87 = zext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds float, float* %85, i64 %87
%89 = load float, float* %88
%90 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %78, float %84, float %89)
store float %90, float* %88
%91 = load i32, i32* %8
%92 = add i32 %91, 1
store i32 %92, i32* %8
%93 = load i32, i32* %7
%94 = add i32 %93, 1
store i32 %94, i32* %7
br label %95
95: ; preds = %19
%96 = load i32, i32* %11
%97 = add i32 %96, 1
store i32 %97, i32* %11
br label %16
98: ; preds = %16
%99 = load i32, i32* %9
%100 = add i32 %99, 4
store i32 %100, i32* %9
br label %101
101: ; preds = %98
%102 = load i32, i32* %10
%103 = add i32 %102, 1
store i32 %103, i32* %10
br label %12
104: ; preds = %12
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @MatrixMultiply4x4(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2) {
%4 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 4
%5 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 8
%6 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 12
%7 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%8 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 5
%9 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 9
%10 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 13
%11 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%12 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 6
%13 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 10
%14 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 14
%15 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%16 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 7
%17 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 11
%18 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 15
br label %19
19: ; preds = %3, %19
%20 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %81, %19 ]
%21 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %82, %19 ]
%22 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %20
%23 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 1
%24 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 2
%25 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 3
%26 = load float, float* %0
%27 = load float, float* %22
%28 = fmul float %26, %27
%29 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %20
store float %28, float* %29
%30 = load float, float* %4
%31 = load float, float* %23
%32 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %30, float %31, float %28)
store float %32, float* %29
%33 = load float, float* %5
%34 = load float, float* %24
%35 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %33, float %34, float %32)
store float %35, float* %29
%36 = load float, float* %6
%37 = load float, float* %25
%38 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %36, float %37, float %35)
store float %38, float* %29
%39 = or i64 %20, 1
%40 = load float, float* %7
%41 = load float, float* %22
%42 = fmul float %40, %41
%43 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %39
store float %42, float* %43
%44 = load float, float* %8
%45 = load float, float* %23
%46 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %44, float %45, float %42)
store float %46, float* %43
%47 = load float, float* %9
%48 = load float, float* %24
%49 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %47, float %48, float %46)
store float %49, float* %43
%50 = load float, float* %10
%51 = load float, float* %25
%52 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %50, float %51, float %49)
store float %52, float* %43
%53 = or i64 %20, 2
%54 = load float, float* %11
%55 = load float, float* %22
%56 = fmul float %54, %55
%57 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %53
store float %56, float* %57
%58 = load float, float* %12
%59 = load float, float* %23
%60 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %58, float %59, float %56)
store float %60, float* %57
%61 = load float, float* %13
%62 = load float, float* %24
%63 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %61, float %62, float %60)
store float %63, float* %57
%64 = load float, float* %14
%65 = load float, float* %25
%66 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %64, float %65, float %63)
store float %66, float* %57
%67 = or i64 %20, 3
%68 = load float, float* %15
%69 = load float, float* %22
%70 = fmul float %68, %69
%71 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %67
store float %70, float* %71
%72 = load float, float* %16
%73 = load float, float* %23
%74 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %72, float %73, float %70)
store float %74, float* %71
%75 = load float, float* %17
%76 = load float, float* %24
%77 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %75, float %76, float %74)
store float %77, float* %71
%78 = load float, float* %18
%79 = load float, float* %25
%80 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %78, float %79, float %77)
store float %80, float* %71
%81 = add nuw nsw i64 %20, 4
%82 = add nuw nsw i32 %21, 1
%83 = icmp eq i32 %82, 4
br i1 %83, label %84, label %19
84: ; preds = %19
ret void
}