#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
void matrix_multiply_naive(size_t matrix_size,
                           int matrix_c[matrix_size][matrix_size],
                           int matrix_a[matrix_size][matrix_size],
                           int matrix_b[matrix_size][matrix_size]) {
  for (size_t i = 0; i < matrix_size; i++) {
    for (size_t j = 0; j < matrix_size; j++) {
      int cij = 0;
      for (size_t k = 0; k < matrix_size; k++) {
        cij += matrix_a[i][k] * matrix_b[k][j];
      }
      matrix_c[i][j] = cij;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_multiply_naive>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
movq   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
jae    1208 <matrix_multiply_naive+0x108>
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
jae    11f2 <matrix_multiply_naive+0xf2>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movq   $0x0,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
jae    11c3 <matrix_multiply_naive+0xc3>
mov    -0x48(%rbp),%rdx
mov    -0x50(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
imul   -0x40(%rbp),%rdx
shl    $0x2,%rdx
add    %rdx,%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,4),%eax
add    -0x34(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jmp    1167 <matrix_multiply_naive+0x67>
mov    -0x58(%rbp),%rcx
mov    -0x34(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    114a <matrix_multiply_naive+0x4a>
jmp    11f7 <matrix_multiply_naive+0xf7>
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    1134 <matrix_multiply_naive+0x34>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_multiply_naive>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rcx,-0x20(%rsp)
mov    %rdx,-0x30(%rsp)
mov    %rsi,-0x28(%rsp)
test   %rdi,%rdi
je     125a <matrix_multiply_naive+0x15a>
lea    -0x1(%rdi),%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    %edi,%r10d
and    $0x3,%r10d
mov    %rdi,%r9
and    $0xfffffffffffffffc,%r9
mov    -0x30(%rsp),%rax
add    $0xc,%rax
lea    0x0(,%rdi,4),%r11
mov    %rdi,%r14
shl    $0x4,%r14
lea    (%r11,%r11,2),%rbx
xor    %ecx,%ecx
jmp    117a <matrix_multiply_naive+0x7a>
nopl   0x0(%rax)
mov    -0x18(%rsp),%rcx
add    $0x1,%rcx
add    %r11,%rax
add    %r11,-0x30(%rsp)
cmp    %rdi,%rcx
je     125a <matrix_multiply_naive+0x15a>
mov    %rcx,-0x18(%rsp)
imul   %rdi,%rcx
mov    -0x28(%rsp),%rdx
lea    (%rdx,%rcx,4),%rcx
mov    %rcx,-0x8(%rsp)
mov    -0x20(%rsp),%r8
xor    %r12d,%r12d
jmp    11b6 <matrix_multiply_naive+0xb6>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x8(%rsp),%rcx
mov    %r15d,(%rcx,%r12,4)
add    $0x1,%r12
add    $0x4,%r8
cmp    %rdi,%r12
je     1160 <matrix_multiply_naive+0x60>
cmpq   $0x3,-0x10(%rsp)
jae    11d0 <matrix_multiply_naive+0xd0>
xor    %ecx,%ecx
xor    %r15d,%r15d
jmp    121d <matrix_multiply_naive+0x11d>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
xor    %ecx,%ecx
mov    %r8,%r13
xor    %r15d,%r15d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    0x0(%r13),%edx
imul   -0xc(%rax,%rcx,4),%edx
add    %r15d,%edx
mov    0x0(%r13,%rdi,4),%esi
imul   -0x8(%rax,%rcx,4),%esi
add    %edx,%esi
mov    0x0(%r13,%rdi,8),%edx
imul   -0x4(%rax,%rcx,4),%edx
add    %esi,%edx
mov    0x0(%r13,%rbx,1),%r15d
imul   (%rax,%rcx,4),%r15d
add    %edx,%r15d
add    $0x4,%rcx
add    %r14,%r13
cmp    %rcx,%r9
jne    11e0 <matrix_multiply_naive+0xe0>
test   %r10,%r10
je     11a0 <matrix_multiply_naive+0xa0>
mov    %rdi,%rdx
imul   %rcx,%rdx
lea    (%r8,%rdx,4),%rsi
mov    -0x30(%rsp),%rdx
lea    (%rdx,%rcx,4),%rcx
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax)
mov    (%rsi),%ebp
imul   (%rcx,%rdx,4),%ebp
add    %ebp,%r15d
add    $0x1,%rdx
add    %r11,%rsi
cmp    %rdx,%r10
jne    1240 <matrix_multiply_naive+0x140>
jmp    11a0 <matrix_multiply_naive+0xa0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

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