void matrixVectorMult(float mat[3][3], float vec[3], float out[3]) {
  out[0] = mat[0][0] * vec[0] + mat[0][1] * vec[1] + mat[0][2] * vec[2];
  out[1] = mat[1][0] * vec[0] + mat[1][1] * vec[1] + mat[1][2] * vec[2];
  out[2] = mat[2][0] * vec[0] + mat[2][1] * vec[1] + mat[2][2] * vec[2];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrixVectorMult>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x10(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x14(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x18(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x1c(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x20(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrixVectorMult>:
movss  (%rdi),%xmm0
movss  0x4(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x8(%rdi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,(%rdx)
movss  0xc(%rdi),%xmm0
movss  0x10(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x14(%rdi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x4(%rdx)
movss  0x18(%rdi),%xmm0
movss  0x1c(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x20(%rdi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x8(%rdx)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrixVectorMult([3 x float]* %0, float* %1, float* %2) {
%4 = alloca [3 x float]*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
store [3 x float]* %0, [3 x float]** %4
store float* %1, float** %5
store float* %2, float** %6
%7 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%8 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %7, i64 0
%9 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %8, i64 0, i64 0
%10 = load float, float* %9
%11 = load float*, float** %5
%12 = getelementptr inbounds float, float* %11, i64 0
%13 = load float, float* %12
%14 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%15 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %14, i64 0
%16 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %15, i64 0, i64 1
%17 = load float, float* %16
%18 = load float*, float** %5
%19 = getelementptr inbounds float, float* %18, i64 1
%20 = load float, float* %19
%21 = fmul float %17, %20
%22 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %10, float %13, float %21)
%23 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%24 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %23, i64 0
%25 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %24, i64 0, i64 2
%26 = load float, float* %25
%27 = load float*, float** %5
%28 = getelementptr inbounds float, float* %27, i64 2
%29 = load float, float* %28
%30 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %26, float %29, float %22)
%31 = load float*, float** %6
%32 = getelementptr inbounds float, float* %31, i64 0
store float %30, float* %32
%33 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%34 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %33, i64 1
%35 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %34, i64 0, i64 0
%36 = load float, float* %35
%37 = load float*, float** %5
%38 = getelementptr inbounds float, float* %37, i64 0
%39 = load float, float* %38
%40 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%41 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %40, i64 1
%42 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %41, i64 0, i64 1
%43 = load float, float* %42
%44 = load float*, float** %5
%45 = getelementptr inbounds float, float* %44, i64 1
%46 = load float, float* %45
%47 = fmul float %43, %46
%48 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %36, float %39, float %47)
%49 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%50 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %49, i64 1
%51 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %50, i64 0, i64 2
%52 = load float, float* %51
%53 = load float*, float** %5
%54 = getelementptr inbounds float, float* %53, i64 2
%55 = load float, float* %54
%56 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %52, float %55, float %48)
%57 = load float*, float** %6
%58 = getelementptr inbounds float, float* %57, i64 1
store float %56, float* %58
%59 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%60 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %59, i64 2
%61 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %60, i64 0, i64 0
%62 = load float, float* %61
%63 = load float*, float** %5
%64 = getelementptr inbounds float, float* %63, i64 0
%65 = load float, float* %64
%66 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%67 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %66, i64 2
%68 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %67, i64 0, i64 1
%69 = load float, float* %68
%70 = load float*, float** %5
%71 = getelementptr inbounds float, float* %70, i64 1
%72 = load float, float* %71
%73 = fmul float %69, %72
%74 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %62, float %65, float %73)
%75 = load [3 x float]*, [3 x float]** %4
%76 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %75, i64 2
%77 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %76, i64 0, i64 2
%78 = load float, float* %77
%79 = load float*, float** %5
%80 = getelementptr inbounds float, float* %79, i64 2
%81 = load float, float* %80
%82 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %78, float %81, float %74)
%83 = load float*, float** %6
%84 = getelementptr inbounds float, float* %83, i64 2
store float %82, float* %84
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrixVectorMult([3 x float]* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2) {
%4 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 0, i64 0
%5 = load float, float* %4
%6 = load float, float* %1
%7 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 0, i64 1
%8 = load float, float* %7
%9 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
%10 = load float, float* %9
%11 = fmul float %8, %10
%12 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %5, float %6, float %11)
%13 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 0, i64 2
%14 = load float, float* %13
%15 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
%16 = load float, float* %15
%17 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %14, float %16, float %12)
store float %17, float* %2
%18 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 1, i64 0
%19 = load float, float* %18
%20 = load float, float* %1
%21 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 1, i64 1
%22 = load float, float* %21
%23 = load float, float* %9
%24 = fmul float %22, %23
%25 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %19, float %20, float %24)
%26 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 1, i64 2
%27 = load float, float* %26
%28 = load float, float* %15
%29 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %27, float %28, float %25)
%30 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 1
store float %29, float* %30
%31 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 2, i64 0
%32 = load float, float* %31
%33 = load float, float* %1
%34 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 2, i64 1
%35 = load float, float* %34
%36 = load float, float* %9
%37 = fmul float %35, %36
%38 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %32, float %33, float %37)
%39 = getelementptr inbounds [3 x float], [3 x float]* %0, i64 2, i64 2
%40 = load float, float* %39
%41 = load float, float* %15
%42 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %40, float %41, float %38)
%43 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 2
store float %42, float* %43
ret void
}