void outer_product(int n, int m, const double *input_u, const double *input_v,
                   double *output) {
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    for (int j = 0; j < m; j++) {
      *output = input_u[i] * input_v[j];
      output++;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<outer_product>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    118b <outer_product+0x8b>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    1178 <outer_product+0x78>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x20(%rbp),%rax
movsd  %xmm0,(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x8,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1130 <outer_product+0x30>
jmp    117d <outer_product+0x7d>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111d <outer_product+0x1d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<outer_product>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %edi,%edi
jle    1315 <outer_product+0x215>
mov    %edi,%r12d
mov    %esi,%edi
lea    (%rcx,%rdi,8),%r9
mov    %edi,%r10d
and    $0xfffffffc,%r10d
lea    -0x4(%r10),%r15
mov    %r15,-0x8(%rsp)
shr    $0x2,%r15
add    $0x1,%r15
mov    %r15,%rax
and    $0xfffffffffffffffe,%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    %edi,%r14d
and    $0x3,%r14d
xor    %eax,%eax
jmp    115d <outer_product+0x5d>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%rax
cmp    %r12,%rax
je     1315 <outer_product+0x215>
test   %esi,%esi
jle    1150 <outer_product+0x50>
cmp    $0x4,%esi
jb     1260 <outer_product+0x160>
lea    (%rdx,%rax,8),%r13
lea    (%rdx,%rax,8),%rbx
add    $0x8,%rbx
lea    (%r8,%rdi,8),%rbp
cmp    %rbx,%r8
setb   %r11b
cmp    %rbp,%r13
setb   %r13b
cmp    %r9,%r8
setb   %bl
cmp    %rcx,%rbp
seta   %bpl
test   %r13b,%r11b
jne    1260 <outer_product+0x160>
and    %bpl,%bl
jne    1260 <outer_product+0x160>
cmpq   $0x0,-0x8(%rsp)
je     1304 <outer_product+0x204>
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
unpcklpd %xmm0,%xmm0
mov    -0x10(%rsp),%rbp
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movupd (%rcx,%rbx,8),%xmm1
movupd 0x10(%rcx,%rbx,8),%xmm2
mulpd  %xmm0,%xmm1
mulpd  %xmm0,%xmm2
movupd %xmm1,(%r8,%rbx,8)
movupd %xmm2,0x10(%r8,%rbx,8)
movupd 0x20(%rcx,%rbx,8),%xmm1
movupd 0x30(%rcx,%rbx,8),%xmm2
mulpd  %xmm0,%xmm1
mulpd  %xmm0,%xmm2
movupd %xmm1,0x20(%r8,%rbx,8)
movupd %xmm2,0x30(%r8,%rbx,8)
add    $0x8,%rbx
add    $0xfffffffffffffffe,%rbp
jne    11d0 <outer_product+0xd0>
test   $0x1,%r15b
je     124b <outer_product+0x14b>
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
unpcklpd %xmm0,%xmm0
movupd (%rcx,%rbx,8),%xmm1
movupd 0x10(%rcx,%rbx,8),%xmm2
mulpd  %xmm0,%xmm1
mulpd  %xmm0,%xmm2
movupd %xmm1,(%r8,%rbx,8)
movupd %xmm2,0x10(%r8,%rbx,8)
lea    (%r8,%r10,8),%r8
mov    %r10,%rbx
cmp    %rdi,%r10
je     1150 <outer_product+0x50>
jmp    1262 <outer_product+0x162>
nopl   (%rax)
xor    %ebx,%ebx
mov    %rbx,%rbp
not    %rbp
add    %rdi,%rbp
test   %r14,%r14
je     129d <outer_product+0x19d>
mov    %r14,%r13
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
mulsd  (%rcx,%rbx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%r8)
add    $0x8,%r8
add    $0x1,%rbx
add    $0xffffffffffffffff,%r13
jne    1280 <outer_product+0x180>
cmp    $0x3,%rbp
jb     1150 <outer_product+0x50>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
mulsd  (%rcx,%rbx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%r8)
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
mulsd  0x8(%rcx,%rbx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,0x8(%r8)
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
mulsd  0x10(%rcx,%rbx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,0x10(%r8)
movsd  (%rdx,%rax,8),%xmm0
mulsd  0x18(%rcx,%rbx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,0x18(%r8)
add    $0x20,%r8
add    $0x4,%rbx
cmp    %rbx,%rdi
jne    12b0 <outer_product+0x1b0>
jmp    1150 <outer_product+0x50>
xor    %ebx,%ebx
test   $0x1,%r15b
jne    1222 <outer_product+0x122>
jmp    124b <outer_product+0x14b>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @outer_product(i32 %0, i32 %1, double* nocapture %2, double* nocapture %3, double* nocapture writeonly %4) {
%6 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %6, label %7, label %129
7: ; preds = %5
%8 = icmp sgt i32 %1, 0
%9 = zext i32 %0 to i64
%10 = zext i32 %1 to i64
%11 = getelementptr double, double* %3, i64 %10
%12 = and i64 %10, 4294967292
%13 = add nsw i64 %12, -4
%14 = lshr exact i64 %13, 2
%15 = add nuw nsw i64 %14, 1
%16 = icmp ult i32 %1, 4
%17 = and i64 %10, 4294967292
%18 = and i64 %15, 1
%19 = icmp eq i64 %13, 0
%20 = and i64 %15, 9223372036854775806
%21 = icmp eq i64 %18, 0
%22 = icmp eq i64 %17, %10
%23 = and i64 %10, 3
%24 = icmp eq i64 %23, 0
br label %25
25: ; preds = %7, %130
%26 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %132, %130 ]
%27 = phi double* [ %4, %7 ], [ %131, %130 ]
%28 = getelementptr double, double* %2, i64 %26
%29 = add nuw i64 %26, 1
%30 = getelementptr double, double* %2, i64 %29
br i1 %8, label %31, label %130
31: ; preds = %25
%32 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %26
br i1 %16, label %107, label %33
33: ; preds = %31
%34 = getelementptr double, double* %27, i64 %10
%35 = icmp ult double* %27, %30
%36 = icmp ult double* %28, %34
%37 = and i1 %35, %36
%38 = icmp ult double* %27, %11
%39 = icmp ugt double* %34, %3
%40 = and i1 %38, %39
%41 = or i1 %37, %40
br i1 %41, label %107, label %42
42: ; preds = %33
%43 = getelementptr double, double* %27, i64 %17
br i1 %19, label %86, label %44
44: ; preds = %42
%45 = load double, double* %32
%46 = insertelement <2 x double> poison, double %45, i64 0
%47 = shufflevector <2 x double> %46, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%48 = insertelement <2 x double> poison, double %45, i64 0
%49 = shufflevector <2 x double> %48, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%50 = load double, double* %32
%51 = insertelement <2 x double> poison, double %50, i64 0
%52 = shufflevector <2 x double> %51, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%53 = insertelement <2 x double> poison, double %50, i64 0
%54 = shufflevector <2 x double> %53, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
br label %55
55: ; preds = %55, %44
%56 = phi i64 [ 0, %44 ], [ %83, %55 ]
%57 = phi i64 [ 0, %44 ], [ %84, %55 ]
%58 = getelementptr double, double* %27, i64 %56
%59 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %56
%60 = bitcast double* %59 to <2 x double>*
%61 = load <2 x double>, <2 x double>* %60
%62 = getelementptr inbounds double, double* %59, i64 2
%63 = bitcast double* %62 to <2 x double>*
%64 = load <2 x double>, <2 x double>* %63
%65 = fmul <2 x double> %47, %61
%66 = fmul <2 x double> %49, %64
%67 = bitcast double* %58 to <2 x double>*
store <2 x double> %65, <2 x double>* %67
%68 = getelementptr double, double* %58, i64 2
%69 = bitcast double* %68 to <2 x double>*
store <2 x double> %66, <2 x double>* %69
%70 = or i64 %56, 4
%71 = getelementptr double, double* %27, i64 %70
%72 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %70
%73 = bitcast double* %72 to <2 x double>*
%74 = load <2 x double>, <2 x double>* %73
%75 = getelementptr inbounds double, double* %72, i64 2
%76 = bitcast double* %75 to <2 x double>*
%77 = load <2 x double>, <2 x double>* %76
%78 = fmul <2 x double> %52, %74
%79 = fmul <2 x double> %54, %77
%80 = bitcast double* %71 to <2 x double>*
store <2 x double> %78, <2 x double>* %80
%81 = getelementptr double, double* %71, i64 2
%82 = bitcast double* %81 to <2 x double>*
store <2 x double> %79, <2 x double>* %82
%83 = add nuw i64 %56, 8
%84 = add i64 %57, 2
%85 = icmp eq i64 %84, %20
br i1 %85, label %86, label %55
86: ; preds = %55, %42
%87 = phi i64 [ 0, %42 ], [ %83, %55 ]
br i1 %21, label %106, label %88
88: ; preds = %86
%89 = getelementptr double, double* %27, i64 %87
%90 = load double, double* %32
%91 = insertelement <2 x double> poison, double %90, i64 0
%92 = shufflevector <2 x double> %91, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%93 = insertelement <2 x double> poison, double %90, i64 0
%94 = shufflevector <2 x double> %93, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%95 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %87
%96 = bitcast double* %95 to <2 x double>*
%97 = load <2 x double>, <2 x double>* %96
%98 = getelementptr inbounds double, double* %95, i64 2
%99 = bitcast double* %98 to <2 x double>*
%100 = load <2 x double>, <2 x double>* %99
%101 = fmul <2 x double> %92, %97
%102 = fmul <2 x double> %94, %100
%103 = bitcast double* %89 to <2 x double>*
store <2 x double> %101, <2 x double>* %103
%104 = getelementptr double, double* %89, i64 2
%105 = bitcast double* %104 to <2 x double>*
store <2 x double> %102, <2 x double>* %105
br label %106
106: ; preds = %86, %88
br i1 %22, label %130, label %107
107: ; preds = %33, %31, %106
%108 = phi i64 [ 0, %33 ], [ 0, %31 ], [ %17, %106 ]
%109 = phi double* [ %27, %33 ], [ %27, %31 ], [ %43, %106 ]
%110 = xor i64 %108, -1
%111 = add nsw i64 %110, %10
br i1 %24, label %124, label %112
112: ; preds = %107, %112
%113 = phi i64 [ %121, %112 ], [ %108, %107 ]
%114 = phi double* [ %120, %112 ], [ %109, %107 ]
%115 = phi i64 [ %122, %112 ], [ 0, %107 ]
%116 = load double, double* %32
%117 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %113
%118 = load double, double* %117
%119 = fmul double %116, %118
store double %119, double* %114
%120 = getelementptr inbounds double, double* %114, i64 1
%121 = add nuw nsw i64 %113, 1
%122 = add i64 %115, 1
%123 = icmp eq i64 %122, %23
br i1 %123, label %124, label %112
124: ; preds = %112, %107
%125 = phi double* [ undef, %107 ], [ %120, %112 ]
%126 = phi i64 [ %108, %107 ], [ %121, %112 ]
%127 = phi double* [ %109, %107 ], [ %120, %112 ]
%128 = icmp ult i64 %111, 3
br i1 %128, label %130, label %134
129: ; preds = %130, %5
ret void
130: ; preds = %124, %134, %106, %25
%131 = phi double* [ %27, %25 ], [ %43, %106 ], [ %125, %124 ], [ %159, %134 ]
%132 = add nuw nsw i64 %26, 1
%133 = icmp eq i64 %132, %9
br i1 %133, label %129, label %25
134: ; preds = %124, %134
%135 = phi i64 [ %160, %134 ], [ %126, %124 ]
%136 = phi double* [ %159, %134 ], [ %127, %124 ]
%137 = load double, double* %32
%138 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %135
%139 = load double, double* %138
%140 = fmul double %137, %139
store double %140, double* %136
%141 = getelementptr inbounds double, double* %136, i64 1
%142 = add nuw nsw i64 %135, 1
%143 = load double, double* %32
%144 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %142
%145 = load double, double* %144
%146 = fmul double %143, %145
store double %146, double* %141
%147 = getelementptr inbounds double, double* %136, i64 2
%148 = add nuw nsw i64 %135, 2
%149 = load double, double* %32
%150 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %148
%151 = load double, double* %150
%152 = fmul double %149, %151
store double %152, double* %147
%153 = getelementptr inbounds double, double* %136, i64 3
%154 = add nuw nsw i64 %135, 3
%155 = load double, double* %32
%156 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %154
%157 = load double, double* %156
%158 = fmul double %155, %157
store double %158, double* %153
%159 = getelementptr inbounds double, double* %136, i64 4
%160 = add nuw nsw i64 %135, 4
%161 = icmp eq i64 %160, %10
br i1 %161, label %130, label %134
}