int multiplication(unsigned char *a, int a_len, unsigned char *b, int b_len,
                   unsigned char *multires) {
  int i, j, k, m = 0;
  unsigned int cross[10];
  bzero(cross, sizeof(cross));
  bzero(multires, sizeof(multires));
  for (i = 0; i <= a_len; i++)
    for (j = 0; j <= b_len; j++)
      cross[i + j] += a[i] * b[j];
  k = a_len + b_len + 1;
  for (i = 0; i <= k; i++) {
    cross[i] += m;
    m = cross[i] / 256;
    cross[i] &= 0xff;
  }
  if (cross[k] == 0)
    k--;
  for (i = 0; i <= k; i++) {
    multires[i] = cross[i];
    printf("+ %d * 256^%d\n", multires[i], i);
  }
  return k;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<multiplication>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
lea    -0x60(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x28,%edx
call   1040 <memset@plt>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x8,%edx
call   1040 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jg     11d3 <multiplication+0xb3>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     11c0 <multiplication+0xa0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rdx
movzbl (%rax,%rdx,1),%eax
imul   %eax,%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    -0x30(%rbp),%eax
cltq
add    -0x60(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    117b <multiplication+0x5b>
jmp    11c5 <multiplication+0xa5>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1168 <multiplication+0x48>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x34(%rbp),%eax
jg     122f <multiplication+0x10f>
mov    -0x38(%rbp),%ecx
movslq -0x2c(%rbp),%rax
add    -0x60(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
movslq -0x2c(%rbp),%rax
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%eax
shr    $0x8,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
movslq -0x2c(%rbp),%rax
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%ecx
and    $0xff,%ecx
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11e6 <multiplication+0xc6>
movslq -0x34(%rbp),%rax
cmpl   $0x0,-0x60(%rbp,%rax,4)
jne    1247 <multiplication+0x127>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x34(%rbp),%eax
jg     129a <multiplication+0x17a>
movslq -0x2c(%rbp),%rax
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%esi
mov    -0x2c(%rbp),%edx
lea    0xd7b(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    124e <multiplication+0x12e>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<multiplication>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x30,%rsp
mov    %r8,%r15
pxor   %xmm0,%xmm0
movdqa %xmm0,0x10(%rsp)
movdqa %xmm0,(%rsp)
movq   $0x0,0x20(%rsp)
movq   $0x0,(%r8)
test   %esi,%esi
js     122a <multiplication+0x11a>
lea    0x1(%rcx),%r10d
lea    0x1(%rsi),%r8d
mov    %r10d,%r9d
and    $0xfffffff8,%r9d
lea    0x10(%rsp),%rbx
mov    %rsp,%r14
xor    %r11d,%r11d
jmp    1185 <multiplication+0x75>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r11
add    $0x4,%rbx
add    $0x4,%r14
cmp    %r8,%r11
je     122a <multiplication+0x11a>
test   %ecx,%ecx
js     1170 <multiplication+0x60>
movzbl (%rdi,%r11,1),%r12d
cmp    $0x8,%r10d
jae    11a0 <multiplication+0x90>
xor    %eax,%eax
jmp    1210 <multiplication+0x100>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movd   %r12d,%xmm1
pshufd $0x0,%xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
nopl   0x0(%rax)
movd   (%rdx,%rax,1),%xmm2
movd   0x4(%rdx,%rax,1),%xmm3
punpcklbw %xmm0,%xmm2
punpcklwd %xmm0,%xmm2
punpcklbw %xmm0,%xmm3
punpcklwd %xmm0,%xmm3
pmaddwd %xmm1,%xmm2
pmaddwd %xmm1,%xmm3
movdqu -0x10(%rbx,%rax,4),%xmm4
paddd  %xmm2,%xmm4
movdqu (%rbx,%rax,4),%xmm2
paddd  %xmm3,%xmm2
movdqu %xmm4,-0x10(%rbx,%rax,4)
movdqu %xmm2,(%rbx,%rax,4)
add    $0x8,%rax
cmp    %rax,%r9
jne    11b0 <multiplication+0xa0>
mov    %r9,%rax
cmp    %r10,%r9
je     1170 <multiplication+0x60>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movzbl (%rdx,%rax,1),%ebp
imul   %r12d,%ebp
add    %ebp,(%r14,%rax,4)
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r10
jne    1210 <multiplication+0x100>
jmp    1170 <multiplication+0x60>
lea    (%rcx,%rsi,1),%r14d
lea    (%rcx,%rsi,1),%eax
add    $0x1,%eax
cmp    $0xffffffff,%r14d
jl     1291 <multiplication+0x181>
xor    %edx,%edx
test   %eax,%eax
mov    $0x0,%ecx
cmovg  %eax,%ecx
add    $0x1,%ecx
cmp    $0x7ffffffe,%r14d
jbe    1256 <multiplication+0x146>
xor    %esi,%esi
jmp    1283 <multiplication+0x173>
mov    %ecx,%edi
and    $0xfffffffe,%edi
xor    %esi,%esi
xor    %edx,%edx
nop
add    (%rsp,%rsi,4),%edx
movzbl %dl,%ebp
shr    $0x8,%edx
mov    %ebp,(%rsp,%rsi,4)
add    0x4(%rsp,%rsi,4),%edx
movzbl %dl,%ebp
shr    $0x8,%edx
mov    %ebp,0x4(%rsp,%rsi,4)
add    $0x2,%rsi
cmp    %rsi,%rdi
jne    1260 <multiplication+0x150>
test   $0x1,%cl
je     1291 <multiplication+0x181>
add    (%rsp,%rsi,4),%edx
movzbl %dl,%ecx
mov    %ecx,(%rsp,%rsi,4)
movslq %eax,%rcx
cmpl   $0x0,(%rsp,%rcx,4)
cmovne %eax,%r14d
test   %r14d,%r14d
js     12cf <multiplication+0x1bf>
lea    0x1(%r14),%ebp
lea    0xd54(%rip),%r12
xor    %ebx,%ebx
xchg   %ax,%ax
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
movzbl %al,%esi
mov    %sil,(%r15,%rbx,1)
mov    %r12,%rdi
mov    %ebx,%edx
xor    %eax,%eax
call   1030 <printf@plt>
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%rbp
jne    12b0 <multiplication+0x1a0>
mov    %r14d,%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [15 x i8] c"+ %d * 256^%d\0A\00"
define i32 @multiplication(i8* %0, i32 %1, i8* %2, i32 %3, i8* %4) {
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i8*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca [10 x i32]
store i8* %0, i8** %6
store i32 %1, i32* %7
store i8* %2, i8** %8
store i32 %3, i32* %9
store i8* %4, i8** %10
store i32 0, i32* %14
%16 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %15, i64 0, i64 0
%17 = bitcast i32* %16 to i8*
%18 = load i8*, i8** %10
store i32 0, i32* %11
br label %19
19: ; preds = %53, %5
%20 = load i32, i32* %11
%21 = load i32, i32* %7
%22 = icmp sle i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %56
23: ; preds = %19
store i32 0, i32* %12
br label %24
24: ; preds = %49, %23
%25 = load i32, i32* %12
%26 = load i32, i32* %9
%27 = icmp sle i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %52
28: ; preds = %24
%29 = load i8*, i8** %6
%30 = load i32, i32* %11
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i8, i8* %29, i64 %31
%33 = load i8, i8* %32
%34 = zext i8 %33 to i32
%35 = load i8*, i8** %8
%36 = load i32, i32* %12
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %35, i64 %37
%39 = load i8, i8* %38
%40 = zext i8 %39 to i32
%41 = mul nsw i32 %34, %40
%42 = load i32, i32* %11
%43 = load i32, i32* %12
%44 = add nsw i32 %42, %43
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %15, i64 0, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = add i32 %47, %41
store i32 %48, i32* %46
br label %49
49: ; preds = %28
%50 = load i32, i32* %12
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %12
br label %24
52: ; preds = %24
br label %53
53: ; preds = %52
%54 = load i32, i32* %11
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %11
br label %19
56: ; preds = %19
%57 = load i32, i32* %7
%58 = load i32, i32* %9
%59 = add nsw i32 %57, %58
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %13
store i32 0, i32* %11
br label %61
61: ; preds = %82, %56
%62 = load i32, i32* %11
%63 = load i32, i32* %13
%64 = icmp sle i32 %62, %63
br i1 %64, label %65, label %85
65: ; preds = %61
%66 = load i32, i32* %14
%67 = load i32, i32* %11
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %15, i64 0, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = add i32 %70, %66
store i32 %71, i32* %69
%72 = load i32, i32* %11
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %15, i64 0, i64 %73
%75 = load i32, i32* %74
%76 = udiv i32 %75, 256
store i32 %76, i32* %14
%77 = load i32, i32* %11
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %15, i64 0, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = and i32 %80, 255
store i32 %81, i32* %79
br label %82
82: ; preds = %65
%83 = load i32, i32* %11
%84 = add nsw i32 %83, 1
store i32 %84, i32* %11
br label %61
85: ; preds = %61
%86 = load i32, i32* %13
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %15, i64 0, i64 %87
%89 = load i32, i32* %88
%90 = icmp eq i32 %89, 0
br i1 %90, label %91, label %94
91: ; preds = %85
%92 = load i32, i32* %13
%93 = add nsw i32 %92, -1
store i32 %93, i32* %13
br label %94
94: ; preds = %91, %85
store i32 0, i32* %11
br label %95
95: ; preds = %117, %94
%96 = load i32, i32* %11
%97 = load i32, i32* %13
%98 = icmp sle i32 %96, %97
br i1 %98, label %99, label %120
99: ; preds = %95
%100 = load i32, i32* %11
%101 = sext i32 %100 to i64
%102 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %15, i64 0, i64 %101
%103 = load i32, i32* %102
%104 = trunc i32 %103 to i8
%105 = load i8*, i8** %10
%106 = load i32, i32* %11
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i8, i8* %105, i64 %107
store i8 %104, i8* %108
%109 = load i8*, i8** %10
%110 = load i32, i32* %11
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = getelementptr inbounds i8, i8* %109, i64 %111
%113 = load i8, i8* %112
%114 = zext i8 %113 to i32
%115 = load i32, i32* %11
%116 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([15 x i8], [15 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %114, i32 %115)
br label %117
117: ; preds = %99
%118 = load i32, i32* %11
%119 = add nsw i32 %118, 1
store i32 %119, i32* %11
br label %95
120: ; preds = %95
%121 = load i32, i32* %13
ret i32 %121
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [15 x i8] c"+ %d * 256^%d\0A\00"
define i32 @multiplication(i8* nocapture %0, i32 %1, i8* nocapture %2, i32 %3, i8* nocapture writeonly %4) {
%6 = alloca [10 x i32]
%7 = bitcast [10 x i32]* %6 to i8*
%8 = bitcast i8* %4 to i64*
store i64 0, i64* %8
%9 = icmp slt i32 %1, 0
br i1 %9, label %73, label %10
10: ; preds = %5
%11 = icmp slt i32 %3, 0
%12 = add i32 %3, 1
%13 = add nuw i32 %1, 1
%14 = zext i32 %13 to i64
%15 = zext i32 %12 to i64
%16 = icmp ult i32 %12, 8
%17 = and i64 %15, 4294967288
%18 = icmp eq i64 %17, %15
br label %19
19: ; preds = %10, %70
%20 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %71, %70 ]
br i1 %11, label %70, label %21
21: ; preds = %19
%22 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %20
%23 = load i8, i8* %22
%24 = zext i8 %23 to i32
br i1 %16, label %56, label %25
25: ; preds = %21
%26 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %24, i64 0
%27 = shufflevector <4 x i32> %26, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%28 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %24, i64 0
%29 = shufflevector <4 x i32> %28, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br label %30
30: ; preds = %30, %25
%31 = phi i64 [ 0, %25 ], [ %53, %30 ]
%32 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %31
%33 = bitcast i8* %32 to <4 x i8>*
%34 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %33
%35 = getelementptr inbounds i8, i8* %32, i64 4
%36 = bitcast i8* %35 to <4 x i8>*
%37 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %36
%38 = zext <4 x i8> %34 to <4 x i32>
%39 = zext <4 x i8> %37 to <4 x i32>
%40 = mul nuw nsw <4 x i32> %27, %38
%41 = mul nuw nsw <4 x i32> %29, %39
%42 = add nuw nsw i64 %31, %20
%43 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %42
%44 = bitcast i32* %43 to <4 x i32>*
%45 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %44
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %43, i64 4
%47 = bitcast i32* %46 to <4 x i32>*
%48 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %47
%49 = add <4 x i32> %40, %45
%50 = add <4 x i32> %41, %48
%51 = bitcast i32* %43 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %49, <4 x i32>* %51
%52 = bitcast i32* %46 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %50, <4 x i32>* %52
%53 = add nuw i64 %31, 8
%54 = icmp eq i64 %53, %17
br i1 %54, label %55, label %30
55: ; preds = %30
br i1 %18, label %70, label %56
56: ; preds = %21, %55
%57 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %17, %55 ]
br label %58
58: ; preds = %56, %58
%59 = phi i64 [ %68, %58 ], [ %57, %56 ]
%60 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %59
%61 = load i8, i8* %60
%62 = zext i8 %61 to i32
%63 = mul nuw nsw i32 %62, %24
%64 = add nuw nsw i64 %59, %20
%65 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = add i32 %63, %66
store i32 %67, i32* %65
%68 = add nuw nsw i64 %59, 1
%69 = icmp eq i64 %68, %15
br i1 %69, label %70, label %58
70: ; preds = %58, %55, %19
%71 = add nuw nsw i64 %20, 1
%72 = icmp eq i64 %71, %14
br i1 %72, label %73, label %19
73: ; preds = %70, %5
%74 = add i32 %3, %1
%75 = add i32 %74, 1
%76 = icmp slt i32 %74, -1
br i1 %76, label %112, label %77
77: ; preds = %73
%78 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %75, i32 0)
%79 = add nuw i32 %78, 1
%80 = zext i32 %79 to i64
%81 = and i64 %80, 1
%82 = icmp ugt i32 %74, 2147483646
br i1 %82, label %103, label %83
83: ; preds = %77
%84 = and i64 %80, 4294967294
br label %85
85: ; preds = %85, %83
%86 = phi i64 [ 0, %83 ], [ %100, %85 ]
%87 = phi i32 [ 0, %83 ], [ %98, %85 ]
%88 = phi i64 [ 0, %83 ], [ %101, %85 ]
%89 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %86
%90 = load i32, i32* %89
%91 = add i32 %90, %87
%92 = lshr i32 %91, 8
%93 = and i32 %91, 255
store i32 %93, i32* %89
%94 = or i64 %86, 1
%95 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %94
%96 = load i32, i32* %95
%97 = add i32 %96, %92
%98 = lshr i32 %97, 8
%99 = and i32 %97, 255
store i32 %99, i32* %95
%100 = add nuw nsw i64 %86, 2
%101 = add i64 %88, 2
%102 = icmp eq i64 %101, %84
br i1 %102, label %103, label %85
103: ; preds = %85, %77
%104 = phi i64 [ 0, %77 ], [ %100, %85 ]
%105 = phi i32 [ 0, %77 ], [ %98, %85 ]
%106 = icmp eq i64 %81, 0
br i1 %106, label %112, label %107
107: ; preds = %103
%108 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %104
%109 = load i32, i32* %108
%110 = add i32 %109, %105
%111 = and i32 %110, 255
store i32 %111, i32* %108
br label %112
112: ; preds = %107, %103, %73
%113 = sext i32 %75 to i64
%114 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %113
%115 = load i32, i32* %114
%116 = icmp eq i32 %115, 0
%117 = select i1 %116, i32 %74, i32 %75
%118 = icmp slt i32 %117, 0
br i1 %118, label %133, label %119
119: ; preds = %112
%120 = add nuw i32 %117, 1
%121 = zext i32 %120 to i64
br label %122
122: ; preds = %119, %122
%123 = phi i64 [ 0, %119 ], [ %131, %122 ]
%124 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %123
%125 = load i32, i32* %124
%126 = trunc i32 %125 to i8
%127 = getelementptr inbounds i8, i8* %4, i64 %123
store i8 %126, i8* %127
%128 = and i32 %125, 255
%129 = trunc i64 %123 to i32
%130 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([15 x i8], [15 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %128, i32 %129)
%131 = add nuw nsw i64 %123, 1
%132 = icmp eq i64 %131, %121
br i1 %132, label %133, label %122
133: ; preds = %122, %112
ret i32 %117
}