long vec_mat_vec_mult_fixed(int n, long *x, long **A) {
  long sum = 0;
  for (int row = 0; row < n; row++) {
    for (int col = 0; col < n; col++) {
      sum += x[row] * A[row][col] * x[col];
    }
  }
  return sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<vec_mat_vec_mult_fixed>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    1194 <vec_mat_vec_mult_fixed+0x94>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    1181 <vec_mat_vec_mult_fixed+0x81>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,8),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,8),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,8),%rax
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1131 <vec_mat_vec_mult_fixed+0x31>
jmp    1186 <vec_mat_vec_mult_fixed+0x86>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111e <vec_mat_vec_mult_fixed+0x1e>
mov    -0x20(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<vec_mat_vec_mult_fixed>:
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %edi,%edi
jle    11ce <vec_mat_vec_mult_fixed+0xce>
mov    %edi,%r9d
lea    -0x1(%r9),%r8
mov    %r9d,%r14d
and    $0x3,%r14d
mov    %r9d,%r11d
and    $0xfffffffc,%r11d
xor    %r10d,%r10d
xor    %eax,%eax
jmp    113d <vec_mat_vec_mult_fixed+0x3d>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r10
cmp    %r9,%r10
je     11d0 <vec_mat_vec_mult_fixed+0xd0>
mov    (%rsi,%r10,8),%r13
mov    (%rdx,%r10,8),%r12
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x3,%r8
jb     119f <vec_mat_vec_mult_fixed+0x9f>
nopl   (%rax)
mov    (%r12,%rcx,8),%rbx
imul   %r13,%rbx
imul   (%rsi,%rcx,8),%rbx
add    %rax,%rbx
mov    0x8(%r12,%rcx,8),%rdi
imul   %r13,%rdi
imul   0x8(%rsi,%rcx,8),%rdi
add    %rbx,%rdi
mov    0x10(%r12,%rcx,8),%rbx
imul   %r13,%rbx
imul   0x10(%rsi,%rcx,8),%rbx
mov    0x18(%r12,%rcx,8),%rax
imul   %r13,%rax
imul   0x18(%rsi,%rcx,8),%rax
add    %rdi,%rbx
add    %rbx,%rax
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%r11
jne    1150 <vec_mat_vec_mult_fixed+0x50>
test   %r14,%r14
je     1130 <vec_mat_vec_mult_fixed+0x30>
lea    (%rsi,%rcx,8),%r15
lea    (%r12,%rcx,8),%r12
xor    %ebx,%ebx
xchg   %ax,%ax
mov    (%r12,%rbx,8),%rcx
imul   %r13,%rcx
imul   (%r15,%rbx,8),%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%r14
jne    11b0 <vec_mat_vec_mult_fixed+0xb0>
jmp    1130 <vec_mat_vec_mult_fixed+0x30>
xor    %eax,%eax
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @vec_mat_vec_mult_fixed(i32 %0, i64* %1, i64** %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i64*
%6 = alloca i64**
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i64* %1, i64** %5
store i64** %2, i64*** %6
store i64 0, i64* %7
store i32 0, i32* %8
br label %10
10: ; preds = %47, %3
%11 = load i32, i32* %8
%12 = load i32, i32* %4
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %50
14: ; preds = %10
store i32 0, i32* %9
br label %15
15: ; preds = %43, %14
%16 = load i32, i32* %9
%17 = load i32, i32* %4
%18 = icmp slt i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %46
19: ; preds = %15
%20 = load i64*, i64** %5
%21 = load i32, i32* %8
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds i64, i64* %20, i64 %22
%24 = load i64, i64* %23
%25 = load i64**, i64*** %6
%26 = load i32, i32* %8
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i64*, i64** %25, i64 %27
%29 = load i64*, i64** %28
%30 = load i32, i32* %9
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i64, i64* %29, i64 %31
%33 = load i64, i64* %32
%34 = mul nsw i64 %24, %33
%35 = load i64*, i64** %5
%36 = load i32, i32* %9
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i64, i64* %35, i64 %37
%39 = load i64, i64* %38
%40 = mul nsw i64 %34, %39
%41 = load i64, i64* %7
%42 = add nsw i64 %41, %40
store i64 %42, i64* %7
br label %43
43: ; preds = %19
%44 = load i32, i32* %9
%45 = add nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %9
br label %15
46: ; preds = %15
br label %47
47: ; preds = %46
%48 = load i32, i32* %8
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %8
br label %10
50: ; preds = %10
%51 = load i64, i64* %7
ret i64 %51
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @vec_mat_vec_mult_fixed(i32 %0, i64* nocapture %1, i64** nocapture %2) {
%4 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %4, label %5, label %19
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %0 to i64
%7 = add nsw i64 %6, -1
%8 = and i64 %6, 3
%9 = icmp ult i64 %7, 3
%10 = and i64 %6, 4294967292
%11 = icmp eq i64 %8, 0
br label %12
12: ; preds = %39, %5
%13 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %41, %39 ]
%14 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %40, %39 ]
%15 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %13
%16 = load i64, i64* %15
%17 = getelementptr inbounds i64*, i64** %2, i64 %13
%18 = load i64*, i64** %17
br i1 %9, label %21, label %43
19: ; preds = %39, %3
%20 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %40, %39 ]
ret i64 %20
21: ; preds = %43, %12
%22 = phi i64 [ undef, %12 ], [ %77, %43 ]
%23 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %78, %43 ]
%24 = phi i64 [ %14, %12 ], [ %77, %43 ]
br i1 %11, label %39, label %25
25: ; preds = %21, %25
%26 = phi i64 [ %36, %25 ], [ %23, %21 ]
%27 = phi i64 [ %35, %25 ], [ %24, %21 ]
%28 = phi i64 [ %37, %25 ], [ 0, %21 ]
%29 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 %26
%30 = load i64, i64* %29
%31 = mul nsw i64 %30, %16
%32 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %26
%33 = load i64, i64* %32
%34 = mul nsw i64 %31, %33
%35 = add nsw i64 %34, %27
%36 = add nuw nsw i64 %26, 1
%37 = add i64 %28, 1
%38 = icmp eq i64 %37, %8
br i1 %38, label %39, label %25
39: ; preds = %25, %21
%40 = phi i64 [ %22, %21 ], [ %35, %25 ]
%41 = add nuw nsw i64 %13, 1
%42 = icmp eq i64 %41, %6
br i1 %42, label %19, label %12
43: ; preds = %12, %43
%44 = phi i64 [ %78, %43 ], [ 0, %12 ]
%45 = phi i64 [ %77, %43 ], [ %14, %12 ]
%46 = phi i64 [ %79, %43 ], [ 0, %12 ]
%47 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 %44
%48 = load i64, i64* %47
%49 = mul nsw i64 %48, %16
%50 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %44
%51 = load i64, i64* %50
%52 = mul nsw i64 %49, %51
%53 = add nsw i64 %52, %45
%54 = or i64 %44, 1
%55 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 %54
%56 = load i64, i64* %55
%57 = mul nsw i64 %56, %16
%58 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %54
%59 = load i64, i64* %58
%60 = mul nsw i64 %57, %59
%61 = add nsw i64 %60, %53
%62 = or i64 %44, 2
%63 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 %62
%64 = load i64, i64* %63
%65 = mul nsw i64 %64, %16
%66 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %62
%67 = load i64, i64* %66
%68 = mul nsw i64 %65, %67
%69 = add nsw i64 %68, %61
%70 = or i64 %44, 3
%71 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 %70
%72 = load i64, i64* %71
%73 = mul nsw i64 %72, %16
%74 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %70
%75 = load i64, i64* %74
%76 = mul nsw i64 %73, %75
%77 = add nsw i64 %76, %69
%78 = add nuw nsw i64 %44, 4
%79 = add i64 %46, 4
%80 = icmp eq i64 %79, %10
br i1 %80, label %21, label %43
}