void square_dgemm(int n, double *A, double *B, double *C) {
  for (int i = 0; i < n; ++i)
    for (int j = 0; j < n; ++j) {
      double cij = C[i + j * n];
      for (int k = 0; k < n; k++)
        cij += A[i + k * n] * B[k + j * n];
      C[i + j * n] = cij;
    }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<square_dgemm>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11f7 <square_dgemm+0xf7>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11e4 <square_dgemm+0xe4>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
imul   -0x4(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11b9 <square_dgemm+0xb9>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x34(%rbp),%edx
imul   -0x4(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
imul   -0x4(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x30(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    115d <square_dgemm+0x5d>
movsd  -0x30(%rbp),%xmm0
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
imul   -0x4(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    112d <square_dgemm+0x2d>
jmp    11e9 <square_dgemm+0xe9>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111a <square_dgemm+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<square_dgemm>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rdx,-0x18(%rsp)
mov    %rsi,-0x20(%rsp)
test   %edi,%edi
jle    1217 <square_dgemm+0x117>
mov    %edi,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
lea    0x0(,%r8,8),%rax
mov    %r8,%r10
shl    $0x4,%r10
mov    -0x18(%rsp),%rdx
add    $0x8,%rdx
mov    %rdx,-0x8(%rsp)
xor    %r15d,%r15d
mov    -0x20(%rsp),%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rsp)
mov    -0x20(%rsp),%rsi
jmp    1173 <square_dgemm+0x73>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r15
addq   $0x8,-0x10(%rsp)
cmp    %r8,%r15
je     1217 <square_dgemm+0x117>
mov    -0x8(%rsp),%rbx
xor    %r12d,%r12d
jmp    1192 <square_dgemm+0x92>
nopl   (%rax)
movsd  %xmm0,(%rcx,%r13,8)
add    $0x1,%r12
add    %rax,%rbx
cmp    %r8,%r12
je     1160 <square_dgemm+0x60>
mov    %r12,%rbp
imul   %r8,%rbp
lea    (%r15,%rbp,1),%r13
movsd  (%rcx,%r13,8),%xmm0
cmp    $0x1,%edi
jne    11b0 <square_dgemm+0xb0>
xor    %r11d,%r11d
jmp    11ec <square_dgemm+0xec>
nopl   (%rax)
mov    -0x10(%rsp),%r14
xor    %r11d,%r11d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%r14),%xmm1
mulsd  -0x8(%rbx,%r11,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  (%r14,%rax,1),%xmm0
mulsd  (%rbx,%r11,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
add    $0x2,%r11
add    %r10,%r14
cmp    %r11,%r9
jne    11c0 <square_dgemm+0xc0>
test   $0x1,%r8b
je     1180 <square_dgemm+0x80>
mov    %r11,%rdx
imul   %r8,%rdx
add    %r15,%rdx
movsd  (%rsi,%rdx,8),%xmm1
add    %r11,%rbp
mov    -0x18(%rsp),%rdx
mulsd  (%rdx,%rbp,8),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
jmp    1180 <square_dgemm+0x80>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @square_dgemm(i32 %0, double* %1, double* %2, double* %3) {
%5 = alloca i32
%6 = alloca double*
%7 = alloca double*
%8 = alloca double*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca double
%12 = alloca i32
store i32 %0, i32* %5
store double* %1, double** %6
store double* %2, double** %7
store double* %3, double** %8
store i32 0, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %74, %4
%14 = load i32, i32* %9
%15 = load i32, i32* %5
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %77
17: ; preds = %13
store i32 0, i32* %10
br label %18
18: ; preds = %70, %17
%19 = load i32, i32* %10
%20 = load i32, i32* %5
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %73
22: ; preds = %18
%23 = load double*, double** %8
%24 = load i32, i32* %9
%25 = load i32, i32* %10
%26 = load i32, i32* %5
%27 = mul nsw i32 %25, %26
%28 = add nsw i32 %24, %27
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds double, double* %23, i64 %29
%31 = load double, double* %30
store double %31, double* %11
store i32 0, i32* %12
br label %32
32: ; preds = %57, %22
%33 = load i32, i32* %12
%34 = load i32, i32* %5
%35 = icmp slt i32 %33, %34
br i1 %35, label %36, label %60
36: ; preds = %32
%37 = load double*, double** %6
%38 = load i32, i32* %9
%39 = load i32, i32* %12
%40 = load i32, i32* %5
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = add nsw i32 %38, %41
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds double, double* %37, i64 %43
%45 = load double, double* %44
%46 = load double*, double** %7
%47 = load i32, i32* %12
%48 = load i32, i32* %10
%49 = load i32, i32* %5
%50 = mul nsw i32 %48, %49
%51 = add nsw i32 %47, %50
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds double, double* %46, i64 %52
%54 = load double, double* %53
%55 = load double, double* %11
%56 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %45, double %54, double %55)
store double %56, double* %11
br label %57
57: ; preds = %36
%58 = load i32, i32* %12
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %12
br label %32
60: ; preds = %32
%61 = load double, double* %11
%62 = load double*, double** %8
%63 = load i32, i32* %9
%64 = load i32, i32* %10
%65 = load i32, i32* %5
%66 = mul nsw i32 %64, %65
%67 = add nsw i32 %63, %66
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds double, double* %62, i64 %68
store double %61, double* %69
br label %70
70: ; preds = %60
%71 = load i32, i32* %10
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %10
br label %18
73: ; preds = %18
br label %74
74: ; preds = %73
%75 = load i32, i32* %9
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %9
br label %13
77: ; preds = %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @square_dgemm(i32 %0, double* nocapture %1, double* nocapture %2, double* nocapture %3) {
%5 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %5, label %6, label %15
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %0 to i64
%8 = zext i32 %0 to i64
%9 = and i64 %8, 1
%10 = icmp eq i32 %0, 1
%11 = and i64 %8, 4294967294
%12 = icmp eq i64 %9, 0
br label %13
13: ; preds = %16, %6
%14 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %17, %16 ]
br label %19
15: ; preds = %16, %4
ret void
16: ; preds = %38
%17 = add nuw nsw i64 %14, 1
%18 = icmp eq i64 %17, %8
br i1 %18, label %15, label %13
19: ; preds = %38, %13
%20 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %40, %38 ]
%21 = mul nsw i64 %20, %7
%22 = add nuw nsw i64 %21, %14
%23 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %22
%24 = load double, double* %23
br i1 %10, label %25, label %42
25: ; preds = %42, %19
%26 = phi double [ undef, %19 ], [ %62, %42 ]
%27 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %63, %42 ]
%28 = phi double [ %24, %19 ], [ %62, %42 ]
br i1 %12, label %38, label %29
29: ; preds = %25
%30 = mul nsw i64 %27, %7
%31 = add nuw nsw i64 %30, %14
%32 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = add nuw nsw i64 %27, %21
%35 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %34
%36 = load double, double* %35
%37 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %33, double %36, double %28)
br label %38
38: ; preds = %25, %29
%39 = phi double [ %26, %25 ], [ %37, %29 ]
store double %39, double* %23
%40 = add nuw nsw i64 %20, 1
%41 = icmp eq i64 %40, %8
br i1 %41, label %16, label %19
42: ; preds = %19, %42
%43 = phi i64 [ %63, %42 ], [ 0, %19 ]
%44 = phi double [ %62, %42 ], [ %24, %19 ]
%45 = phi i64 [ %64, %42 ], [ 0, %19 ]
%46 = mul nsw i64 %43, %7
%47 = add nuw nsw i64 %46, %14
%48 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %47
%49 = load double, double* %48
%50 = add nuw nsw i64 %43, %21
%51 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %50
%52 = load double, double* %51
%53 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %49, double %52, double %44)
%54 = or i64 %43, 1
%55 = mul nsw i64 %54, %7
%56 = add nuw nsw i64 %55, %14
%57 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %56
%58 = load double, double* %57
%59 = add nuw nsw i64 %54, %21
%60 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %59
%61 = load double, double* %60
%62 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %58, double %61, double %53)
%63 = add nuw nsw i64 %43, 2
%64 = add i64 %45, 2
%65 = icmp eq i64 %64, %11
br i1 %65, label %25, label %42
}