void matrix_multiply4x4(float *result, const float *a, const float *b) {
  int i;
  for (i = 0; i < 4; i++) {
    const float ai0 = a[(0 << 2) + i], ai1 = a[(1 << 2) + i],
                ai2 = a[(2 << 2) + i], ai3 = a[(3 << 2) + i];
    result[(0 << 2) + i] = ai0 * b[(0 << 2) + 0] + ai1 * b[(0 << 2) + 1] +
                           ai2 * b[(0 << 2) + 2] + ai3 * b[(0 << 2) + 3];
    result[(1 << 2) + i] = ai0 * b[(1 << 2) + 0] + ai1 * b[(1 << 2) + 1] +
                           ai2 * b[(1 << 2) + 2] + ai3 * b[(1 << 2) + 3];
    result[(2 << 2) + i] = ai0 * b[(2 << 2) + 0] + ai1 * b[(2 << 2) + 1] +
                           ai2 * b[(2 << 2) + 2] + ai3 * b[(2 << 2) + 3];
    result[(3 << 2) + i] = ai0 * b[(3 << 2) + 0] + ai1 * b[(3 << 2) + 1] +
                           ai2 * b[(3 << 2) + 2] + ai3 * b[(3 << 2) + 3];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_multiply4x4>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x1c(%rbp)
jge    1312 <matrix_multiply4x4+0x212>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x4,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x8,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0xc,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x2c(%rbp)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
movss  -0x24(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x28(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x10(%rax),%xmm2
movss  -0x24(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0x14(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x28(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x18(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x1c(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x4,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x20(%rax),%xmm2
movss  -0x24(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0x24(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x28(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x28(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x2c(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x8,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
movss  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x30(%rax),%xmm2
movss  -0x24(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0x34(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  -0x28(%rbp),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x38(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x3c(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0xc,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1117 <matrix_multiply4x4+0x17>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_multiply4x4>:
mov    $0xfffffffffffffffc,%rax
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movss  0x10(%rsi,%rax,4),%xmm0
movss  0x20(%rsi,%rax,4),%xmm3
movss  0x30(%rsi,%rax,4),%xmm1
movss  0x40(%rsi,%rax,4),%xmm2
movss  0x4(%rdx),%xmm4
mulss  %xmm3,%xmm4
movss  (%rdx),%xmm5
mulss  %xmm0,%xmm5
addss  %xmm4,%xmm5
movss  0x8(%rdx),%xmm4
mulss  %xmm1,%xmm4
addss  %xmm5,%xmm4
movss  0xc(%rdx),%xmm5
mulss  %xmm2,%xmm5
addss  %xmm4,%xmm5
movss  %xmm5,0x10(%rdi,%rax,4)
movss  0x14(%rdx),%xmm4
mulss  %xmm3,%xmm4
movss  0x10(%rdx),%xmm5
mulss  %xmm0,%xmm5
addss  %xmm4,%xmm5
movss  0x18(%rdx),%xmm4
mulss  %xmm1,%xmm4
addss  %xmm5,%xmm4
movss  0x1c(%rdx),%xmm5
mulss  %xmm2,%xmm5
addss  %xmm4,%xmm5
movss  %xmm5,0x20(%rdi,%rax,4)
movss  0x24(%rdx),%xmm4
mulss  %xmm3,%xmm4
movss  0x20(%rdx),%xmm5
mulss  %xmm0,%xmm5
addss  %xmm4,%xmm5
movss  0x28(%rdx),%xmm4
mulss  %xmm1,%xmm4
addss  %xmm5,%xmm4
movss  0x2c(%rdx),%xmm5
mulss  %xmm2,%xmm5
addss  %xmm4,%xmm5
movss  %xmm5,0x30(%rdi,%rax,4)
mulss  0x34(%rdx),%xmm3
mulss  0x30(%rdx),%xmm0
addss  %xmm3,%xmm0
mulss  0x38(%rdx),%xmm1
mulss  0x3c(%rdx),%xmm2
addss  %xmm0,%xmm1
addss  %xmm1,%xmm2
movss  %xmm2,0x40(%rdi,%rax,4)
inc    %rax
jne    1110 <matrix_multiply4x4+0x10>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix_multiply4x4(float* %0, float* %1, float* %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
%7 = alloca i32
%8 = alloca float
%9 = alloca float
%10 = alloca float
%11 = alloca float
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store float* %2, float** %6
store i32 0, i32* %7
br label %12
12: ; preds = %140, %3
%13 = load i32, i32* %7
%14 = icmp slt i32 %13, 4
br i1 %14, label %15, label %143
15: ; preds = %12
%16 = load float*, float** %5
%17 = load i32, i32* %7
%18 = add nsw i32 0, %17
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds float, float* %16, i64 %19
%21 = load float, float* %20
store float %21, float* %8
%22 = load float*, float** %5
%23 = load i32, i32* %7
%24 = add nsw i32 4, %23
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 %25
%27 = load float, float* %26
store float %27, float* %9
%28 = load float*, float** %5
%29 = load i32, i32* %7
%30 = add nsw i32 8, %29
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds float, float* %28, i64 %31
%33 = load float, float* %32
store float %33, float* %10
%34 = load float*, float** %5
%35 = load i32, i32* %7
%36 = add nsw i32 12, %35
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds float, float* %34, i64 %37
%39 = load float, float* %38
store float %39, float* %11
%40 = load float, float* %8
%41 = load float*, float** %6
%42 = getelementptr inbounds float, float* %41, i64 0
%43 = load float, float* %42
%44 = load float, float* %9
%45 = load float*, float** %6
%46 = getelementptr inbounds float, float* %45, i64 1
%47 = load float, float* %46
%48 = fmul float %44, %47
%49 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %40, float %43, float %48)
%50 = load float, float* %10
%51 = load float*, float** %6
%52 = getelementptr inbounds float, float* %51, i64 2
%53 = load float, float* %52
%54 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %50, float %53, float %49)
%55 = load float, float* %11
%56 = load float*, float** %6
%57 = getelementptr inbounds float, float* %56, i64 3
%58 = load float, float* %57
%59 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %55, float %58, float %54)
%60 = load float*, float** %4
%61 = load i32, i32* %7
%62 = add nsw i32 0, %61
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds float, float* %60, i64 %63
store float %59, float* %64
%65 = load float, float* %8
%66 = load float*, float** %6
%67 = getelementptr inbounds float, float* %66, i64 4
%68 = load float, float* %67
%69 = load float, float* %9
%70 = load float*, float** %6
%71 = getelementptr inbounds float, float* %70, i64 5
%72 = load float, float* %71
%73 = fmul float %69, %72
%74 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %65, float %68, float %73)
%75 = load float, float* %10
%76 = load float*, float** %6
%77 = getelementptr inbounds float, float* %76, i64 6
%78 = load float, float* %77
%79 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %75, float %78, float %74)
%80 = load float, float* %11
%81 = load float*, float** %6
%82 = getelementptr inbounds float, float* %81, i64 7
%83 = load float, float* %82
%84 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %80, float %83, float %79)
%85 = load float*, float** %4
%86 = load i32, i32* %7
%87 = add nsw i32 4, %86
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds float, float* %85, i64 %88
store float %84, float* %89
%90 = load float, float* %8
%91 = load float*, float** %6
%92 = getelementptr inbounds float, float* %91, i64 8
%93 = load float, float* %92
%94 = load float, float* %9
%95 = load float*, float** %6
%96 = getelementptr inbounds float, float* %95, i64 9
%97 = load float, float* %96
%98 = fmul float %94, %97
%99 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %90, float %93, float %98)
%100 = load float, float* %10
%101 = load float*, float** %6
%102 = getelementptr inbounds float, float* %101, i64 10
%103 = load float, float* %102
%104 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %100, float %103, float %99)
%105 = load float, float* %11
%106 = load float*, float** %6
%107 = getelementptr inbounds float, float* %106, i64 11
%108 = load float, float* %107
%109 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %105, float %108, float %104)
%110 = load float*, float** %4
%111 = load i32, i32* %7
%112 = add nsw i32 8, %111
%113 = sext i32 %112 to i64
%114 = getelementptr inbounds float, float* %110, i64 %113
store float %109, float* %114
%115 = load float, float* %8
%116 = load float*, float** %6
%117 = getelementptr inbounds float, float* %116, i64 12
%118 = load float, float* %117
%119 = load float, float* %9
%120 = load float*, float** %6
%121 = getelementptr inbounds float, float* %120, i64 13
%122 = load float, float* %121
%123 = fmul float %119, %122
%124 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %115, float %118, float %123)
%125 = load float, float* %10
%126 = load float*, float** %6
%127 = getelementptr inbounds float, float* %126, i64 14
%128 = load float, float* %127
%129 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %125, float %128, float %124)
%130 = load float, float* %11
%131 = load float*, float** %6
%132 = getelementptr inbounds float, float* %131, i64 15
%133 = load float, float* %132
%134 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %130, float %133, float %129)
%135 = load float*, float** %4
%136 = load i32, i32* %7
%137 = add nsw i32 12, %136
%138 = sext i32 %137 to i64
%139 = getelementptr inbounds float, float* %135, i64 %138
store float %134, float* %139
br label %140
140: ; preds = %15
%141 = load i32, i32* %7
%142 = add nsw i32 %141, 1
store i32 %142, i32* %7
br label %12
143: ; preds = %12
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_multiply4x4(float* nocapture writeonly %0, float* nocapture %1, float* nocapture %2) {
%4 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 1
%5 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 2
%6 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 3
%7 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 4
%8 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 5
%9 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 6
%10 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 7
%11 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 8
%12 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 9
%13 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 10
%14 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 11
%15 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 12
%16 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 13
%17 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 14
%18 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 15
br label %19
19: ; preds = %3, %19
%20 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %68, %19 ]
%21 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %20
%22 = load float, float* %21
%23 = add nuw nsw i64 %20, 4
%24 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %23
%25 = load float, float* %24
%26 = add nuw nsw i64 %20, 8
%27 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %26
%28 = load float, float* %27
%29 = add nuw nsw i64 %20, 12
%30 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %29
%31 = load float, float* %30
%32 = load float, float* %2
%33 = load float, float* %4
%34 = fmul float %25, %33
%35 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %22, float %32, float %34)
%36 = load float, float* %5
%37 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %28, float %36, float %35)
%38 = load float, float* %6
%39 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %31, float %38, float %37)
%40 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %20
store float %39, float* %40
%41 = load float, float* %7
%42 = load float, float* %8
%43 = fmul float %25, %42
%44 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %22, float %41, float %43)
%45 = load float, float* %9
%46 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %28, float %45, float %44)
%47 = load float, float* %10
%48 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %31, float %47, float %46)
%49 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %23
store float %48, float* %49
%50 = load float, float* %11
%51 = load float, float* %12
%52 = fmul float %25, %51
%53 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %22, float %50, float %52)
%54 = load float, float* %13
%55 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %28, float %54, float %53)
%56 = load float, float* %14
%57 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %31, float %56, float %55)
%58 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %26
store float %57, float* %58
%59 = load float, float* %15
%60 = load float, float* %16
%61 = fmul float %25, %60
%62 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %22, float %59, float %61)
%63 = load float, float* %17
%64 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %28, float %63, float %62)
%65 = load float, float* %18
%66 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %31, float %65, float %64)
%67 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %29
store float %66, float* %67
%68 = add nuw nsw i64 %20, 1
%69 = icmp eq i64 %68, 4
br i1 %69, label %70, label %19
70: ; preds = %19
ret void
}