void multiply_matrix_1(int *a, int *b, int *c, int N) {
  int i;
  int j;
  for (i = 0; i < N; i++) {
    for (j = 0; j < N; j++) {
      int sum = 0;
      int k;
      for (k = 0; k < N; k++) {
        sum += *((a + i * N) + k) * *((b + k * N) + j);
      }
      *((c + i * N) + j) = sum;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<multiply_matrix_1>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11e0 <multiply_matrix_1+0xe0>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11cd <multiply_matrix_1+0xcd>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11a0 <multiply_matrix_1+0xa0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
shl    $0x2,%rdx
add    %rdx,%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,4),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1147 <multiply_matrix_1+0x47>
mov    -0x28(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112d <multiply_matrix_1+0x2d>
jmp    11d2 <multiply_matrix_1+0xd2>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <multiply_matrix_1+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<multiply_matrix_1>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rdx,-0x20(%rsp)
mov    %rsi,-0x28(%rsp)
mov    %rdi,-0x30(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    125a <multiply_matrix_1+0x15a>
mov    %ecx,%eax
lea    -0x1(%rax),%rcx
mov    %rcx,-0x10(%rsp)
mov    %eax,%r10d
and    $0x3,%r10d
mov    %eax,%r9d
and    $0xfffffffc,%r9d
mov    -0x30(%rsp),%rcx
add    $0xc,%rcx
lea    0x0(,%rax,4),%r11
mov    %rax,%r14
shl    $0x4,%r14
lea    (%r11,%r11,2),%rbx
xor    %edx,%edx
jmp    117a <multiply_matrix_1+0x7a>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x18(%rsp),%rdx
add    $0x1,%rdx
add    %r11,%rcx
add    %r11,-0x30(%rsp)
cmp    %rax,%rdx
je     125a <multiply_matrix_1+0x15a>
mov    %rdx,-0x18(%rsp)
imul   %rax,%rdx
mov    -0x20(%rsp),%rsi
lea    (%rsi,%rdx,4),%rdx
mov    %rdx,-0x8(%rsp)
mov    -0x28(%rsp),%r8
xor    %r12d,%r12d
jmp    11b6 <multiply_matrix_1+0xb6>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x8(%rsp),%rdx
mov    %r15d,(%rdx,%r12,4)
add    $0x1,%r12
add    $0x4,%r8
cmp    %rax,%r12
je     1160 <multiply_matrix_1+0x60>
cmpq   $0x3,-0x10(%rsp)
jae    11d0 <multiply_matrix_1+0xd0>
xor    %edx,%edx
xor    %r15d,%r15d
jmp    121d <multiply_matrix_1+0x11d>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
xor    %edx,%edx
mov    %r8,%r13
xor    %r15d,%r15d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    0x0(%r13),%esi
imul   -0xc(%rcx,%rdx,4),%esi
add    %r15d,%esi
mov    0x0(%r13,%rax,4),%edi
imul   -0x8(%rcx,%rdx,4),%edi
add    %esi,%edi
mov    0x0(%r13,%rax,8),%esi
imul   -0x4(%rcx,%rdx,4),%esi
add    %edi,%esi
mov    0x0(%r13,%rbx,1),%r15d
imul   (%rcx,%rdx,4),%r15d
add    %esi,%r15d
add    $0x4,%rdx
add    %r14,%r13
cmp    %rdx,%r9
jne    11e0 <multiply_matrix_1+0xe0>
test   %r10,%r10
je     11a0 <multiply_matrix_1+0xa0>
mov    %rax,%rsi
imul   %rdx,%rsi
lea    (%r8,%rsi,4),%rsi
mov    -0x30(%rsp),%rdi
lea    (%rdi,%rdx,4),%rdx
xor    %edi,%edi
nopl   0x0(%rax)
mov    (%rsi),%ebp
imul   (%rdx,%rdi,4),%ebp
add    %ebp,%r15d
add    $0x1,%rdi
add    %r11,%rsi
cmp    %rdi,%r10
jne    1240 <multiply_matrix_1+0x140>
jmp    11a0 <multiply_matrix_1+0xa0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @multiply_matrix_1(i32* %0, i32* %1, i32* %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32* %1, i32** %6
store i32* %2, i32** %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %69, %4
%14 = load i32, i32* %9
%15 = load i32, i32* %8
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %72
17: ; preds = %13
store i32 0, i32* %10
br label %18
18: ; preds = %65, %17
%19 = load i32, i32* %10
%20 = load i32, i32* %8
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %68
22: ; preds = %18
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %23
23: ; preds = %51, %22
%24 = load i32, i32* %12
%25 = load i32, i32* %8
%26 = icmp slt i32 %24, %25
br i1 %26, label %27, label %54
27: ; preds = %23
%28 = load i32*, i32** %5
%29 = load i32, i32* %9
%30 = load i32, i32* %8
%31 = mul nsw i32 %29, %30
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %32
%34 = load i32, i32* %12
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = load i32*, i32** %6
%39 = load i32, i32* %12
%40 = load i32, i32* %8
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %42
%44 = load i32, i32* %10
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %43, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = mul nsw i32 %37, %47
%49 = load i32, i32* %11
%50 = add nsw i32 %49, %48
store i32 %50, i32* %11
br label %51
51: ; preds = %27
%52 = load i32, i32* %12
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %12
br label %23
54: ; preds = %23
%55 = load i32, i32* %11
%56 = load i32*, i32** %7
%57 = load i32, i32* %9
%58 = load i32, i32* %8
%59 = mul nsw i32 %57, %58
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %60
%62 = load i32, i32* %10
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
store i32 %55, i32* %64
br label %65
65: ; preds = %54
%66 = load i32, i32* %10
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %10
br label %18
68: ; preds = %18
br label %69
69: ; preds = %68
%70 = load i32, i32* %9
%71 = add nsw i32 %70, 1
store i32 %71, i32* %9
br label %13
72: ; preds = %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @multiply_matrix_1(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture writeonly %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %86
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = zext i32 %3 to i64
%9 = add nsw i64 %7, -1
%10 = and i64 %7, 3
%11 = icmp ult i64 %9, 3
%12 = and i64 %7, 4294967292
%13 = icmp eq i64 %10, 0
br label %14
14: ; preds = %83, %6
%15 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %84, %83 ]
%16 = mul nsw i64 %15, %7
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %16
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %16
br label %19
19: ; preds = %78, %14
%20 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %81, %78 ]
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %20
br i1 %11, label %60, label %22
22: ; preds = %19, %22
%23 = phi i64 [ %57, %22 ], [ 0, %19 ]
%24 = phi i32 [ %56, %22 ], [ 0, %19 ]
%25 = phi i64 [ %58, %22 ], [ 0, %19 ]
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %23
%27 = load i32, i32* %26
%28 = mul nuw nsw i64 %23, %7
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = mul nsw i32 %30, %27
%32 = add nsw i32 %31, %24
%33 = or i64 %23, 1
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = mul nuw nsw i64 %33, %7
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = mul nsw i32 %38, %35
%40 = add nsw i32 %39, %32
%41 = or i64 %23, 2
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = mul nuw nsw i64 %41, %7
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = mul nsw i32 %46, %43
%48 = add nsw i32 %47, %40
%49 = or i64 %23, 3
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = mul nsw i64 %49, %7
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = mul nsw i32 %54, %51
%56 = add nsw i32 %55, %48
%57 = add nuw nsw i64 %23, 4
%58 = add nuw i64 %25, 4
%59 = icmp eq i64 %58, %12
br i1 %59, label %60, label %22
60: ; preds = %22, %19
%61 = phi i32 [ undef, %19 ], [ %56, %22 ]
%62 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %57, %22 ]
%63 = phi i32 [ 0, %19 ], [ %56, %22 ]
br i1 %13, label %78, label %64
64: ; preds = %60, %64
%65 = phi i64 [ %75, %64 ], [ %62, %60 ]
%66 = phi i32 [ %74, %64 ], [ %63, %60 ]
%67 = phi i64 [ %76, %64 ], [ 0, %60 ]
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %65
%69 = load i32, i32* %68
%70 = mul nsw i64 %65, %7
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %70
%72 = load i32, i32* %71
%73 = mul nsw i32 %72, %69
%74 = add nsw i32 %73, %66
%75 = add nuw nsw i64 %65, 1
%76 = add i64 %67, 1
%77 = icmp eq i64 %76, %10
br i1 %77, label %78, label %64
78: ; preds = %64, %60
%79 = phi i32 [ %61, %60 ], [ %74, %64 ]
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
store i32 %79, i32* %80
%81 = add nuw nsw i64 %20, 1
%82 = icmp eq i64 %81, %8
br i1 %82, label %83, label %19
83: ; preds = %78
%84 = add nuw nsw i64 %15, 1
%85 = icmp eq i64 %84, %8
br i1 %85, label %86, label %14
86: ; preds = %83, %4
ret void
}