void dgemm_opt(double *a, double *b, double *c, int n, int m, int q) {
  for (int i = 0; i < n * q; i++)
    c[i] = 0;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    for (int k = 0; k < m; k++) {
      for (int j = 0; j < q; j++)
        c[i * q + j] += a[i * m + k] * b[k * q + j];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<dgemm_opt>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
mov    %r9d,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1152 <dgemm_opt+0x52>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1122 <dgemm_opt+0x22>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    120e <dgemm_opt+0x10e>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11fb <dgemm_opt+0xfb>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    11e8 <dgemm_opt+0xe8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    117f <dgemm_opt+0x7f>
jmp    11ed <dgemm_opt+0xed>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    116c <dgemm_opt+0x6c>
jmp    1200 <dgemm_opt+0x100>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1159 <dgemm_opt+0x59>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<dgemm_opt>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x98,%rsp
mov    %r9d,%ebx
mov    %r8d,(%rsp)
mov    %ecx,%r13d
mov    %rdx,%r14
mov    %rsi,0x8(%rsp)
mov    %rdi,%rbp
mov    %r9d,%eax
imul   %ecx,%eax
test   %eax,%eax
jle    1150 <dgemm_opt+0x40>
mov    %eax,%edx
shl    $0x3,%rdx
mov    %r14,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
mov    %r14,0x18(%rsp)
test   %r13d,%r13d
jle    1423 <dgemm_opt+0x313>
movslq %ebx,%rcx
movslq (%rsp),%rax
mov    %r13d,%edx
mov    %rdx,0x40(%rsp)
mov    %rax,0x38(%rsp)
mov    %eax,%eax
mov    %rax,0x90(%rsp)
mov    %ecx,%edi
mov    %edi,%eax
and    $0xfffffffc,%eax
mov    %rax,0x48(%rsp)
mov    %rdi,%rax
neg    %rax
mov    %rax,0x70(%rsp)
mov    0x8(%rsp),%rax
add    $0x10,%rax
mov    %rax,0x30(%rsp)
mov    %rcx,0x20(%rsp)
lea    0x0(,%rcx,8),%rax
mov    %rax,0x28(%rsp)
mov    0x18(%rsp),%rax
lea    0x10(%rax),%rdx
lea    0x0(,%rdi,8),%r8
and    $0xffffffffffffffe0,%r8
lea    0x8(%rax),%r10
xor    %eax,%eax
mov    %rax,0x10(%rsp)
mov    %ebx,0x4(%rsp)
jmp    1207 <dgemm_opt+0xf7>
nopl   0x0(%rax)
mov    0x10(%rsp),%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    0x28(%rsp),%rax
add    %rax,%rdx
add    %rax,%r10
mov    %rcx,%rax
mov    %rcx,0x10(%rsp)
cmp    0x40(%rsp),%rcx
je     1423 <dgemm_opt+0x313>
cmpl   $0x0,(%rsp)
jle    11e0 <dgemm_opt+0xd0>
mov    0x10(%rsp),%rcx
mov    %rcx,%rsi
imul   0x20(%rsp),%rsi
lea    (%rsi,%rdi,1),%rax
imul   0x38(%rsp),%rcx
mov    %rcx,0x88(%rsp)
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,0x68(%rsp)
mov    0x18(%rsp),%rcx
mov    %rsi,0x50(%rsp)
lea    (%rcx,%rsi,8),%rsi
mov    %rsi,0x60(%rsp)
lea    (%rcx,%rax,8),%rax
mov    %rax,0x58(%rsp)
mov    0x8(%rsp),%r12
mov    0x30(%rsp),%r13
xor    %eax,%eax
jmp    127d <dgemm_opt+0x16d>
add    $0x1,%rax
mov    0x28(%rsp),%rcx
add    %rcx,%r13
add    %rcx,%r12
cmp    0x90(%rsp),%rax
je     11e0 <dgemm_opt+0xd0>
test   %ebx,%ebx
jle    1260 <dgemm_opt+0x150>
mov    0x88(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%rax,1),%r15
mov    %rax,%r11
imul   0x20(%rsp),%r11
cmp    $0x4,%ebx
jae    12b0 <dgemm_opt+0x1a0>
xor    %r9d,%r9d
jmp    1390 <dgemm_opt+0x280>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    0x68(%rsp),%rcx
add    %rax,%rcx
lea    (%r11,%rdi,1),%r14
lea    0x0(%rbp,%r15,8),%rsi
mov    %rsi,0x78(%rsp)
lea    0x0(%rbp,%rcx,8),%r9
mov    0x8(%rsp),%rsi
lea    (%rsi,%r11,8),%rcx
mov    %rcx,0x80(%rsp)
lea    (%rsi,%r14,8),%rbx
mov    0x60(%rsp),%rcx
cmp    %r9,%rcx
setb   %r14b
mov    0x58(%rsp),%rsi
cmp    %rsi,0x78(%rsp)
setb   %r9b
cmp    %rbx,%rcx
setb   %bl
cmp    %rsi,0x80(%rsp)
setb   %sil
test   %r9b,%r14b
jne    1380 <dgemm_opt+0x270>
mov    $0x0,%r9d
and    %sil,%bl
mov    0x4(%rsp),%ebx
jne    1390 <dgemm_opt+0x280>
movsd  0x0(%rbp,%r15,8),%xmm0
unpcklpd %xmm0,%xmm0
xor    %esi,%esi
nopl   (%rax)
movupd -0x10(%r13,%rsi,1),%xmm1
movupd 0x0(%r13,%rsi,1),%xmm2
movupd -0x10(%rdx,%rsi,1),%xmm3
movupd (%rdx,%rsi,1),%xmm4
mulpd  %xmm0,%xmm1
addpd  %xmm3,%xmm1
mulpd  %xmm0,%xmm2
addpd  %xmm4,%xmm2
movupd %xmm1,-0x10(%rdx,%rsi,1)
movupd %xmm2,(%rdx,%rsi,1)
add    $0x20,%rsi
cmp    %rsi,%r8
jne    1330 <dgemm_opt+0x220>
mov    0x48(%rsp),%rcx
mov    %rcx,%r9
cmp    %rdi,%rcx
je     1260 <dgemm_opt+0x150>
jmp    1390 <dgemm_opt+0x280>
xor    %r9d,%r9d
mov    0x4(%rsp),%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r9,%r14
test   $0x1,%dil
je     13cc <dgemm_opt+0x2bc>
movsd  0x0(%rbp,%r15,8),%xmm0
add    %r9,%r11
mov    0x50(%rsp),%rcx
add    %r9,%rcx
mov    0x8(%rsp),%rsi
mulsd  (%rsi,%r11,8),%xmm0
mov    0x18(%rsp),%rsi
addsd  (%rsi,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rsi,%rcx,8)
mov    %r9,%r14
or     $0x1,%r14
not    %r9
cmp    0x70(%rsp),%r9
je     1260 <dgemm_opt+0x150>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  0x0(%rbp,%r15,8),%xmm0
mulsd  (%r12,%r14,8),%xmm0
addsd  -0x8(%r10,%r14,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x8(%r10,%r14,8)
movsd  0x0(%rbp,%r15,8),%xmm0
mulsd  0x8(%r12,%r14,8),%xmm0
addsd  (%r10,%r14,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%r10,%r14,8)
add    $0x2,%r14
cmp    %r14,%rdi
jne    13e0 <dgemm_opt+0x2d0>
jmp    1260 <dgemm_opt+0x150>
add    $0x98,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @dgemm_opt(double* %0, double* %1, double* %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = alloca double*
%8 = alloca double*
%9 = alloca double*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store double* %0, double** %7
store double* %1, double** %8
store double* %2, double** %9
store i32 %3, i32* %10
store i32 %4, i32* %11
store i32 %5, i32* %12
store i32 0, i32* %13
br label %17
17: ; preds = %28, %6
%18 = load i32, i32* %13
%19 = load i32, i32* %10
%20 = load i32, i32* %12
%21 = mul nsw i32 %19, %20
%22 = icmp slt i32 %18, %21
br i1 %22, label %23, label %31
23: ; preds = %17
%24 = load double*, double** %9
%25 = load i32, i32* %13
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds double, double* %24, i64 %26
store double 0.000000e+00, double* %27
br label %28
28: ; preds = %23
%29 = load i32, i32* %13
%30 = add nsw i32 %29, 1
store i32 %30, i32* %13
br label %17
31: ; preds = %17
store i32 0, i32* %14
br label %32
32: ; preds = %83, %31
%33 = load i32, i32* %14
%34 = load i32, i32* %10
%35 = icmp slt i32 %33, %34
br i1 %35, label %36, label %86
36: ; preds = %32
store i32 0, i32* %15
br label %37
37: ; preds = %79, %36
%38 = load i32, i32* %15
%39 = load i32, i32* %11
%40 = icmp slt i32 %38, %39
br i1 %40, label %41, label %82
41: ; preds = %37
store i32 0, i32* %16
br label %42
42: ; preds = %75, %41
%43 = load i32, i32* %16
%44 = load i32, i32* %12
%45 = icmp slt i32 %43, %44
br i1 %45, label %46, label %78
46: ; preds = %42
%47 = load double*, double** %7
%48 = load i32, i32* %14
%49 = load i32, i32* %11
%50 = mul nsw i32 %48, %49
%51 = load i32, i32* %15
%52 = add nsw i32 %50, %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds double, double* %47, i64 %53
%55 = load double, double* %54
%56 = load double*, double** %8
%57 = load i32, i32* %15
%58 = load i32, i32* %12
%59 = mul nsw i32 %57, %58
%60 = load i32, i32* %16
%61 = add nsw i32 %59, %60
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds double, double* %56, i64 %62
%64 = load double, double* %63
%65 = load double*, double** %9
%66 = load i32, i32* %14
%67 = load i32, i32* %12
%68 = mul nsw i32 %66, %67
%69 = load i32, i32* %16
%70 = add nsw i32 %68, %69
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds double, double* %65, i64 %71
%73 = load double, double* %72
%74 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %55, double %64, double %73)
store double %74, double* %72
br label %75
75: ; preds = %46
%76 = load i32, i32* %16
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %16
br label %42
78: ; preds = %42
br label %79
79: ; preds = %78
%80 = load i32, i32* %15
%81 = add nsw i32 %80, 1
store i32 %81, i32* %15
br label %37
82: ; preds = %37
br label %83
83: ; preds = %82
%84 = load i32, i32* %14
%85 = add nsw i32 %84, 1
store i32 %85, i32* %14
br label %32
86: ; preds = %32
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @dgemm_opt(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double* nocapture %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = mul i32 %5, %3
%8 = icmp sgt i32 %7, 0
br i1 %8, label %9, label %13
9: ; preds = %6
%10 = bitcast double* %2 to i8*
%11 = zext i32 %7 to i64
%12 = shl nuw nsw i64 %11, 3
br label %13
13: ; preds = %9, %6
%14 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %14, label %15, label %40
15: ; preds = %13
%16 = icmp sgt i32 %4, 0
%17 = icmp sgt i32 %5, 0
%18 = sext i32 %5 to i64
%19 = sext i32 %4 to i64
%20 = zext i32 %3 to i64
%21 = zext i32 %4 to i64
%22 = zext i32 %5 to i64
%23 = icmp ult i32 %5, 4
%24 = and i64 %22, 4294967292
%25 = icmp eq i64 %24, %22
%26 = and i64 %22, 1
%27 = icmp eq i64 %26, 0
%28 = sub nsw i64 0, %22
br label %29
29: ; preds = %15, %108
%30 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %109, %108 ]
%31 = mul i64 %30, %18
%32 = getelementptr double, double* %2, i64 %31
%33 = add i64 %31, %22
%34 = getelementptr double, double* %2, i64 %33
%35 = mul i64 %30, %19
%36 = add i64 %35, 1
br i1 %16, label %37, label %108
37: ; preds = %29
%38 = mul nsw i64 %30, %19
%39 = mul nsw i64 %30, %18
br label %41
40: ; preds = %108, %13
ret void
41: ; preds = %37, %111
%42 = phi i64 [ 0, %37 ], [ %112, %111 ]
%43 = add i64 %35, %42
%44 = getelementptr double, double* %0, i64 %43
%45 = add i64 %36, %42
%46 = getelementptr double, double* %0, i64 %45
%47 = mul i64 %42, %18
%48 = getelementptr double, double* %1, i64 %47
%49 = add i64 %47, %22
%50 = getelementptr double, double* %1, i64 %49
br i1 %17, label %51, label %111
51: ; preds = %41
%52 = add nsw i64 %42, %38
%53 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %52
%54 = mul nsw i64 %42, %18
br i1 %23, label %92, label %55
55: ; preds = %51
%56 = icmp ult double* %32, %46
%57 = icmp ult double* %44, %34
%58 = and i1 %56, %57
%59 = icmp ult double* %32, %50
%60 = icmp ult double* %48, %34
%61 = and i1 %59, %60
%62 = or i1 %58, %61
br i1 %62, label %92, label %63
63: ; preds = %55
%64 = load double, double* %53
%65 = insertelement <2 x double> poison, double %64, i64 0
%66 = shufflevector <2 x double> %65, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%67 = insertelement <2 x double> poison, double %64, i64 0
%68 = shufflevector <2 x double> %67, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
br label %69
69: ; preds = %69, %63
%70 = phi i64 [ 0, %63 ], [ %89, %69 ]
%71 = add nsw i64 %70, %54
%72 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %71
%73 = bitcast double* %72 to <2 x double>*
%74 = load <2 x double>, <2 x double>* %73
%75 = getelementptr inbounds double, double* %72, i64 2
%76 = bitcast double* %75 to <2 x double>*
%77 = load <2 x double>, <2 x double>* %76
%78 = add nsw i64 %70, %39
%79 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %78
%80 = bitcast double* %79 to <2 x double>*
%81 = load <2 x double>, <2 x double>* %80
%82 = getelementptr inbounds double, double* %79, i64 2
%83 = bitcast double* %82 to <2 x double>*
%84 = load <2 x double>, <2 x double>* %83
%85 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %66, <2 x double> %74, <2 x double> %81)
%86 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %68, <2 x double> %77, <2 x double> %84)
%87 = bitcast double* %79 to <2 x double>*
store <2 x double> %85, <2 x double>* %87
%88 = bitcast double* %82 to <2 x double>*
store <2 x double> %86, <2 x double>* %88
%89 = add nuw i64 %70, 4
%90 = icmp eq i64 %89, %24
br i1 %90, label %91, label %69
91: ; preds = %69
br i1 %25, label %111, label %92
92: ; preds = %55, %51, %91
%93 = phi i64 [ 0, %55 ], [ 0, %51 ], [ %24, %91 ]
%94 = xor i64 %93, -1
br i1 %27, label %105, label %95
95: ; preds = %92
%96 = load double, double* %53
%97 = add nsw i64 %93, %54
%98 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %97
%99 = load double, double* %98
%100 = add nsw i64 %93, %39
%101 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %100
%102 = load double, double* %101
%103 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %96, double %99, double %102)
store double %103, double* %101
%104 = or i64 %93, 1
br label %105
105: ; preds = %95, %92
%106 = phi i64 [ %93, %92 ], [ %104, %95 ]
%107 = icmp eq i64 %94, %28
br i1 %107, label %111, label %114
108: ; preds = %111, %29
%109 = add nuw nsw i64 %30, 1
%110 = icmp eq i64 %109, %20
br i1 %110, label %40, label %29
111: ; preds = %105, %114, %91, %41
%112 = add nuw nsw i64 %42, 1
%113 = icmp eq i64 %112, %21
br i1 %113, label %108, label %41
114: ; preds = %105, %114
%115 = phi i64 [ %133, %114 ], [ %106, %105 ]
%116 = load double, double* %53
%117 = add nsw i64 %115, %54
%118 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %117
%119 = load double, double* %118
%120 = add nsw i64 %115, %39
%121 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %120
%122 = load double, double* %121
%123 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %116, double %119, double %122)
store double %123, double* %121
%124 = add nuw nsw i64 %115, 1
%125 = load double, double* %53
%126 = add nsw i64 %124, %54
%127 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %126
%128 = load double, double* %127
%129 = add nsw i64 %124, %39
%130 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %129
%131 = load double, double* %130
%132 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %125, double %128, double %131)
store double %132, double* %130
%133 = add nuw nsw i64 %115, 2
%134 = icmp eq i64 %133, %22
br i1 %134, label %111, label %114
}