int PtoX(double P1[], double P2[], double pi[], double X[]) {
  int i, j, k;
  for (i = 0; i < 4; i++)
    for (j = 0; j < 4; j++)
      for (k = 0, X[i * 4 + j] = 0.0; k < 4; k++) {
        X[i * 4 + j] += pi[k] * P1[k * 4 + i] * P2[k * 4 + j];
      }
  return (0);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<PtoX>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x24(%rbp)
jge    11ec <PtoX+0xec>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x28(%rbp)
jge    11d9 <PtoX+0xd9>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
cmpl   $0x4,-0x2c(%rbp)
jge    11c6 <PtoX+0xc6>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1155 <PtoX+0x55>
jmp    11cb <PtoX+0xcb>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    112c <PtoX+0x2c>
jmp    11de <PtoX+0xde>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111b <PtoX+0x1b>
xor    %eax,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<PtoX>:
xor    %eax,%eax
xorpd  %xmm0,%xmm0
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movq   $0x0,(%rcx,%rax,4)
movsd  (%rdx),%xmm1
mulsd  (%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  (%rsi),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rcx,%rax,4)
movsd  0x8(%rdx),%xmm2
mulsd  0x20(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x20(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,(%rcx,%rax,4)
movsd  0x10(%rdx),%xmm1
mulsd  0x40(%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  0x40(%rsi),%xmm1
addsd  %xmm2,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rcx,%rax,4)
movsd  0x18(%rdx),%xmm2
mulsd  0x60(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x60(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,(%rcx,%rax,4)
movq   $0x0,0x8(%rcx,%rax,4)
movsd  (%rdx),%xmm1
mulsd  (%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  0x8(%rsi),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,0x8(%rcx,%rax,4)
movsd  0x8(%rdx),%xmm2
mulsd  0x20(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x28(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,0x8(%rcx,%rax,4)
movsd  0x10(%rdx),%xmm1
mulsd  0x40(%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  0x48(%rsi),%xmm1
addsd  %xmm2,%xmm1
movsd  %xmm1,0x8(%rcx,%rax,4)
movsd  0x18(%rdx),%xmm2
mulsd  0x60(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x68(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,0x8(%rcx,%rax,4)
movq   $0x0,0x10(%rcx,%rax,4)
movsd  (%rdx),%xmm1
mulsd  (%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  0x10(%rsi),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,0x10(%rcx,%rax,4)
movsd  0x8(%rdx),%xmm2
mulsd  0x20(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x30(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,0x10(%rcx,%rax,4)
movsd  0x10(%rdx),%xmm1
mulsd  0x40(%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  0x50(%rsi),%xmm1
addsd  %xmm2,%xmm1
movsd  %xmm1,0x10(%rcx,%rax,4)
movsd  0x18(%rdx),%xmm2
mulsd  0x60(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x70(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,0x10(%rcx,%rax,4)
movq   $0x0,0x18(%rcx,%rax,4)
movsd  (%rdx),%xmm1
mulsd  (%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  0x18(%rsi),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,0x18(%rcx,%rax,4)
movsd  0x8(%rdx),%xmm2
mulsd  0x20(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x38(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,0x18(%rcx,%rax,4)
movsd  0x10(%rdx),%xmm1
mulsd  0x40(%rdi,%rax,1),%xmm1
mulsd  0x58(%rsi),%xmm1
addsd  %xmm2,%xmm1
movsd  %xmm1,0x18(%rcx,%rax,4)
movsd  0x18(%rdx),%xmm2
mulsd  0x60(%rdi,%rax,1),%xmm2
mulsd  0x78(%rsi),%xmm2
addsd  %xmm1,%xmm2
movsd  %xmm2,0x18(%rcx,%rax,4)
add    $0x8,%rax
cmp    $0x20,%rax
jne    1110 <PtoX+0x10>
xor    %eax,%eax
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @PtoX(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double* nocapture %2, double* nocapture %3) {
%5 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 1
%6 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 4
%7 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 2
%8 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 8
%9 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 3
%10 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 12
%11 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 1
%12 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 5
%13 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 9
%14 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 13
%15 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 2
%16 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 6
%17 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 10
%18 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 14
%19 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 3
%20 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 7
%21 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 11
%22 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 15
br label %23
23: ; preds = %4, %23
%24 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %120, %23 ]
%25 = shl nsw i64 %24, 2
%26 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %25
store double 0.000000e+00, double* %26
%27 = load double, double* %2
%28 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %24
%29 = load double, double* %28
%30 = fmul double %27, %29
%31 = load double, double* %1
%32 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %30, double %31, double 0.000000e+00)
store double %32, double* %26
%33 = load double, double* %5
%34 = add nuw nsw i64 %24, 4
%35 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %34
%36 = load double, double* %35
%37 = fmul double %33, %36
%38 = load double, double* %6
%39 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %37, double %38, double %32)
store double %39, double* %26
%40 = load double, double* %7
%41 = add nuw nsw i64 %24, 8
%42 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %41
%43 = load double, double* %42
%44 = fmul double %40, %43
%45 = load double, double* %8
%46 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %44, double %45, double %39)
store double %46, double* %26
%47 = load double, double* %9
%48 = add nuw nsw i64 %24, 12
%49 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %48
%50 = load double, double* %49
%51 = fmul double %47, %50
%52 = load double, double* %10
%53 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %51, double %52, double %46)
store double %53, double* %26
%54 = or i64 %25, 1
%55 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %54
store double 0.000000e+00, double* %55
%56 = load double, double* %2
%57 = load double, double* %28
%58 = fmul double %56, %57
%59 = load double, double* %11
%60 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %58, double %59, double 0.000000e+00)
store double %60, double* %55
%61 = load double, double* %5
%62 = load double, double* %35
%63 = fmul double %61, %62
%64 = load double, double* %12
%65 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %63, double %64, double %60)
store double %65, double* %55
%66 = load double, double* %7
%67 = load double, double* %42
%68 = fmul double %66, %67
%69 = load double, double* %13
%70 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %68, double %69, double %65)
store double %70, double* %55
%71 = load double, double* %9
%72 = load double, double* %49
%73 = fmul double %71, %72
%74 = load double, double* %14
%75 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %73, double %74, double %70)
store double %75, double* %55
%76 = or i64 %25, 2
%77 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %76
store double 0.000000e+00, double* %77
%78 = load double, double* %2
%79 = load double, double* %28
%80 = fmul double %78, %79
%81 = load double, double* %15
%82 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %80, double %81, double 0.000000e+00)
store double %82, double* %77
%83 = load double, double* %5
%84 = load double, double* %35
%85 = fmul double %83, %84
%86 = load double, double* %16
%87 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %85, double %86, double %82)
store double %87, double* %77
%88 = load double, double* %7
%89 = load double, double* %42
%90 = fmul double %88, %89
%91 = load double, double* %17
%92 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %90, double %91, double %87)
store double %92, double* %77
%93 = load double, double* %9
%94 = load double, double* %49
%95 = fmul double %93, %94
%96 = load double, double* %18
%97 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %95, double %96, double %92)
store double %97, double* %77
%98 = or i64 %25, 3
%99 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %98
store double 0.000000e+00, double* %99
%100 = load double, double* %2
%101 = load double, double* %28
%102 = fmul double %100, %101
%103 = load double, double* %19
%104 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %102, double %103, double 0.000000e+00)
store double %104, double* %99
%105 = load double, double* %5
%106 = load double, double* %35
%107 = fmul double %105, %106
%108 = load double, double* %20
%109 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %107, double %108, double %104)
store double %109, double* %99
%110 = load double, double* %7
%111 = load double, double* %42
%112 = fmul double %110, %111
%113 = load double, double* %21
%114 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %112, double %113, double %109)
store double %114, double* %99
%115 = load double, double* %9
%116 = load double, double* %49
%117 = fmul double %115, %116
%118 = load double, double* %22
%119 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %117, double %118, double %114)
store double %119, double* %99
%120 = add nuw nsw i64 %24, 1
%121 = icmp eq i64 %120, 4
br i1 %121, label %122, label %23
122: ; preds = %23
ret i32 0
}