void get_cov_mat(int natom, float **crd, float **ref, int index_c[],
                 int index_r[], float covmat[9]) {
  int i = 0, j = 0, k = 0, l = 0;
  for (i = 0; i < 3; i++) {
    for (j = 0; j < 3; j++) {
      covmat[i + 3 * j] = 0.f;
      l = 0;
      for (k = 0; k < natom; k++) {
        if ((!index_c[k]) && (!index_r[k]))
          continue;
        else if ((!index_c[k]) && index_r[k]) {
          l++;
        } else if (index_c[k]) {
          covmat[i + 3 * j] += crd[l][i] * ref[l][j];
          l++;
        }
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<get_cov_mat>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
mov    %r9,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
movl   $0x0,-0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x34(%rbp)
jge    1290 <get_cov_mat+0x190>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x38(%rbp)
jge    127d <get_cov_mat+0x17d>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
imul   $0x3,-0x38(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x0,-0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    126a <get_cov_mat+0x16a>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jne    11b4 <get_cov_mat+0xb4>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jne    11b4 <get_cov_mat+0xb4>
jmp    125c <get_cov_mat+0x15c>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jne    11e6 <get_cov_mat+0xe6>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
je     11e6 <get_cov_mat+0xe6>
mov    -0x40(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
jmp    1252 <get_cov_mat+0x152>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
je     124d <get_cov_mat+0x14d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
imul   $0x3,-0x38(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x40(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
jmp    1252 <get_cov_mat+0x152>
jmp    1257 <get_cov_mat+0x157>
jmp    125c <get_cov_mat+0x15c>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    117f <get_cov_mat+0x7f>
jmp    126f <get_cov_mat+0x16f>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    114f <get_cov_mat+0x4f>
jmp    1282 <get_cov_mat+0x182>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    113e <get_cov_mat+0x3e>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<get_cov_mat>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
mov    %edi,%r10d
xor    %r11d,%r11d
jmp    1130 <get_cov_mat+0x30>
nopl   0x0(%rax)
movl   $0x0,0xc(%r9,%r11,4)
movl   $0x0,0x18(%r9,%r11,4)
add    $0x1,%r11
cmp    $0x3,%r11
je     1279 <get_cov_mat+0x179>
movl   $0x0,(%r9,%r11,4)
test   %edi,%edi
jle    1110 <get_cov_mat+0x10>
xor    %eax,%eax
xorps  %xmm0,%xmm0
xor    %ebx,%ebx
jmp    1181 <get_cov_mat+0x81>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %ebx,%r14d
mov    (%rsi,%r14,8),%rbp
movss  0x0(%rbp,%r11,4),%xmm1
mov    (%rdx,%r14,8),%rbp
mulss  0x0(%rbp),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%r9,%r11,4)
mov    $0x1,%ebp
add    %ebp,%ebx
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r10
je     11a0 <get_cov_mat+0xa0>
cmpl   $0x0,(%rcx,%rax,4)
jne    1150 <get_cov_mat+0x50>
xor    %ebp,%ebp
cmpl   $0x0,(%r8,%rax,4)
setne  %bpl
jmp    1176 <get_cov_mat+0x76>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movl   $0x0,0xc(%r9,%r11,4)
test   %edi,%edi
jle    1119 <get_cov_mat+0x19>
xor    %eax,%eax
xorps  %xmm0,%xmm0
xor    %ebx,%ebx
jmp    11d6 <get_cov_mat+0xd6>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %ebp,%ebp
cmpl   $0x0,(%r8,%rax,4)
setne  %bpl
add    %ebp,%ebx
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r10
je     1210 <get_cov_mat+0x110>
cmpl   $0x0,(%rcx,%rax,4)
je     11c0 <get_cov_mat+0xc0>
mov    %ebx,%r14d
mov    (%rsi,%r14,8),%rbp
movss  0x0(%rbp,%r11,4),%xmm1
mov    (%rdx,%r14,8),%rbp
mulss  0x4(%rbp),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0xc(%r9,%r11,4)
mov    $0x1,%ebp
jmp    11cb <get_cov_mat+0xcb>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movl   $0x0,0x18(%r9,%r11,4)
test   %edi,%edi
jle    1122 <get_cov_mat+0x22>
xor    %eax,%eax
xorps  %xmm0,%xmm0
xor    %ebx,%ebx
jmp    124a <get_cov_mat+0x14a>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %ebp,%ebp
cmpl   $0x0,(%r8,%rax,4)
setne  %bpl
add    %ebp,%ebx
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r10
je     1122 <get_cov_mat+0x22>
cmpl   $0x0,(%rcx,%rax,4)
je     1230 <get_cov_mat+0x130>
mov    %ebx,%r14d
mov    (%rsi,%r14,8),%rbp
movss  0x0(%rbp,%r11,4),%xmm1
mov    (%rdx,%r14,8),%rbp
mulss  0x8(%rbp),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x18(%r9,%r11,4)
mov    $0x1,%ebp
jmp    123b <get_cov_mat+0x13b>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @get_cov_mat(i32 %0, float** %1, float** %2, i32* %3, i32* %4, float* %5) {
%7 = alloca i32
%8 = alloca float**
%9 = alloca float**
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32*
%12 = alloca float*
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i32 %0, i32* %7
store float** %1, float*** %8
store float** %2, float*** %9
store i32* %3, i32** %10
store i32* %4, i32** %11
store float* %5, float** %12
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %14
store i32 0, i32* %15
store i32 0, i32* %16
store i32 0, i32* %13
br label %17
17: ; preds = %116, %6
%18 = load i32, i32* %13
%19 = icmp slt i32 %18, 3
br i1 %19, label %20, label %119
20: ; preds = %17
store i32 0, i32* %14
br label %21
21: ; preds = %112, %20
%22 = load i32, i32* %14
%23 = icmp slt i32 %22, 3
br i1 %23, label %24, label %115
24: ; preds = %21
%25 = load float*, float** %12
%26 = load i32, i32* %13
%27 = load i32, i32* %14
%28 = mul nsw i32 3, %27
%29 = add nsw i32 %26, %28
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds float, float* %25, i64 %30
store float 0.000000e+00, float* %31
store i32 0, i32* %16
store i32 0, i32* %15
br label %32
32: ; preds = %108, %24
%33 = load i32, i32* %15
%34 = load i32, i32* %7
%35 = icmp slt i32 %33, %34
br i1 %35, label %36, label %111
36: ; preds = %32
%37 = load i32*, i32** %10
%38 = load i32, i32* %15
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = icmp ne i32 %41, 0
br i1 %42, label %51, label %43
43: ; preds = %36
%44 = load i32*, i32** %11
%45 = load i32, i32* %15
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = icmp ne i32 %48, 0
br i1 %49, label %51, label %50
50: ; preds = %43
br label %108
51: ; preds = %43, %36
%52 = load i32*, i32** %10
%53 = load i32, i32* %15
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %52, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = icmp ne i32 %56, 0
br i1 %57, label %68, label %58
58: ; preds = %51
%59 = load i32*, i32** %11
%60 = load i32, i32* %15
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = icmp ne i32 %63, 0
br i1 %64, label %65, label %68
65: ; preds = %58
%66 = load i32, i32* %16
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %16
br label %106
68: ; preds = %58, %51
%69 = load i32*, i32** %10
%70 = load i32, i32* %15
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %69, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
%74 = icmp ne i32 %73, 0
br i1 %74, label %75, label %105
75: ; preds = %68
%76 = load float**, float*** %8
%77 = load i32, i32* %16
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds float*, float** %76, i64 %78
%80 = load float*, float** %79
%81 = load i32, i32* %13
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds float, float* %80, i64 %82
%84 = load float, float* %83
%85 = load float**, float*** %9
%86 = load i32, i32* %16
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds float*, float** %85, i64 %87
%89 = load float*, float** %88
%90 = load i32, i32* %14
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds float, float* %89, i64 %91
%93 = load float, float* %92
%94 = load float*, float** %12
%95 = load i32, i32* %13
%96 = load i32, i32* %14
%97 = mul nsw i32 3, %96
%98 = add nsw i32 %95, %97
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds float, float* %94, i64 %99
%101 = load float, float* %100
%102 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %84, float %93, float %101)
store float %102, float* %100
%103 = load i32, i32* %16
%104 = add nsw i32 %103, 1
store i32 %104, i32* %16
br label %105
105: ; preds = %75, %68
br label %106
106: ; preds = %105, %65
br label %107
107: ; preds = %106
br label %108
108: ; preds = %107, %50
%109 = load i32, i32* %15
%110 = add nsw i32 %109, 1
store i32 %110, i32* %15
br label %32
111: ; preds = %32
br label %112
112: ; preds = %111
%113 = load i32, i32* %14
%114 = add nsw i32 %113, 1
store i32 %114, i32* %14
br label %21
115: ; preds = %21
br label %116
116: ; preds = %115
%117 = load i32, i32* %13
%118 = add nsw i32 %117, 1
store i32 %118, i32* %13
br label %17
119: ; preds = %17
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @get_cov_mat(i32 %0, float** nocapture %1, float** nocapture %2, i32* nocapture %3, i32* nocapture %4, float* nocapture %5) {
%7 = icmp sgt i32 %0, 0
%8 = zext i32 %0 to i64
%9 = zext i32 %0 to i64
%10 = zext i32 %0 to i64
br label %11
11: ; preds = %6, %112
%12 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %113, %112 ]
%13 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %12
store float 0.000000e+00, float* %13
br i1 %7, label %17, label %14
14: ; preds = %11
%15 = add nuw nsw i64 %12, 3
%16 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %15
store float 0.000000e+00, float* %16
br label %77
17: ; preds = %11, %39
%18 = phi float [ %41, %39 ], [ 0.000000e+00, %11 ]
%19 = phi i64 [ %43, %39 ], [ 0, %11 ]
%20 = phi i32 [ %42, %39 ], [ 0, %11 ]
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %19
%22 = load i32, i32* %21
%23 = icmp eq i32 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %29
24: ; preds = %17
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %19
%26 = load i32, i32* %25
%27 = icmp ne i32 %26, 0
%28 = zext i1 %27 to i32
br label %39
29: ; preds = %17
%30 = zext i32 %20 to i64
%31 = getelementptr inbounds float*, float** %1, i64 %30
%32 = load float*, float** %31
%33 = getelementptr inbounds float, float* %32, i64 %12
%34 = load float, float* %33
%35 = getelementptr inbounds float*, float** %2, i64 %30
%36 = load float*, float** %35
%37 = load float, float* %36
%38 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %34, float %37, float %18)
store float %38, float* %13
br label %39
39: ; preds = %24, %29
%40 = phi i32 [ %28, %24 ], [ 1, %29 ]
%41 = phi float [ %18, %24 ], [ %38, %29 ]
%42 = add nuw nsw i32 %20, %40
%43 = add nuw nsw i64 %19, 1
%44 = icmp eq i64 %43, %8
br i1 %44, label %45, label %17
45: ; preds = %39
%46 = add nuw nsw i64 %12, 3
%47 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %46
store float 0.000000e+00, float* %47
br i1 %7, label %48, label %77
48: ; preds = %45, %71
%49 = phi float [ %73, %71 ], [ 0.000000e+00, %45 ]
%50 = phi i64 [ %75, %71 ], [ 0, %45 ]
%51 = phi i32 [ %74, %71 ], [ 0, %45 ]
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %50
%53 = load i32, i32* %52
%54 = icmp eq i32 %53, 0
br i1 %54, label %66, label %55
55: ; preds = %48
%56 = zext i32 %51 to i64
%57 = getelementptr inbounds float*, float** %1, i64 %56
%58 = load float*, float** %57
%59 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 %12
%60 = load float, float* %59
%61 = getelementptr inbounds float*, float** %2, i64 %56
%62 = load float*, float** %61
%63 = getelementptr inbounds float, float* %62, i64 1
%64 = load float, float* %63
%65 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %60, float %64, float %49)
store float %65, float* %47
br label %71
66: ; preds = %48
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %50
%68 = load i32, i32* %67
%69 = icmp ne i32 %68, 0
%70 = zext i1 %69 to i32
br label %71
71: ; preds = %66, %55
%72 = phi i32 [ %70, %66 ], [ 1, %55 ]
%73 = phi float [ %49, %66 ], [ %65, %55 ]
%74 = add nuw nsw i32 %51, %72
%75 = add nuw nsw i64 %50, 1
%76 = icmp eq i64 %75, %9
br i1 %76, label %80, label %48
77: ; preds = %14, %45
%78 = add nuw nsw i64 %12, 6
%79 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %78
store float 0.000000e+00, float* %79
br label %112
80: ; preds = %71
%81 = add nuw nsw i64 %12, 6
%82 = getelementptr inbounds float, float* %5, i64 %81
store float 0.000000e+00, float* %82
br i1 %7, label %83, label %112
83: ; preds = %80, %106
%84 = phi float [ %108, %106 ], [ 0.000000e+00, %80 ]
%85 = phi i64 [ %110, %106 ], [ 0, %80 ]
%86 = phi i32 [ %109, %106 ], [ 0, %80 ]
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %85
%88 = load i32, i32* %87
%89 = icmp eq i32 %88, 0
br i1 %89, label %101, label %90
90: ; preds = %83
%91 = zext i32 %86 to i64
%92 = getelementptr inbounds float*, float** %1, i64 %91
%93 = load float*, float** %92
%94 = getelementptr inbounds float, float* %93, i64 %12
%95 = load float, float* %94
%96 = getelementptr inbounds float*, float** %2, i64 %91
%97 = load float*, float** %96
%98 = getelementptr inbounds float, float* %97, i64 2
%99 = load float, float* %98
%100 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %95, float %99, float %84)
store float %100, float* %82
br label %106
101: ; preds = %83
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %85
%103 = load i32, i32* %102
%104 = icmp ne i32 %103, 0
%105 = zext i1 %104 to i32
br label %106
106: ; preds = %101, %90
%107 = phi i32 [ %105, %101 ], [ 1, %90 ]
%108 = phi float [ %84, %101 ], [ %100, %90 ]
%109 = add nuw nsw i32 %86, %107
%110 = add nuw nsw i64 %85, 1
%111 = icmp eq i64 %110, %10
br i1 %111, label %112, label %83
112: ; preds = %106, %77, %80
%113 = add nuw nsw i64 %12, 1
%114 = icmp eq i64 %113, 3
br i1 %114, label %115, label %11
115: ; preds = %112
ret void
}