void gradeSchool(int *a, int *b, int *ret, int d) {
  int i, j;
  for (i = 0; i < 2 * d; i++)
    ret[i] = 0;
  for (i = 0; i < d; i++) {
    for (j = 0; j < d; j++)
      ret[i + j] += a[i] * b[j];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<gradeSchool>:
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
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1148 <gradeSchool+0x48>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <gradeSchool+0x1a>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11b9 <gradeSchool+0xb9>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11a6 <gradeSchool+0xa6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
imul   (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1162 <gradeSchool+0x62>
jmp    11ab <gradeSchool+0xab>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    114f <gradeSchool+0x4f>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<gradeSchool>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
test   %ecx,%ecx
jle    12f3 <gradeSchool+0x1e3>
mov    %ecx,%r14d
mov    %rdx,%r15
mov    %rsi,%rbx
mov    %rdi,%r12
lea    (%r14,%r14,1),%eax
cmp    $0x2,%eax
mov    $0x1,%edx
cmovge %eax,%edx
shl    $0x2,%rdx
xor    %r13d,%r13d
mov    %r15,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
mov    %r14d,%eax
lea    (%rbx,%rax,4),%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    %eax,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
mov    %rcx,0x8(%rsp)
mov    %rax,%r10
neg    %r10
lea    0x10(%r15),%rdi
lea    0x0(,%rax,4),%r11
and    $0xffffffffffffffe0,%r11
lea    0x4(%r15),%rdx
jmp    11a5 <gradeSchool+0x95>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r13
add    $0x4,%rdi
add    $0x4,%rdx
cmp    %rax,%r13
je     12f3 <gradeSchool+0x1e3>
cmp    $0x8,%r14d
jae    1210 <gradeSchool+0x100>
xor    %ecx,%ecx
mov    %rcx,%rsi
test   $0x1,%al
je     11cb <gradeSchool+0xbb>
mov    (%rbx,%rcx,4),%esi
imul   (%r12,%r13,4),%esi
lea    (%rcx,%r13,1),%rbp
add    %esi,(%r15,%rbp,4)
mov    %rcx,%rsi
or     $0x1,%rsi
not    %rcx
cmp    %r10,%rcx
je     1190 <gradeSchool+0x80>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    (%rbx,%rsi,4),%ecx
imul   (%r12,%r13,4),%ecx
add    %ecx,-0x4(%rdx,%rsi,4)
mov    0x4(%rbx,%rsi,4),%ecx
imul   (%r12,%r13,4),%ecx
add    %ecx,(%rdx,%rsi,4)
add    $0x2,%rsi
cmp    %rsi,%rax
jne    11e0 <gradeSchool+0xd0>
jmp    1190 <gradeSchool+0x80>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
lea    (%rax,%r13,1),%rcx
lea    (%r15,%r13,4),%rsi
lea    (%r15,%rcx,4),%rcx
lea    (%r12,%r13,4),%rbp
add    $0x4,%rbp
lea    (%r12,%r13,4),%r8
cmp    %rbp,%rsi
setb   %r9b
cmp    %rcx,%r8
setb   %r8b
cmp    0x10(%rsp),%rsi
setb   %sil
cmp    %rbx,%rcx
seta   %bpl
test   %r8b,%r9b
jne    11ab <gradeSchool+0x9b>
mov    $0x0,%ecx
and    %bpl,%sil
jne    11ad <gradeSchool+0x9d>
movd   (%r12,%r13,4),%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm0
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu (%rbx,%rsi,1),%xmm1
movdqu 0x10(%rbx,%rsi,1),%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm4
pmuludq %xmm4,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm4,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm2
movdqu -0x10(%rdi,%rsi,1),%xmm3
paddd  %xmm1,%xmm3
movdqu (%rdi,%rsi,1),%xmm1
paddd  %xmm2,%xmm1
movdqu %xmm3,-0x10(%rdi,%rsi,1)
movdqu %xmm1,(%rdi,%rsi,1)
add    $0x20,%rsi
cmp    %rsi,%r11
jne    1270 <gradeSchool+0x160>
mov    0x8(%rsp),%rsi
mov    %rsi,%rcx
cmp    %rax,%rsi
je     1190 <gradeSchool+0x80>
jmp    11ad <gradeSchool+0x9d>
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @gradeSchool(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %107
6: ; preds = %4
%7 = shl nuw i32 %3, 1
%8 = bitcast i32* %2 to i8*
%9 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %7, i32 1)
%10 = zext i32 %9 to i64
%11 = shl nuw nsw i64 %10, 2
%12 = zext i32 %3 to i64
%13 = getelementptr i32, i32* %1, i64 %12
%14 = icmp ult i32 %3, 8
%15 = and i64 %12, 4294967288
%16 = icmp eq i64 %15, %12
%17 = and i64 %12, 1
%18 = icmp eq i64 %17, 0
%19 = sub nsw i64 0, %12
br label %20
20: ; preds = %104, %6
%21 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %105, %104 ]
%22 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %21
%23 = add nuw i64 %21, %12
%24 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %23
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %21
br i1 %14, label %67, label %26
26: ; preds = %20
%27 = add nuw i64 %21, 1
%28 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %27
%29 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %21
%30 = icmp ult i32* %22, %28
%31 = icmp ult i32* %29, %24
%32 = and i1 %30, %31
%33 = icmp ult i32* %22, %13
%34 = icmp ugt i32* %24, %1
%35 = and i1 %33, %34
%36 = or i1 %32, %35
br i1 %36, label %67, label %37
37: ; preds = %26
%38 = load i32, i32* %25
%39 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %38, i64 0
%40 = shufflevector <4 x i32> %39, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%41 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %38, i64 0
%42 = shufflevector <4 x i32> %41, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br label %43
43: ; preds = %43, %37
%44 = phi i64 [ 0, %37 ], [ %64, %43 ]
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %44
%46 = bitcast i32* %45 to <4 x i32>*
%47 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %46
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 4
%49 = bitcast i32* %48 to <4 x i32>*
%50 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %49
%51 = mul nsw <4 x i32> %47, %40
%52 = mul nsw <4 x i32> %50, %42
%53 = add nuw nsw i64 %44, %21
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %53
%55 = bitcast i32* %54 to <4 x i32>*
%56 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %55
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %54, i64 4
%58 = bitcast i32* %57 to <4 x i32>*
%59 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %58
%60 = add nsw <4 x i32> %56, %51
%61 = add nsw <4 x i32> %59, %52
%62 = bitcast i32* %54 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %60, <4 x i32>* %62
%63 = bitcast i32* %57 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %61, <4 x i32>* %63
%64 = add nuw i64 %44, 8
%65 = icmp eq i64 %64, %15
br i1 %65, label %66, label %43
66: ; preds = %43
br i1 %16, label %104, label %67
67: ; preds = %26, %20, %66
%68 = phi i64 [ 0, %26 ], [ 0, %20 ], [ %15, %66 ]
%69 = xor i64 %68, -1
br i1 %18, label %80, label %70
70: ; preds = %67
%71 = load i32, i32* %25
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %68
%73 = load i32, i32* %72
%74 = mul nsw i32 %73, %71
%75 = add nuw nsw i64 %68, %21
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
%78 = add nsw i32 %77, %74
store i32 %78, i32* %76
%79 = or i64 %68, 1
br label %80
80: ; preds = %70, %67
%81 = phi i64 [ %68, %67 ], [ %79, %70 ]
%82 = icmp eq i64 %69, %19
br i1 %82, label %104, label %83
83: ; preds = %80, %83
%84 = phi i64 [ %102, %83 ], [ %81, %80 ]
%85 = load i32, i32* %25
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %84
%87 = load i32, i32* %86
%88 = mul nsw i32 %87, %85
%89 = add nuw nsw i64 %84, %21
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %89
%91 = load i32, i32* %90
%92 = add nsw i32 %91, %88
store i32 %92, i32* %90
%93 = add nuw nsw i64 %84, 1
%94 = load i32, i32* %25
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %93
%96 = load i32, i32* %95
%97 = mul nsw i32 %96, %94
%98 = add nuw nsw i64 %93, %21
%99 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %98
%100 = load i32, i32* %99
%101 = add nsw i32 %100, %97
store i32 %101, i32* %99
%102 = add nuw nsw i64 %84, 2
%103 = icmp eq i64 %102, %12
br i1 %103, label %104, label %83
104: ; preds = %80, %83, %66
%105 = add nuw nsw i64 %21, 1
%106 = icmp eq i64 %105, %12
br i1 %106, label %107, label %20
107: ; preds = %104, %4
ret void
}