void matmul2_c(float m0[4], float m1[4], float d[4]) {
  d[0] = m0[0] * m1[0] + m0[2] * m1[1];
  d[1] = m0[1] * m1[0] + m0[3] * m1[1];
  d[2] = m0[0] * m1[2] + m0[2] * m1[3];
  d[3] = m0[1] * m1[2] + m0[3] * m1[3];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matmul2_c>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0xc(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0xc(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0xc(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matmul2_c>:
movss  (%rdi),%xmm0
movss  0x8(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rdx)
movss  0x4(%rdi),%xmm0
movss  0xc(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x4(%rdx)
movss  (%rdi),%xmm0
movss  0x8(%rdi),%xmm1
mulss  0xc(%rsi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x8(%rdx)
movss  0x4(%rdi),%xmm0
movss  0xc(%rdi),%xmm1
mulss  0xc(%rsi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0xc(%rdx)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matmul2_c(float* %0, float* %1, float* %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store float* %2, float** %6
%7 = load float*, float** %4
%8 = getelementptr inbounds float, float* %7, i64 0
%9 = load float, float* %8
%10 = load float*, float** %5
%11 = getelementptr inbounds float, float* %10, i64 0
%12 = load float, float* %11
%13 = load float*, float** %4
%14 = getelementptr inbounds float, float* %13, i64 2
%15 = load float, float* %14
%16 = load float*, float** %5
%17 = getelementptr inbounds float, float* %16, i64 1
%18 = load float, float* %17
%19 = fmul float %15, %18
%20 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %9, float %12, float %19)
%21 = load float*, float** %6
%22 = getelementptr inbounds float, float* %21, i64 0
store float %20, float* %22
%23 = load float*, float** %4
%24 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 1
%25 = load float, float* %24
%26 = load float*, float** %5
%27 = getelementptr inbounds float, float* %26, i64 0
%28 = load float, float* %27
%29 = load float*, float** %4
%30 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 3
%31 = load float, float* %30
%32 = load float*, float** %5
%33 = getelementptr inbounds float, float* %32, i64 1
%34 = load float, float* %33
%35 = fmul float %31, %34
%36 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %28, float %35)
%37 = load float*, float** %6
%38 = getelementptr inbounds float, float* %37, i64 1
store float %36, float* %38
%39 = load float*, float** %4
%40 = getelementptr inbounds float, float* %39, i64 0
%41 = load float, float* %40
%42 = load float*, float** %5
%43 = getelementptr inbounds float, float* %42, i64 2
%44 = load float, float* %43
%45 = load float*, float** %4
%46 = getelementptr inbounds float, float* %45, i64 2
%47 = load float, float* %46
%48 = load float*, float** %5
%49 = getelementptr inbounds float, float* %48, i64 3
%50 = load float, float* %49
%51 = fmul float %47, %50
%52 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %41, float %44, float %51)
%53 = load float*, float** %6
%54 = getelementptr inbounds float, float* %53, i64 2
store float %52, float* %54
%55 = load float*, float** %4
%56 = getelementptr inbounds float, float* %55, i64 1
%57 = load float, float* %56
%58 = load float*, float** %5
%59 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 2
%60 = load float, float* %59
%61 = load float*, float** %4
%62 = getelementptr inbounds float, float* %61, i64 3
%63 = load float, float* %62
%64 = load float*, float** %5
%65 = getelementptr inbounds float, float* %64, i64 3
%66 = load float, float* %65
%67 = fmul float %63, %66
%68 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %57, float %60, float %67)
%69 = load float*, float** %6
%70 = getelementptr inbounds float, float* %69, i64 3
store float %68, float* %70
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matmul2_c(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2) {
%4 = load float, float* %0
%5 = load float, float* %1
%6 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%7 = load float, float* %6
%8 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
%9 = load float, float* %8
%10 = fmul float %7, %9
%11 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %4, float %5, float %10)
store float %11, float* %2
%12 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%13 = load float, float* %12
%14 = load float, float* %1
%15 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%16 = load float, float* %15
%17 = load float, float* %8
%18 = fmul float %16, %17
%19 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %13, float %14, float %18)
%20 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 1
store float %19, float* %20
%21 = load float, float* %0
%22 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
%23 = load float, float* %22
%24 = load float, float* %6
%25 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 3
%26 = load float, float* %25
%27 = fmul float %24, %26
%28 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %21, float %23, float %27)
%29 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 2
store float %28, float* %29
%30 = load float, float* %12
%31 = load float, float* %22
%32 = load float, float* %15
%33 = load float, float* %25
%34 = fmul float %32, %33
%35 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %30, float %31, float %34)
%36 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 3
store float %35, float* %36
ret void
}