void _matrix_multiply(const double *a, int a_nrows, int a_ncols,
                      const double *b, int b_nrows, int b_ncols,
                      double *result) {
  int i, j, r;
  for (i = 0; i < a_nrows; i++) {
    for (j = 0; j < b_ncols; j++) {
      double acc = 0;
      for (r = 0; r < a_ncols; r++) {
        acc += a[i * a_ncols + r] * b[r * b_ncols + j];
      }
      result[i * b_ncols + j] = acc;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<_matrix_multiply>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    0x10(%rbp),%rax
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
mov    %r9d,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11e7 <_matrix_multiply+0xe7>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11d4 <_matrix_multiply+0xd4>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11ab <_matrix_multiply+0xab>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x10(%rbp),%ecx
add    -0x2c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x38(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1153 <_matrix_multiply+0x53>
movsd  -0x38(%rbp),%xmm0
mov    0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1138 <_matrix_multiply+0x38>
jmp    11d9 <_matrix_multiply+0xd9>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1125 <_matrix_multiply+0x25>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<_matrix_multiply>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %r9d,-0x34(%rsp)
mov    %rcx,-0x20(%rsp)
mov    %rdi,-0x28(%rsp)
test   %esi,%esi
jle    125e <_matrix_multiply+0x15e>
mov    0x38(%rsp),%r8
movslq -0x34(%rsp),%r13
movslq %edx,%rcx
mov    %esi,%eax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
mov    %r13d,%r15d
mov    %ecx,%r14d
mov    %r14d,%ebx
and    $0xfffffffe,%ebx
mov    -0x28(%rsp),%rax
lea    0x8(%rax),%rsi
mov    %rcx,-0x18(%rsp)
lea    0x0(,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    %r13,%rax
shl    $0x4,%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %rcx,-0x30(%rsp)
jmp    1191 <_matrix_multiply+0x91>
nopl   0x0(%rax)
mov    -0x30(%rsp),%rdi
add    $0x1,%rdi
add    -0x10(%rsp),%rsi
mov    %rdi,%rcx
mov    %rdi,-0x30(%rsp)
cmp    -0x8(%rsp),%rdi
je     125e <_matrix_multiply+0x15e>
cmpl   $0x0,-0x34(%rsp)
jle    1170 <_matrix_multiply+0x70>
mov    -0x30(%rsp),%r10
mov    %r10,%rbp
imul   -0x18(%rsp),%rbp
imul   %r13,%r10
mov    -0x20(%rsp),%r11
xor    %r12d,%r12d
jmp    11db <_matrix_multiply+0xdb>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
xorpd  %xmm0,%xmm0
lea    (%r12,%r10,1),%rcx
movsd  %xmm0,(%r8,%rcx,8)
add    $0x1,%r12
add    $0x8,%r11
cmp    %r15,%r12
je     1170 <_matrix_multiply+0x70>
test   %edx,%edx
jle    11c0 <_matrix_multiply+0xc0>
cmp    $0x1,%edx
jne    11f0 <_matrix_multiply+0xf0>
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %r9d,%r9d
jmp    122f <_matrix_multiply+0x12f>
nopl   (%rax)
xorpd  %xmm1,%xmm1
mov    %r11,%rcx
xor    %r9d,%r9d
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  -0x8(%rsi,%r9,8),%xmm2
mulsd  (%rcx),%xmm2
movsd  (%rsi,%r9,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm2
mulsd  (%rcx,%r13,8),%xmm0
addsd  %xmm2,%xmm0
add    $0x2,%r9
add    %rax,%rcx
movapd %xmm0,%xmm1
cmp    %r9,%rbx
jne    1200 <_matrix_multiply+0x100>
test   $0x1,%r14b
je     11c4 <_matrix_multiply+0xc4>
lea    (%r9,%rbp,1),%rcx
mov    -0x28(%rsp),%rdi
movsd  (%rdi,%rcx,8),%xmm1
imul   %r13,%r9
add    %r12,%r9
mov    -0x20(%rsp),%rcx
mulsd  (%rcx,%r9,8),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
jmp    11c4 <_matrix_multiply+0xc4>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @_matrix_multiply(double* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, double* nocapture %3, i32 %4, i32 %5, double* nocapture writeonly %6) {
%8 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %8, label %9, label %75
9: ; preds = %7
%10 = icmp sgt i32 %5, 0
%11 = icmp sgt i32 %2, 0
%12 = sext i32 %5 to i64
%13 = sext i32 %2 to i64
%14 = zext i32 %1 to i64
%15 = zext i32 %5 to i64
%16 = zext i32 %2 to i64
%17 = and i64 %16, 1
%18 = icmp eq i32 %2, 1
%19 = and i64 %16, 4294967294
%20 = icmp eq i64 %17, 0
br label %21
21: ; preds = %9, %72
%22 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %73, %72 ]
br i1 %10, label %23, label %72
23: ; preds = %21
%24 = mul nsw i64 %22, %13
%25 = mul nsw i64 %22, %12
br label %26
26: ; preds = %23, %66
%27 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %70, %66 ]
br i1 %11, label %28, label %66
28: ; preds = %26
br i1 %18, label %53, label %29
29: ; preds = %28, %29
%30 = phi i64 [ %50, %29 ], [ 0, %28 ]
%31 = phi double [ %49, %29 ], [ 0.000000e+00, %28 ]
%32 = phi i64 [ %51, %29 ], [ 0, %28 ]
%33 = add nsw i64 %30, %24
%34 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %33
%35 = load double, double* %34
%36 = mul nsw i64 %30, %12
%37 = add nsw i64 %36, %27
%38 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %37
%39 = load double, double* %38
%40 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %35, double %39, double %31)
%41 = or i64 %30, 1
%42 = add nsw i64 %41, %24
%43 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %42
%44 = load double, double* %43
%45 = mul nsw i64 %41, %12
%46 = add nsw i64 %45, %27
%47 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %46
%48 = load double, double* %47
%49 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %44, double %48, double %40)
%50 = add nuw nsw i64 %30, 2
%51 = add i64 %32, 2
%52 = icmp eq i64 %51, %19
br i1 %52, label %53, label %29
53: ; preds = %29, %28
%54 = phi double [ undef, %28 ], [ %49, %29 ]
%55 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %50, %29 ]
%56 = phi double [ 0.000000e+00, %28 ], [ %49, %29 ]
br i1 %20, label %66, label %57
57: ; preds = %53
%58 = add nsw i64 %55, %24
%59 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %58
%60 = load double, double* %59
%61 = mul nsw i64 %55, %12
%62 = add nsw i64 %61, %27
%63 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %62
%64 = load double, double* %63
%65 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %60, double %64, double %56)
br label %66
66: ; preds = %57, %53, %26
%67 = phi double [ 0.000000e+00, %26 ], [ %54, %53 ], [ %65, %57 ]
%68 = add nsw i64 %27, %25
%69 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %68
store double %67, double* %69
%70 = add nuw nsw i64 %27, 1
%71 = icmp eq i64 %70, %15
br i1 %71, label %72, label %26
72: ; preds = %66, %21
%73 = add nuw nsw i64 %22, 1
%74 = icmp eq i64 %73, %14
br i1 %74, label %75, label %21
75: ; preds = %72, %7
ret void
}