void sgemm(int m_a, int n_a, float *A, float *B, float *C) {
  for (int i = 0; i < m_a; i++) {
    for (int k = 0; k < n_a; k++) {
      for (int j = 0; j < m_a; j++) {
        C[i + j * m_a] += A[i + k * m_a] * B[j + k * m_a];
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sgemm>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11d8 <sgemm+0xd8>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11c5 <sgemm+0xc5>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11b2 <sgemm+0xb2>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
imul   -0x4(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
imul   -0x4(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x4(%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    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1143 <sgemm+0x43>
jmp    11b7 <sgemm+0xb7>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1130 <sgemm+0x30>
jmp    11ca <sgemm+0xca>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111d <sgemm+0x1d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sgemm>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rcx,-0x18(%rsp)
mov    %esi,-0x1c(%rsp)
test   %edi,%edi
jle    1236 <sgemm+0x136>
mov    %edi,%r10d
mov    -0x1c(%rsp),%r9d
mov    %r10d,%r14d
and    $0xfffffffe,%r14d
mov    -0x18(%rsp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
lea    0x0(,%r10,4),%rbx
lea    0x0(,%r10,8),%r13
xor    %r15d,%r15d
mov    %r8,-0x10(%rsp)
jmp    1173 <sgemm+0x73>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r15
addq   $0x4,-0x10(%rsp)
cmp    %r10,%r15
je     1236 <sgemm+0x136>
cmpl   $0x0,-0x1c(%rsp)
jle    1160 <sgemm+0x60>
mov    -0x8(%rsp),%rax
xor    %ebp,%ebp
jmp    119c <sgemm+0x9c>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%rbp
add    %rbx,%rax
cmp    %r9,%rbp
je     1160 <sgemm+0x60>
mov    %rbp,%r11
imul   %r10,%r11
lea    (%r11,%r15,1),%rsi
cmp    $0x1,%edi
jne    11c0 <sgemm+0xc0>
xor    %r12d,%r12d
jmp    1205 <sgemm+0x105>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x10(%rsp),%rcx
xor    %r12d,%r12d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movss  (%rdx,%rsi,4),%xmm0
mulss  -0x4(%rax,%r12,4),%xmm0
addss  (%rcx),%xmm0
movss  %xmm0,(%rcx)
movss  (%rdx,%rsi,4),%xmm0
mulss  (%rax,%r12,4),%xmm0
addss  (%rcx,%rbx,1),%xmm0
movss  %xmm0,(%rcx,%rbx,1)
add    $0x2,%r12
add    %r13,%rcx
cmp    %r12,%r14
jne    11d0 <sgemm+0xd0>
test   $0x1,%r10b
je     1190 <sgemm+0x90>
movss  (%rdx,%rsi,4),%xmm0
add    %r12,%r11
imul   %r10,%r12
mov    -0x18(%rsp),%rcx
mulss  (%rcx,%r11,4),%xmm0
add    %r15,%r12
addss  (%r8,%r12,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%r8,%r12,4)
jmp    1190 <sgemm+0x90>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @sgemm(i32 %0, i32 %1, float* %2, float* %3, float* %4) {
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca float*
%9 = alloca float*
%10 = alloca float*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32 %0, i32* %6
store i32 %1, i32* %7
store float* %2, float** %8
store float* %3, float** %9
store float* %4, float** %10
store i32 0, i32* %11
br label %14
14: ; preds = %65, %5
%15 = load i32, i32* %11
%16 = load i32, i32* %6
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %68
18: ; preds = %14
store i32 0, i32* %12
br label %19
19: ; preds = %61, %18
%20 = load i32, i32* %12
%21 = load i32, i32* %7
%22 = icmp slt i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %64
23: ; preds = %19
store i32 0, i32* %13
br label %24
24: ; preds = %57, %23
%25 = load i32, i32* %13
%26 = load i32, i32* %6
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %60
28: ; preds = %24
%29 = load float*, float** %8
%30 = load i32, i32* %11
%31 = load i32, i32* %12
%32 = load i32, i32* %6
%33 = mul nsw i32 %31, %32
%34 = add nsw i32 %30, %33
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 %35
%37 = load float, float* %36
%38 = load float*, float** %9
%39 = load i32, i32* %13
%40 = load i32, i32* %12
%41 = load i32, i32* %6
%42 = mul nsw i32 %40, %41
%43 = add nsw i32 %39, %42
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds float, float* %38, i64 %44
%46 = load float, float* %45
%47 = load float*, float** %10
%48 = load i32, i32* %11
%49 = load i32, i32* %13
%50 = load i32, i32* %6
%51 = mul nsw i32 %49, %50
%52 = add nsw i32 %48, %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds float, float* %47, i64 %53
%55 = load float, float* %54
%56 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %37, float %46, float %55)
store float %56, float* %54
br label %57
57: ; preds = %28
%58 = load i32, i32* %13
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %13
br label %24
60: ; preds = %24
br label %61
61: ; preds = %60
%62 = load i32, i32* %12
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %12
br label %19
64: ; preds = %19
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %11
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %11
br label %14
68: ; preds = %14
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @sgemm(i32 %0, i32 %1, float* nocapture %2, float* nocapture %3, float* nocapture %4) {
%6 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %6, label %7, label %18
7: ; preds = %5
%8 = icmp sgt i32 %1, 0
%9 = zext i32 %0 to i64
%10 = zext i32 %0 to i64
%11 = zext i32 %1 to i64
%12 = and i64 %10, 1
%13 = icmp eq i32 %0, 1
%14 = and i64 %10, 4294967294
%15 = icmp eq i64 %12, 0
br label %16
16: ; preds = %7, %24
%17 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %25, %24 ]
br i1 %8, label %19, label %24
18: ; preds = %24, %5
ret void
19: ; preds = %16, %39
%20 = phi i64 [ %40, %39 ], [ 0, %16 ]
%21 = mul nsw i64 %20, %9
%22 = add nuw nsw i64 %21, %17
%23 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %22
br i1 %13, label %27, label %42
24: ; preds = %39, %16
%25 = add nuw nsw i64 %17, 1
%26 = icmp eq i64 %25, %10
br i1 %26, label %18, label %16
27: ; preds = %42, %19
%28 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %64, %42 ]
br i1 %15, label %39, label %29
29: ; preds = %27
%30 = load float, float* %23
%31 = add nuw nsw i64 %28, %21
%32 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %31
%33 = load float, float* %32
%34 = mul nsw i64 %28, %9
%35 = add nuw nsw i64 %34, %17
%36 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %35
%37 = load float, float* %36
%38 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %30, float %33, float %37)
store float %38, float* %36
br label %39
39: ; preds = %27, %29
%40 = add nuw nsw i64 %20, 1
%41 = icmp eq i64 %40, %11
br i1 %41, label %24, label %19
42: ; preds = %19, %42
%43 = phi i64 [ %64, %42 ], [ 0, %19 ]
%44 = phi i64 [ %65, %42 ], [ 0, %19 ]
%45 = load float, float* %23
%46 = add nuw nsw i64 %43, %21
%47 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %46
%48 = load float, float* %47
%49 = mul nsw i64 %43, %9
%50 = add nuw nsw i64 %49, %17
%51 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %50
%52 = load float, float* %51
%53 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %45, float %48, float %52)
store float %53, float* %51
%54 = or i64 %43, 1
%55 = load float, float* %23
%56 = add nuw nsw i64 %54, %21
%57 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %56
%58 = load float, float* %57
%59 = mul nsw i64 %54, %9
%60 = add nuw nsw i64 %59, %17
%61 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %60
%62 = load float, float* %61
%63 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %55, float %58, float %62)
store float %63, float* %61
%64 = add nuw nsw i64 %43, 2
%65 = add i64 %44, 2
%66 = icmp eq i64 %65, %14
br i1 %66, label %27, label %42
}