void matrix_mult(float *r, float *a, float *b) {
  int i, j;
  for (i = 0; i < 16; i++)
    r[i] = 0.0f;
  for (i = 0; i < 4; i++) {
    for (j = 0; j < 4; j++) {
      r[i + 4 * j] = a[i] * b[4 * j] + a[i + 4] * b[4 * j + 1] +
                     a[i + 8] * b[4 * j + 2] + a[i + 12] * b[4 * j + 3];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_mult>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x10,-0x1c(%rbp)
jge    113f <matrix_mult+0x3f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1117 <matrix_mult+0x17>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x1c(%rbp)
jge    1245 <matrix_mult+0x145>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x20(%rbp)
jge    1232 <matrix_mult+0x132>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x4,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x8,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0xc,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x3,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1157 <matrix_mult+0x57>
jmp    1237 <matrix_mult+0x137>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1146 <matrix_mult+0x46>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_mult>:
xorps  %xmm0,%xmm0
movups %xmm0,0x30(%rdi)
movups %xmm0,0x20(%rdi)
movups %xmm0,0x10(%rdi)
movups %xmm0,(%rdi)
mov    $0xfffffffffffffffc,%rax
nopl   0x0(%rax)
movss  0x10(%rsi,%rax,4),%xmm0
movss  0x20(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x4(%rdx),%xmm1
mulss  (%rdx),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x30(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x8(%rdx),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  0x40(%rsi,%rax,4),%xmm0
mulss  0xc(%rdx),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x10(%rdi,%rax,4)
movss  0x10(%rsi,%rax,4),%xmm0
movss  0x20(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x14(%rdx),%xmm1
mulss  0x10(%rdx),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x30(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x18(%rdx),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  0x40(%rsi,%rax,4),%xmm0
mulss  0x1c(%rdx),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x20(%rdi,%rax,4)
movss  0x10(%rsi,%rax,4),%xmm0
movss  0x20(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x24(%rdx),%xmm1
mulss  0x20(%rdx),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x30(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x28(%rdx),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  0x40(%rsi,%rax,4),%xmm0
mulss  0x2c(%rdx),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,0x30(%rdi,%rax,4)
movss  0x10(%rsi,%rax,4),%xmm0
movss  0x20(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x34(%rdx),%xmm1
mulss  0x30(%rdx),%xmm0
movss  0x30(%rsi,%rax,4),%xmm2
mulss  0x38(%rdx),%xmm2
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x40(%rsi,%rax,4),%xmm1
mulss  0x3c(%rdx),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm2
addss  %xmm2,%xmm1
movss  %xmm1,0x40(%rdi,%rax,4)
inc    %rax
jne    1120 <matrix_mult+0x20>
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_mult(float* nocapture writeonly %0, float* nocapture %1, float* nocapture %2) {
%4 = bitcast float* %0 to i8*
%5 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 1
%6 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 2
%7 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 3
%8 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 4
%9 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 5
%10 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 6
%11 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 7
%12 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 8
%13 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 9
%14 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 10
%15 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 11
%16 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 12
%17 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 13
%18 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 14
%19 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 15
br label %20
20: ; preds = %3, %20
%21 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %81, %20 ]
%22 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %21
%23 = add nuw nsw i64 %21, 4
%24 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %23
%25 = add nuw nsw i64 %21, 8
%26 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %25
%27 = add nuw nsw i64 %21, 12
%28 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %27
%29 = load float, float* %22
%30 = load float, float* %2
%31 = load float, float* %24
%32 = load float, float* %5
%33 = fmul float %31, %32
%34 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %29, float %30, float %33)
%35 = load float, float* %26
%36 = load float, float* %6
%37 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %35, float %36, float %34)
%38 = load float, float* %28
%39 = load float, float* %7
%40 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %38, float %39, float %37)
%41 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %21
store float %40, float* %41
%42 = load float, float* %22
%43 = load float, float* %8
%44 = load float, float* %24
%45 = load float, float* %9
%46 = fmul float %44, %45
%47 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %42, float %43, float %46)
%48 = load float, float* %26
%49 = load float, float* %10
%50 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %48, float %49, float %47)
%51 = load float, float* %28
%52 = load float, float* %11
%53 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %51, float %52, float %50)
%54 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %23
store float %53, float* %54
%55 = load float, float* %22
%56 = load float, float* %12
%57 = load float, float* %24
%58 = load float, float* %13
%59 = fmul float %57, %58
%60 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %55, float %56, float %59)
%61 = load float, float* %26
%62 = load float, float* %14
%63 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %61, float %62, float %60)
%64 = load float, float* %28
%65 = load float, float* %15
%66 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %64, float %65, float %63)
%67 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %25
store float %66, float* %67
%68 = load float, float* %22
%69 = load float, float* %16
%70 = load float, float* %24
%71 = load float, float* %17
%72 = fmul float %70, %71
%73 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %68, float %69, float %72)
%74 = load float, float* %26
%75 = load float, float* %18
%76 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %74, float %75, float %73)
%77 = load float, float* %28
%78 = load float, float* %19
%79 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %77, float %78, float %76)
%80 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %27
store float %79, float* %80
%81 = add nuw nsw i64 %21, 1
%82 = icmp eq i64 %81, 4
br i1 %82, label %83, label %20
83: ; preds = %20
ret void
}