void MultiplyMatrix(const float *mat1, const float *mat2, float *out, int dim1,
                    int dim2, int dim3) {
  int i, j, k;
  float total;
  for (i = 0; i < dim1; i++) {
    for (j = 0; j < dim3; j++) {
      total = 0;
      for (k = 0; k < dim2; k++)
        total += mat1[i + k * dim1] * mat2[k + j * dim2];
      out[i + j * dim1] = total;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<MultiplyMatrix>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
mov    %r9d,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11ea <MultiplyMatrix+0xea>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    11d7 <MultiplyMatrix+0xd7>
xorps  %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11ac <MultiplyMatrix+0xac>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x30(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x20(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
movss  -0x34(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1150 <MultiplyMatrix+0x50>
movss  -0x34(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1135 <MultiplyMatrix+0x35>
jmp    11dc <MultiplyMatrix+0xdc>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1122 <MultiplyMatrix+0x22>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<MultiplyMatrix>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %r9d,-0x2c(%rsp)
mov    %rsi,-0x20(%rsp)
mov    %rdi,-0x28(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    1241 <MultiplyMatrix+0x141>
mov    %ecx,%eax
movslq %r8d,%rbp
mov    -0x2c(%rsp),%r14d
mov    %ebp,%edi
mov    %edi,%ebx
and    $0xfffffffe,%ebx
lea    0x0(,%rax,8),%rcx
mov    -0x20(%rsp),%rsi
add    $0x4,%rsi
mov    %rsi,-0x10(%rsp)
mov    %rbp,-0x8(%rsp)
lea    0x0(,%rbp,4),%r12
xor    %r13d,%r13d
mov    -0x28(%rsp),%rsi
mov    %rsi,-0x18(%rsp)
mov    -0x28(%rsp),%r11
jmp    1183 <MultiplyMatrix+0x83>
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r13
addq   $0x4,-0x18(%rsp)
cmp    %rax,%r13
je     1241 <MultiplyMatrix+0x141>
cmpl   $0x0,-0x2c(%rsp)
jle    1170 <MultiplyMatrix+0x70>
mov    -0x10(%rsp),%r15
xor    %r10d,%r10d
jmp    11bb <MultiplyMatrix+0xbb>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    %r10,%rsi
imul   %rax,%rsi
add    %r13,%rsi
movss  %xmm0,(%rdx,%rsi,4)
add    $0x1,%r10
add    %r12,%r15
cmp    %r14,%r10
je     1170 <MultiplyMatrix+0x70>
xorps  %xmm0,%xmm0
test   %r8d,%r8d
jle    11a0 <MultiplyMatrix+0xa0>
cmp    $0x1,%r8d
jne    11d0 <MultiplyMatrix+0xd0>
xor    %esi,%esi
jmp    120c <MultiplyMatrix+0x10c>
nopl   (%rax)
mov    -0x18(%rsp),%rbp
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movss  0x0(%rbp),%xmm1
mulss  -0x4(%r15,%rsi,4),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  0x0(%rbp,%rax,4),%xmm0
mulss  (%r15,%rsi,4),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
add    $0x2,%rsi
add    %rcx,%rbp
cmp    %rsi,%rbx
jne    11e0 <MultiplyMatrix+0xe0>
test   $0x1,%dil
je     11a0 <MultiplyMatrix+0xa0>
mov    %r10,%rbp
imul   -0x8(%rsp),%rbp
mov    %rsi,%r9
imul   %rax,%r9
add    %r13,%r9
movss  (%r11,%r9,4),%xmm1
add    %rsi,%rbp
mov    -0x20(%rsp),%rsi
mulss  (%rsi,%rbp,4),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
jmp    11a0 <MultiplyMatrix+0xa0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @MultiplyMatrix(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %7, label %8, label %73
8: ; preds = %6
%9 = icmp sgt i32 %5, 0
%10 = icmp sgt i32 %4, 0
%11 = zext i32 %3 to i64
%12 = sext i32 %4 to i64
%13 = zext i32 %3 to i64
%14 = zext i32 %5 to i64
%15 = zext i32 %4 to i64
%16 = and i64 %15, 1
%17 = icmp eq i32 %4, 1
%18 = and i64 %15, 4294967294
%19 = icmp eq i64 %16, 0
br label %20
20: ; preds = %8, %70
%21 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %71, %70 ]
br i1 %9, label %22, label %70
22: ; preds = %20, %63
%23 = phi i64 [ %68, %63 ], [ 0, %20 ]
br i1 %10, label %24, label %63
24: ; preds = %22
%25 = mul nsw i64 %23, %12
br i1 %17, label %50, label %26
26: ; preds = %24, %26
%27 = phi i64 [ %47, %26 ], [ 0, %24 ]
%28 = phi float [ %46, %26 ], [ 0.000000e+00, %24 ]
%29 = phi i64 [ %48, %26 ], [ 0, %24 ]
%30 = mul nsw i64 %27, %11
%31 = add nuw nsw i64 %30, %21
%32 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %31
%33 = load float, float* %32
%34 = add nsw i64 %27, %25
%35 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %34
%36 = load float, float* %35
%37 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %33, float %36, float %28)
%38 = or i64 %27, 1
%39 = mul nsw i64 %38, %11
%40 = add nuw nsw i64 %39, %21
%41 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %40
%42 = load float, float* %41
%43 = add nsw i64 %38, %25
%44 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %43
%45 = load float, float* %44
%46 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %42, float %45, float %37)
%47 = add nuw nsw i64 %27, 2
%48 = add i64 %29, 2
%49 = icmp eq i64 %48, %18
br i1 %49, label %50, label %26
50: ; preds = %26, %24
%51 = phi float [ undef, %24 ], [ %46, %26 ]
%52 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %47, %26 ]
%53 = phi float [ 0.000000e+00, %24 ], [ %46, %26 ]
br i1 %19, label %63, label %54
54: ; preds = %50
%55 = mul nsw i64 %52, %11
%56 = add nuw nsw i64 %55, %21
%57 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %56
%58 = load float, float* %57
%59 = add nsw i64 %52, %25
%60 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %59
%61 = load float, float* %60
%62 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %58, float %61, float %53)
br label %63
63: ; preds = %54, %50, %22
%64 = phi float [ 0.000000e+00, %22 ], [ %51, %50 ], [ %62, %54 ]
%65 = mul nsw i64 %23, %11
%66 = add nuw nsw i64 %65, %21
%67 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %66
store float %64, float* %67
%68 = add nuw nsw i64 %23, 1
%69 = icmp eq i64 %68, %14
br i1 %69, label %70, label %22
70: ; preds = %63, %20
%71 = add nuw nsw i64 %21, 1
%72 = icmp eq i64 %71, %13
br i1 %72, label %73, label %20
73: ; preds = %70, %6
ret void
}