void multiply_matrix_2(int *a, int *b, int *c, int N) {
  int k;
  int i;
  for (k = 0; k < N; k++) {
    for (i = 0; i < N; i++) {
      int r = *((a + i * N) + k);
      int j;
      for (j = 0; j < N; j++) {
        *((c + i * N) + j) += r * *((b + k * N) + j);
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<multiply_matrix_2>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11de <multiply_matrix_2+0xde>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11cb <multiply_matrix_2+0xcb>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11b8 <multiply_matrix_2+0xb8>
mov    -0x28(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
imul   (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    115f <multiply_matrix_2+0x5f>
jmp    11bd <multiply_matrix_2+0xbd>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112d <multiply_matrix_2+0x2d>
jmp    11d0 <multiply_matrix_2+0xd0>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <multiply_matrix_2+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<multiply_matrix_2>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,-0x68(%rsp)
mov    %rdi,-0x48(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    142c <multiply_matrix_2+0x32c>
mov    %ecx,%r12d
mov    %r12d,%eax
and    $0xfffffff8,%eax
mov    %rax,-0x18(%rsp)
add    $0xfffffffffffffff8,%rax
mov    %rax,-0x20(%rsp)
mov    %rax,%rsi
shr    $0x3,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,%rax
mov    %rsi,-0x28(%rsp)
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
mov    %rsi,-0x38(%rsp)
mov    %r12,%r14
neg    %r14
mov    -0x68(%rsp),%rsi
lea    0x30(%rsi),%rbx
lea    0x0(,%r12,4),%r15
lea    0x30(%rdx),%rax
mov    %rax,-0x50(%rsp)
lea    0x4(%rdx),%rax
mov    %rax,-0x58(%rsp)
xor    %ebp,%ebp
mov    %r14,-0x30(%rsp)
jmp    11a8 <multiply_matrix_2+0xa8>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x40(%rsp),%rbp
add    $0x1,%rbp
add    %r15,%rbx
add    %r15,%rsi
cmp    %r12,%rbp
je     142c <multiply_matrix_2+0x32c>
mov    %rbp,%rax
imul   %r12,%rax
mov    -0x68(%rsp),%rdi
lea    (%rdi,%rax,4),%r13
add    %r12,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    -0x48(%rsp),%rax
mov    %rbp,-0x40(%rsp)
lea    (%rax,%rbp,4),%rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
mov    -0x58(%rsp),%r11
mov    -0x50(%rsp),%r9
xor    %r10d,%r10d
mov    %r13,-0x60(%rsp)
jmp    11ff <multiply_matrix_2+0xff>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r10
add    %r15,%r9
add    %r15,%r11
cmp    %r12,%r10
je     1190 <multiply_matrix_2+0x90>
mov    %r10,%rax
imul   %r12,%rax
mov    -0x8(%rsp),%rdi
mov    (%rdi,%rax,4),%ebp
lea    (%rdx,%rax,4),%r8
cmp    $0x8,%ecx
jb     122a <multiply_matrix_2+0x12a>
cmp    -0x10(%rsp),%r8
jae    1280 <multiply_matrix_2+0x180>
add    %r12,%rax
lea    (%rdx,%rax,4),%rax
cmp    %rax,%r13
jae    1280 <multiply_matrix_2+0x180>
xor    %eax,%eax
mov    %rax,%rdi
test   $0x1,%r12b
je     1248 <multiply_matrix_2+0x148>
mov    0x0(%r13,%rax,4),%edi
imul   %ebp,%edi
add    %edi,(%r8,%rax,4)
mov    %rax,%rdi
or     $0x1,%rdi
not    %rax
cmp    %r14,%rax
je     11f0 <multiply_matrix_2+0xf0>
mov    (%rsi,%rdi,4),%eax
imul   %ebp,%eax
add    %eax,-0x4(%r11,%rdi,4)
mov    0x4(%rsi,%rdi,4),%eax
imul   %ebp,%eax
add    %eax,(%r11,%rdi,4)
add    $0x2,%rdi
cmp    %rdi,%r12
jne    1250 <multiply_matrix_2+0x150>
jmp    11f0 <multiply_matrix_2+0xf0>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movd   %ebp,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm0
cmpq   $0x0,-0x20(%rsp)
je     141c <multiply_matrix_2+0x31c>
mov    -0x38(%rsp),%r14
xor    %r13d,%r13d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movdqu -0x30(%rbx,%r13,4),%xmm2
movdqu -0x20(%rbx,%r13,4),%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm0,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
punpckldq %xmm4,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
punpckldq %xmm4,%xmm3
movdqu -0x30(%r9,%r13,4),%xmm4
paddd  %xmm2,%xmm4
movdqu -0x20(%r9,%r13,4),%xmm2
paddd  %xmm3,%xmm2
movdqu -0x10(%r9,%r13,4),%xmm3
movdqu (%r9,%r13,4),%xmm5
movdqu %xmm4,-0x30(%r9,%r13,4)
movdqu %xmm2,-0x20(%r9,%r13,4)
movdqu -0x10(%rbx,%r13,4),%xmm2
movdqu (%rbx,%r13,4),%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm6
pmuludq %xmm1,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm0,%xmm6
pshufd $0xe8,%xmm6,%xmm6
punpckldq %xmm6,%xmm2
paddd  %xmm3,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm3
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm0,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm4
paddd  %xmm5,%xmm4
movdqu %xmm2,-0x10(%r9,%r13,4)
movdqu %xmm4,(%r9,%r13,4)
add    $0x10,%r13
add    $0xfffffffffffffffe,%r14
jne    12b0 <multiply_matrix_2+0x1b0>
testb  $0x1,-0x28(%rsp)
je     13fc <multiply_matrix_2+0x2fc>
mov    -0x60(%rsp),%rax
movdqu (%rax,%r13,4),%xmm2
movdqu 0x10(%rax,%r13,4),%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm0,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
punpckldq %xmm4,%xmm2
pmuludq %xmm3,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm1
movdqu (%r8,%r13,4),%xmm0
paddd  %xmm2,%xmm0
movdqu 0x10(%r8,%r13,4),%xmm2
paddd  %xmm1,%xmm2
movdqu %xmm0,(%r8,%r13,4)
movdqu %xmm2,0x10(%r8,%r13,4)
mov    -0x18(%rsp),%rdi
mov    %rdi,%rax
cmp    %r12,%rdi
mov    -0x30(%rsp),%r14
mov    -0x60(%rsp),%r13
je     11f0 <multiply_matrix_2+0xf0>
jmp    122c <multiply_matrix_2+0x12c>
xor    %r13d,%r13d
testb  $0x1,-0x28(%rsp)
jne    1392 <multiply_matrix_2+0x292>
jmp    13fc <multiply_matrix_2+0x2fc>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @multiply_matrix_2(i32* %0, i32* %1, i32* %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32* %1, i32** %6
store i32* %2, i32** %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %69, %4
%14 = load i32, i32* %9
%15 = load i32, i32* %8
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %72
17: ; preds = %13
store i32 0, i32* %10
br label %18
18: ; preds = %65, %17
%19 = load i32, i32* %10
%20 = load i32, i32* %8
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %68
22: ; preds = %18
%23 = load i32*, i32** %5
%24 = load i32, i32* %10
%25 = load i32, i32* %8
%26 = mul nsw i32 %24, %25
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %27
%29 = load i32, i32* %9
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
store i32 %32, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %33
33: ; preds = %61, %22
%34 = load i32, i32* %12
%35 = load i32, i32* %8
%36 = icmp slt i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %64
37: ; preds = %33
%38 = load i32, i32* %11
%39 = load i32*, i32** %6
%40 = load i32, i32* %9
%41 = load i32, i32* %8
%42 = mul nsw i32 %40, %41
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %43
%45 = load i32, i32* %12
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = mul nsw i32 %38, %48
%50 = load i32*, i32** %7
%51 = load i32, i32* %10
%52 = load i32, i32* %8
%53 = mul nsw i32 %51, %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %54
%56 = load i32, i32* %12
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = add nsw i32 %59, %49
store i32 %60, i32* %58
br label %61
61: ; preds = %37
%62 = load i32, i32* %12
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %12
br label %33
64: ; preds = %33
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %10
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %10
br label %18
68: ; preds = %18
br label %69
69: ; preds = %68
%70 = load i32, i32* %9
%71 = add nsw i32 %70, 1
store i32 %71, i32* %9
br label %13
72: ; preds = %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @multiply_matrix_2(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %153
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = zext i32 %3 to i64
%9 = and i64 %8, 4294967288
%10 = add nsw i64 %9, -8
%11 = lshr exact i64 %10, 3
%12 = add nuw nsw i64 %11, 1
%13 = icmp ult i32 %3, 8
%14 = and i64 %8, 4294967288
%15 = and i64 %12, 1
%16 = icmp eq i64 %10, 0
%17 = and i64 %12, 4611686018427387902
%18 = icmp eq i64 %15, 0
%19 = icmp eq i64 %14, %8
%20 = and i64 %8, 1
%21 = icmp eq i64 %20, 0
%22 = sub nsw i64 0, %8
br label %23
23: ; preds = %150, %6
%24 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %151, %150 ]
%25 = mul i64 %24, %8
%26 = getelementptr i32, i32* %1, i64 %25
%27 = add i64 %25, %8
%28 = getelementptr i32, i32* %1, i64 %27
%29 = mul nsw i64 %24, %7
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %29
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %24
br label %32
32: ; preds = %147, %23
%33 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %148, %147 ]
%34 = mul i64 %33, %8
%35 = mul nsw i64 %33, %7
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %35
br i1 %13, label %116, label %39
39: ; preds = %32
%40 = add i64 %34, %8
%41 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %40
%42 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %34
%43 = icmp ult i32* %42, %28
%44 = icmp ult i32* %26, %41
%45 = and i1 %43, %44
br i1 %45, label %116, label %46
46: ; preds = %39
%47 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %37, i64 0
%48 = shufflevector <4 x i32> %47, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%49 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %37, i64 0
%50 = shufflevector <4 x i32> %49, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br i1 %16, label %94, label %51
51: ; preds = %46, %51
%52 = phi i64 [ %91, %51 ], [ 0, %46 ]
%53 = phi i64 [ %92, %51 ], [ 0, %46 ]
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %52
%55 = bitcast i32* %54 to <4 x i32>*
%56 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %55
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %54, i64 4
%58 = bitcast i32* %57 to <4 x i32>*
%59 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %58
%60 = mul nsw <4 x i32> %56, %48
%61 = mul nsw <4 x i32> %59, %50
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %52
%63 = bitcast i32* %62 to <4 x i32>*
%64 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %63
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 4
%66 = bitcast i32* %65 to <4 x i32>*
%67 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %66
%68 = add nsw <4 x i32> %64, %60
%69 = add nsw <4 x i32> %67, %61
%70 = bitcast i32* %62 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %68, <4 x i32>* %70
%71 = bitcast i32* %65 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %69, <4 x i32>* %71
%72 = or i64 %52, 8
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %72
%74 = bitcast i32* %73 to <4 x i32>*
%75 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %74
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %73, i64 4
%77 = bitcast i32* %76 to <4 x i32>*
%78 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %77
%79 = mul nsw <4 x i32> %75, %48
%80 = mul nsw <4 x i32> %78, %50
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %72
%82 = bitcast i32* %81 to <4 x i32>*
%83 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %82
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 4
%85 = bitcast i32* %84 to <4 x i32>*
%86 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %85
%87 = add nsw <4 x i32> %83, %79
%88 = add nsw <4 x i32> %86, %80
%89 = bitcast i32* %81 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %87, <4 x i32>* %89
%90 = bitcast i32* %84 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %88, <4 x i32>* %90
%91 = add nuw i64 %52, 16
%92 = add i64 %53, 2
%93 = icmp eq i64 %92, %17
br i1 %93, label %94, label %51
94: ; preds = %51, %46
%95 = phi i64 [ 0, %46 ], [ %91, %51 ]
br i1 %18, label %115, label %96
96: ; preds = %94
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %95
%98 = bitcast i32* %97 to <4 x i32>*
%99 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %98
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %97, i64 4
%101 = bitcast i32* %100 to <4 x i32>*
%102 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %101
%103 = mul nsw <4 x i32> %99, %48
%104 = mul nsw <4 x i32> %102, %50
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %95
%106 = bitcast i32* %105 to <4 x i32>*
%107 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %106
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 4
%109 = bitcast i32* %108 to <4 x i32>*
%110 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %109
%111 = add nsw <4 x i32> %107, %103
%112 = add nsw <4 x i32> %110, %104
%113 = bitcast i32* %105 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %111, <4 x i32>* %113
%114 = bitcast i32* %108 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %112, <4 x i32>* %114
br label %115
115: ; preds = %94, %96
br i1 %19, label %147, label %116
116: ; preds = %39, %32, %115
%117 = phi i64 [ 0, %39 ], [ 0, %32 ], [ %14, %115 ]
%118 = xor i64 %117, -1
br i1 %21, label %127, label %119
119: ; preds = %116
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %117
%121 = load i32, i32* %120
%122 = mul nsw i32 %121, %37
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %117
%124 = load i32, i32* %123
%125 = add nsw i32 %124, %122
store i32 %125, i32* %123
%126 = or i64 %117, 1
br label %127
127: ; preds = %119, %116
%128 = phi i64 [ %117, %116 ], [ %126, %119 ]
%129 = icmp eq i64 %118, %22
br i1 %129, label %147, label %130
130: ; preds = %127, %130
%131 = phi i64 [ %145, %130 ], [ %128, %127 ]
%132 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %131
%133 = load i32, i32* %132
%134 = mul nsw i32 %133, %37
%135 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %131
%136 = load i32, i32* %135
%137 = add nsw i32 %136, %134
store i32 %137, i32* %135
%138 = add nuw nsw i64 %131, 1
%139 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %138
%140 = load i32, i32* %139
%141 = mul nsw i32 %140, %37
%142 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %138
%143 = load i32, i32* %142
%144 = add nsw i32 %143, %141
store i32 %144, i32* %142
%145 = add nuw nsw i64 %131, 2
%146 = icmp eq i64 %145, %8
br i1 %146, label %147, label %130
147: ; preds = %127, %130, %115
%148 = add nuw nsw i64 %33, 1
%149 = icmp eq i64 %148, %8
br i1 %149, label %150, label %32
150: ; preds = %147
%151 = add nuw nsw i64 %24, 1
%152 = icmp eq i64 %151, %8
br i1 %152, label %153, label %23
153: ; preds = %150, %4
ret void
}