void convolution(const double *input_a, const int a_len, const double *input_b,
                 const int b_len, double *output) {
  for (int i = 0; i < a_len; i++) {
    for (int j = 0; j < b_len; j++) {
      output[i + j] = 0.0;
    }
  }
  for (int i = 0; i < a_len; i++) {
    for (int j = 0; j < b_len; j++) {
      output[i + j] += (input_a[i] * input_b[j]);
    }
  }
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<convolution>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1172 <convolution+0x72>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    115f <convolution+0x5f>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1130 <convolution+0x30>
jmp    1164 <convolution+0x64>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    111d <convolution+0x1d>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11f2 <convolution+0xf2>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11df <convolution+0xdf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
add    -0x38(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    118c <convolution+0x8c>
jmp    11e4 <convolution+0xe4>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1179 <convolution+0x79>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<convolution>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x48,%rsp
test   %esi,%esi
jle    136d <convolution+0x25d>
mov    %rdx,%rbx
mov    %rdi,%r13
mov    %ecx,%r14d
lea    0x0(,%r14,8),%rax
mov    %rax,0x30(%rsp)
mov    %esi,0x24(%rsp)
mov    %esi,%esi
lea    -0x1(%rsi),%rax
mov    %esi,%edx
and    $0x3,%edx
mov    %rdx,0x28(%rsp)
cmp    $0x3,%rax
mov    %r8,0x18(%rsp)
mov    %rsi,0x10(%rsp)
mov    %ecx,0xc(%rsp)
jae    137c <convolution+0x26c>
xor    %r15d,%r15d
cmpq   $0x0,0x28(%rsp)
mov    0x18(%rsp),%r12
je     11a4 <convolution+0x94>
lea    (%r12,%r15,8),%r15
xor    %ebp,%ebp
jmp    118b <convolution+0x7b>
add    $0x1,%rbp
cmp    %rbp,0x28(%rsp)
je     11a4 <convolution+0x94>
cmpl   $0x0,0xc(%rsp)
jle    1180 <convolution+0x70>
lea    (%r15,%rbp,8),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    0x30(%rsp),%rdx
call   1030 <memset@plt>
jmp    1180 <convolution+0x70>
cmpl   $0x0,0x24(%rsp)
mov    0xc(%rsp),%ebp
mov    0x10(%rsp),%r15
jle    136d <convolution+0x25d>
lea    (%rbx,%r14,8),%r8
mov    %r14d,%r9d
and    $0xfffffffc,%r9d
mov    %r14,%r10
neg    %r10
lea    0x10(%r12),%rsi
lea    0x0(,%r14,8),%r11
and    $0xffffffffffffffe0,%r11
lea    0x8(%r12),%rax
xor    %ecx,%ecx
jmp    1205 <convolution+0xf5>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%rcx
add    $0x8,%rsi
add    $0x8,%rax
cmp    %r15,%rcx
je     136d <convolution+0x25d>
test   %ebp,%ebp
jle    11f0 <convolution+0xe0>
cmp    $0x4,%ebp
jae    1220 <convolution+0x110>
xor    %edi,%edi
jmp    12f0 <convolution+0x1e0>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
lea    (%rcx,%r14,1),%rdx
lea    (%r12,%rcx,8),%rdi
lea    (%r12,%rdx,8),%rbp
lea    0x0(,%rcx,8),%r15
add    %r13,%r15
lea    0x8(,%rcx,8),%rdx
add    %r13,%rdx
cmp    %rdx,%rdi
setb   %r12b
cmp    %rbp,%r15
setb   %r15b
cmp    %r8,%rdi
setb   %dl
cmp    %rbx,%rbp
seta   %bpl
test   %r15b,%r12b
jne    12d8 <convolution+0x1c8>
mov    $0x0,%edi
and    %bpl,%dl
mov    0x18(%rsp),%r12
mov    0xc(%rsp),%ebp
mov    0x10(%rsp),%r15
jne    12f0 <convolution+0x1e0>
movsd  0x0(%r13,%rcx,8),%xmm0
unpcklpd %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movupd (%rbx,%rdx,1),%xmm1
movupd 0x10(%rbx,%rdx,1),%xmm2
movupd -0x10(%rsi,%rdx,1),%xmm3
movupd (%rsi,%rdx,1),%xmm4
mulpd  %xmm0,%xmm1
addpd  %xmm3,%xmm1
mulpd  %xmm0,%xmm2
addpd  %xmm4,%xmm2
movupd %xmm1,-0x10(%rsi,%rdx,1)
movupd %xmm2,(%rsi,%rdx,1)
add    $0x20,%rdx
cmp    %rdx,%r11
jne    1290 <convolution+0x180>
mov    %r9,%rdi
cmp    %r14,%r9
je     11f0 <convolution+0xe0>
jmp    12f0 <convolution+0x1e0>
xor    %edi,%edi
mov    0x18(%rsp),%r12
mov    0xc(%rsp),%ebp
mov    0x10(%rsp),%r15
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rdi,%rdx
test   $0x1,%r14b
je     131c <convolution+0x20c>
movsd  0x0(%r13,%rcx,8),%xmm0
lea    (%rdi,%rcx,1),%rdx
mulsd  (%rbx,%rdi,8),%xmm0
addsd  (%r12,%rdx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%r12,%rdx,8)
mov    %rdi,%rdx
or     $0x1,%rdx
not    %rdi
cmp    %r10,%rdi
je     11f0 <convolution+0xe0>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  0x0(%r13,%rcx,8),%xmm0
mulsd  (%rbx,%rdx,8),%xmm0
addsd  -0x8(%rax,%rdx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x8(%rax,%rdx,8)
movsd  0x0(%r13,%rcx,8),%xmm0
mulsd  0x8(%rbx,%rdx,8),%xmm0
addsd  (%rax,%rdx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rdx,8)
add    $0x2,%rdx
cmp    %rdx,%r14
jne    1330 <convolution+0x220>
jmp    11f0 <convolution+0xe0>
add    $0x48,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
and    $0xfffffffc,%esi
mov    %rsi,0x38(%rsp)
lea    0x18(%r8),%r12
xor    %r15d,%r15d
mov    0x30(%rsp),%rbp
jmp    13af <convolution+0x29f>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x4,%r15
cmp    %r15,0x38(%rsp)
je     116b <convolution+0x5b>
test   %ecx,%ecx
jle    13a0 <convolution+0x290>
lea    (%r12,%r15,8),%rax
mov    %rax,0x40(%rsp)
lea    (%r12,%r15,8),%rdi
add    $0xffffffffffffffe8,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %rbp,%rdx
call   1030 <memset@plt>
lea    (%r12,%r15,8),%rdi
add    $0xfffffffffffffff0,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %rbp,%rdx
call   1030 <memset@plt>
lea    (%r12,%r15,8),%rdi
add    $0xfffffffffffffff8,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %rbp,%rdx
call   1030 <memset@plt>
mov    0x40(%rsp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %rbp,%rdx
call   1030 <memset@plt>
mov    0xc(%rsp),%ecx
jmp    13a0 <convolution+0x290>

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

LLVM IR (-O2):
define void @convolution(double* nocapture %0, i32 %1, double* nocapture %2, i32 %3, double* nocapture %4) {
%6 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %6, label %7, label %122
7: ; preds = %5
%8 = icmp sgt i32 %3, 0
%9 = zext i32 %3 to i64
%10 = shl nuw nsw i64 %9, 3
%11 = zext i32 %1 to i64
%12 = add nsw i64 %11, -1
%13 = and i64 %11, 3
%14 = icmp ult i64 %12, 3
br i1 %14, label %32, label %15
15: ; preds = %7
%16 = and i64 %11, 4294967292
br label %17
17: ; preds = %57, %15
%18 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %58, %57 ]
%19 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %59, %57 ]
br i1 %8, label %20, label %57
20: ; preds = %17
%21 = getelementptr double, double* %4, i64 %18
%22 = bitcast double* %21 to i8*
%23 = or i64 %18, 1
%24 = getelementptr double, double* %4, i64 %23
%25 = bitcast double* %24 to i8*
%26 = or i64 %18, 2
%27 = getelementptr double, double* %4, i64 %26
%28 = bitcast double* %27 to i8*
%29 = or i64 %18, 3
%30 = getelementptr double, double* %4, i64 %29
%31 = bitcast double* %30 to i8*
br label %57
32: ; preds = %57, %7
%33 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %58, %57 ]
%34 = icmp eq i64 %13, 0
br i1 %34, label %45, label %35
35: ; preds = %32, %41
%36 = phi i64 [ %42, %41 ], [ %33, %32 ]
%37 = phi i64 [ %43, %41 ], [ 0, %32 ]
br i1 %8, label %38, label %41
38: ; preds = %35
%39 = getelementptr double, double* %4, i64 %36
%40 = bitcast double* %39 to i8*
br label %41
41: ; preds = %38, %35
%42 = add nuw nsw i64 %36, 1
%43 = add i64 %37, 1
%44 = icmp eq i64 %43, %13
br i1 %44, label %45, label %35
45: ; preds = %41, %32
br i1 %6, label %46, label %122
46: ; preds = %45
%47 = icmp sgt i32 %3, 0
%48 = zext i32 %1 to i64
%49 = zext i32 %3 to i64
%50 = getelementptr double, double* %2, i64 %49
%51 = icmp ult i32 %3, 4
%52 = and i64 %49, 4294967292
%53 = icmp eq i64 %52, %49
%54 = and i64 %49, 1
%55 = icmp eq i64 %54, 0
%56 = sub nsw i64 0, %49
br label %61
57: ; preds = %17, %20
%58 = add nuw nsw i64 %18, 4
%59 = add i64 %19, 4
%60 = icmp eq i64 %59, %16
br i1 %60, label %32, label %17
61: ; preds = %46, %123
%62 = phi i64 [ 0, %46 ], [ %124, %123 ]
%63 = getelementptr double, double* %4, i64 %62
%64 = add nuw i64 %62, %49
%65 = getelementptr double, double* %4, i64 %64
%66 = getelementptr double, double* %0, i64 %62
%67 = add nuw i64 %62, 1
%68 = getelementptr double, double* %0, i64 %67
br i1 %47, label %69, label %123
69: ; preds = %61
%70 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %62
br i1 %51, label %107, label %71
71: ; preds = %69
%72 = icmp ult double* %63, %68
%73 = icmp ult double* %66, %65
%74 = and i1 %72, %73
%75 = icmp ult double* %63, %50
%76 = icmp ugt double* %65, %2
%77 = and i1 %75, %76
%78 = or i1 %74, %77
br i1 %78, label %107, label %79
79: ; preds = %71
%80 = load double, double* %70
%81 = insertelement <2 x double> poison, double %80, i64 0
%82 = shufflevector <2 x double> %81, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%83 = insertelement <2 x double> poison, double %80, i64 0
%84 = shufflevector <2 x double> %83, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
br label %85
85: ; preds = %85, %79
%86 = phi i64 [ 0, %79 ], [ %104, %85 ]
%87 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %86
%88 = bitcast double* %87 to <2 x double>*
%89 = load <2 x double>, <2 x double>* %88
%90 = getelementptr inbounds double, double* %87, i64 2
%91 = bitcast double* %90 to <2 x double>*
%92 = load <2 x double>, <2 x double>* %91
%93 = add nuw nsw i64 %86, %62
%94 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %93
%95 = bitcast double* %94 to <2 x double>*
%96 = load <2 x double>, <2 x double>* %95
%97 = getelementptr inbounds double, double* %94, i64 2
%98 = bitcast double* %97 to <2 x double>*
%99 = load <2 x double>, <2 x double>* %98
%100 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %82, <2 x double> %89, <2 x double> %96)
%101 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %84, <2 x double> %92, <2 x double> %99)
%102 = bitcast double* %94 to <2 x double>*
store <2 x double> %100, <2 x double>* %102
%103 = bitcast double* %97 to <2 x double>*
store <2 x double> %101, <2 x double>* %103
%104 = add nuw i64 %86, 4
%105 = icmp eq i64 %104, %52
br i1 %105, label %106, label %85
106: ; preds = %85
br i1 %53, label %123, label %107
107: ; preds = %71, %69, %106
%108 = phi i64 [ 0, %71 ], [ 0, %69 ], [ %52, %106 ]
%109 = xor i64 %108, -1
br i1 %55, label %119, label %110
110: ; preds = %107
%111 = load double, double* %70
%112 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %108
%113 = load double, double* %112
%114 = add nuw nsw i64 %108, %62
%115 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %114
%116 = load double, double* %115
%117 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %111, double %113, double %116)
store double %117, double* %115
%118 = or i64 %108, 1
br label %119
119: ; preds = %110, %107
%120 = phi i64 [ %108, %107 ], [ %118, %110 ]
%121 = icmp eq i64 %109, %56
br i1 %121, label %123, label %126
122: ; preds = %123, %5, %45
ret void
123: ; preds = %119, %126, %106, %61
%124 = add nuw nsw i64 %62, 1
%125 = icmp eq i64 %124, %48
br i1 %125, label %122, label %61
126: ; preds = %119, %126
%127 = phi i64 [ %143, %126 ], [ %120, %119 ]
%128 = load double, double* %70
%129 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %127
%130 = load double, double* %129
%131 = add nuw nsw i64 %127, %62
%132 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %131
%133 = load double, double* %132
%134 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %128, double %130, double %133)
store double %134, double* %132
%135 = add nuw nsw i64 %127, 1
%136 = load double, double* %70
%137 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %135
%138 = load double, double* %137
%139 = add nuw nsw i64 %135, %62
%140 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %139
%141 = load double, double* %140
%142 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %136, double %138, double %141)
store double %142, double* %140
%143 = add nuw nsw i64 %127, 2
%144 = icmp eq i64 %143, %49
br i1 %144, label %123, label %126
}