void floats_mat44_rotate_vector(const float M[16], const float in[3],
                                float out[3]) {
  for (int i = 0; i < 3; i++)
    out[i] = M[4 * i + 0] * in[0] + M[4 * i + 1] * in[1] + M[4 * i + 2] * in[2];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<floats_mat44_rotate_vector>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x1c(%rbp)
jge    11a5 <floats_mat44_rotate_vector+0xa5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm0
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1117 <floats_mat44_rotate_vector+0x17>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<floats_mat44_rotate_vector>:
movss  (%rdi),%xmm0
movss  0x4(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x8(%rdi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,(%rdx)
movss  0x10(%rdi),%xmm0
movss  0x14(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x18(%rdi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x4(%rdx)
movss  0x20(%rdi),%xmm0
movss  0x24(%rdi),%xmm1
mulss  0x4(%rsi),%xmm1
mulss  (%rsi),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  0x28(%rdi),%xmm1
mulss  0x8(%rsi),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,0x8(%rdx)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @floats_mat44_rotate_vector(float* %0, float* %1, float* %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
%7 = alloca i32
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store float* %2, float** %6
store i32 0, i32* %7
br label %8
8: ; preds = %49, %3
%9 = load i32, i32* %7
%10 = icmp slt i32 %9, 3
br i1 %10, label %11, label %52
11: ; preds = %8
%12 = load float*, float** %4
%13 = load i32, i32* %7
%14 = mul nsw i32 4, %13
%15 = add nsw i32 %14, 0
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds float, float* %12, i64 %16
%18 = load float, float* %17
%19 = load float*, float** %5
%20 = getelementptr inbounds float, float* %19, i64 0
%21 = load float, float* %20
%22 = load float*, float** %4
%23 = load i32, i32* %7
%24 = mul nsw i32 4, %23
%25 = add nsw i32 %24, 1
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 %26
%28 = load float, float* %27
%29 = load float*, float** %5
%30 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 1
%31 = load float, float* %30
%32 = fmul float %28, %31
%33 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %18, float %21, float %32)
%34 = load float*, float** %4
%35 = load i32, i32* %7
%36 = mul nsw i32 4, %35
%37 = add nsw i32 %36, 2
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds float, float* %34, i64 %38
%40 = load float, float* %39
%41 = load float*, float** %5
%42 = getelementptr inbounds float, float* %41, i64 2
%43 = load float, float* %42
%44 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %40, float %43, float %33)
%45 = load float*, float** %6
%46 = load i32, i32* %7
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds float, float* %45, i64 %47
store float %44, float* %48
br label %49
49: ; preds = %11
%50 = load i32, i32* %7
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %7
br label %8
52: ; preds = %8
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @floats_mat44_rotate_vector(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2) {
%4 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
%5 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
%6 = load float, float* %0
%7 = load float, float* %1
%8 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%9 = load float, float* %8
%10 = load float, float* %4
%11 = fmul float %9, %10
%12 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %6, float %7, float %11)
%13 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%14 = load float, float* %13
%15 = load float, float* %5
%16 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %14, float %15, float %12)
store float %16, float* %2
%17 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 4
%18 = load float, float* %17
%19 = load float, float* %1
%20 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 5
%21 = load float, float* %20
%22 = load float, float* %4
%23 = fmul float %21, %22
%24 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %18, float %19, float %23)
%25 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 6
%26 = load float, float* %25
%27 = load float, float* %5
%28 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %26, float %27, float %24)
%29 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 1
store float %28, float* %29
%30 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 8
%31 = load float, float* %30
%32 = load float, float* %1
%33 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 9
%34 = load float, float* %33
%35 = load float, float* %4
%36 = fmul float %34, %35
%37 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %31, float %32, float %36)
%38 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 10
%39 = load float, float* %38
%40 = load float, float* %5
%41 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %39, float %40, float %37)
%42 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 2
store float %41, float* %42
ret void
}