double NP_sum(double *a, int nd, int di, int dj) {
  int i, j;
  double out = 0;
  for (i = 0; i < di; i++) {
    for (j = 0; j < dj; j++) {
      out += a[i * nd + j];
    }
  }
  return out;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<NP_sum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1180 <NP_sum+0x80>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    116d <NP_sum+0x6d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
addsd  -0x28(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1133 <NP_sum+0x33>
jmp    1172 <NP_sum+0x72>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1120 <NP_sum+0x20>
movsd  -0x28(%rbp),%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<NP_sum>:
push   %r14
push   %rbx
test   %edx,%edx
jle    11a0 <NP_sum+0xa0>
movslq %esi,%r10
mov    %edx,%r9d
mov    %ecx,%r14d
lea    -0x1(%r14),%r8
mov    %r14d,%esi
and    $0x3,%esi
and    $0xfffffffc,%r14d
lea    0x18(%rdi),%rax
shl    $0x3,%r10
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %r11d,%r11d
jmp    114f <NP_sum+0x4f>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r11
add    %r10,%rax
add    %r10,%rdi
cmp    %r9,%r11
je     11a4 <NP_sum+0xa4>
test   %ecx,%ecx
jle    1140 <NP_sum+0x40>
xor    %ebx,%ebx
cmp    $0x3,%r8
jb     1180 <NP_sum+0x80>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
addsd  -0x18(%rax,%rbx,8),%xmm0
addsd  -0x10(%rax,%rbx,8),%xmm0
addsd  -0x8(%rax,%rbx,8),%xmm0
addsd  (%rax,%rbx,8),%xmm0
add    $0x4,%rbx
cmp    %rbx,%r14
jne    1160 <NP_sum+0x60>
test   %rsi,%rsi
je     1140 <NP_sum+0x40>
lea    (%rdi,%rbx,8),%rbx
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
addsd  (%rbx,%rdx,8),%xmm0
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1190 <NP_sum+0x90>
jmp    1140 <NP_sum+0x40>
xorpd  %xmm0,%xmm0
pop    %rbx
pop    %r14
ret

LLVM IR (-O0):
define double @NP_sum(double* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca double*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca double
store double* %0, double** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
store double 0.000000e+00, double* %11
store i32 0, i32* %9
br label %12
12: ; preds = %37, %4
%13 = load i32, i32* %9
%14 = load i32, i32* %7
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %40
16: ; preds = %12
store i32 0, i32* %10
br label %17
17: ; preds = %33, %16
%18 = load i32, i32* %10
%19 = load i32, i32* %8
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %36
21: ; preds = %17
%22 = load double*, double** %5
%23 = load i32, i32* %9
%24 = load i32, i32* %6
%25 = mul nsw i32 %23, %24
%26 = load i32, i32* %10
%27 = add nsw i32 %25, %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %28
%30 = load double, double* %29
%31 = load double, double* %11
%32 = fadd double %31, %30
store double %32, double* %11
br label %33
33: ; preds = %21
%34 = load i32, i32* %10
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %10
br label %17
36: ; preds = %17
br label %37
37: ; preds = %36
%38 = load i32, i32* %9
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %9
br label %12
40: ; preds = %12
%41 = load double, double* %11
ret double %41
}

LLVM IR (-O2):
define double @NP_sum(double* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %5, label %6, label %66
6: ; preds = %4
%7 = icmp sgt i32 %3, 0
%8 = sext i32 %1 to i64
%9 = zext i32 %2 to i64
%10 = zext i32 %3 to i64
%11 = add nsw i64 %10, -1
%12 = and i64 %10, 3
%13 = icmp ult i64 %11, 3
%14 = and i64 %10, 4294967292
%15 = icmp eq i64 %12, 0
br label %16
16: ; preds = %6, %62
%17 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %64, %62 ]
%18 = phi double [ 0.000000e+00, %6 ], [ %63, %62 ]
br i1 %7, label %19, label %62
19: ; preds = %16
%20 = mul nsw i64 %17, %8
br i1 %13, label %47, label %21
21: ; preds = %19, %21
%22 = phi i64 [ %44, %21 ], [ 0, %19 ]
%23 = phi double [ %43, %21 ], [ %18, %19 ]
%24 = phi i64 [ %45, %21 ], [ 0, %19 ]
%25 = add nsw i64 %22, %20
%26 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %25
%27 = load double, double* %26
%28 = fadd double %23, %27
%29 = or i64 %22, 1
%30 = add nsw i64 %29, %20
%31 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %30
%32 = load double, double* %31
%33 = fadd double %28, %32
%34 = or i64 %22, 2
%35 = add nsw i64 %34, %20
%36 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %35
%37 = load double, double* %36
%38 = fadd double %33, %37
%39 = or i64 %22, 3
%40 = add nsw i64 %39, %20
%41 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %40
%42 = load double, double* %41
%43 = fadd double %38, %42
%44 = add nuw nsw i64 %22, 4
%45 = add i64 %24, 4
%46 = icmp eq i64 %45, %14
br i1 %46, label %47, label %21
47: ; preds = %21, %19
%48 = phi double [ undef, %19 ], [ %43, %21 ]
%49 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %44, %21 ]
%50 = phi double [ %18, %19 ], [ %43, %21 ]
br i1 %15, label %62, label %51
51: ; preds = %47, %51
%52 = phi i64 [ %59, %51 ], [ %49, %47 ]
%53 = phi double [ %58, %51 ], [ %50, %47 ]
%54 = phi i64 [ %60, %51 ], [ 0, %47 ]
%55 = add nsw i64 %52, %20
%56 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %55
%57 = load double, double* %56
%58 = fadd double %53, %57
%59 = add nuw nsw i64 %52, 1
%60 = add i64 %54, 1
%61 = icmp eq i64 %60, %12
br i1 %61, label %62, label %51
62: ; preds = %47, %51, %16
%63 = phi double [ %18, %16 ], [ %48, %47 ], [ %58, %51 ]
%64 = add nuw nsw i64 %17, 1
%65 = icmp eq i64 %64, %9
br i1 %65, label %66, label %16
66: ; preds = %62, %4
%67 = phi double [ 0.000000e+00, %4 ], [ %63, %62 ]
ret double %67
}