double vec_mat_vec_mult(int n, double *x, double **A) {
  double sum = 0.0;
  int row, col;
  for (row = 0; row < n; row++)
    for (col = 0; col < n; col++)
      sum += x[row] * A[row][col] * x[col];
  return sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<vec_mat_vec_mult>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    119f <vec_mat_vec_mult+0x9f>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    118c <vec_mat_vec_mult+0x8c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x20(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1131 <vec_mat_vec_mult+0x31>
jmp    1191 <vec_mat_vec_mult+0x91>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111e <vec_mat_vec_mult+0x1e>
movsd  -0x20(%rbp),%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<vec_mat_vec_mult>:
push   %rbx
test   %edi,%edi
jle    11e2 <vec_mat_vec_mult+0xe2>
mov    %edi,%r9d
lea    -0x1(%r9),%r8
mov    %r9d,%edi
and    $0x3,%edi
mov    %r9d,%r11d
and    $0xfffffffc,%r11d
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %r10d,%r10d
jmp    113d <vec_mat_vec_mult+0x3d>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r10
cmp    %r9,%r10
je     11e0 <vec_mat_vec_mult+0xe0>
movsd  (%rsi,%r10,8),%xmm1
mov    (%rdx,%r10,8),%rcx
xor    %eax,%eax
cmp    $0x3,%r8
jb     11a7 <vec_mat_vec_mult+0xa7>
nop
movsd  (%rcx,%rax,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
mulsd  (%rsi,%rax,8),%xmm2
addsd  %xmm0,%xmm2
movsd  0x8(%rcx,%rax,8),%xmm3
mulsd  %xmm1,%xmm3
mulsd  0x8(%rsi,%rax,8),%xmm3
addsd  %xmm2,%xmm3
movsd  0x10(%rcx,%rax,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
mulsd  0x10(%rsi,%rax,8),%xmm2
movsd  0x18(%rcx,%rax,8),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
mulsd  0x18(%rsi,%rax,8),%xmm0
addsd  %xmm3,%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm0
add    $0x4,%rax
cmp    %rax,%r11
jne    1150 <vec_mat_vec_mult+0x50>
test   %rdi,%rdi
je     1130 <vec_mat_vec_mult+0x30>
lea    (%rsi,%rax,8),%rbx
lea    (%rcx,%rax,8),%rax
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
mulsd  (%rbx,%rcx,8),%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm0
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rdi
jne    11c0 <vec_mat_vec_mult+0xc0>
jmp    1130 <vec_mat_vec_mult+0x30>
pop    %rbx
ret
xorps  %xmm0,%xmm0
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define double @vec_mat_vec_mult(i32 %0, double* %1, double** %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca double*
%6 = alloca double**
%7 = alloca double
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store double* %1, double** %5
store double** %2, double*** %6
store double 0.000000e+00, double* %7
store i32 0, i32* %8
br label %10
10: ; preds = %46, %3
%11 = load i32, i32* %8
%12 = load i32, i32* %4
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %49
14: ; preds = %10
store i32 0, i32* %9
br label %15
15: ; preds = %42, %14
%16 = load i32, i32* %9
%17 = load i32, i32* %4
%18 = icmp slt i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %45
19: ; preds = %15
%20 = load double*, double** %5
%21 = load i32, i32* %8
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds double, double* %20, i64 %22
%24 = load double, double* %23
%25 = load double**, double*** %6
%26 = load i32, i32* %8
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds double*, double** %25, i64 %27
%29 = load double*, double** %28
%30 = load i32, i32* %9
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = fmul double %24, %33
%35 = load double*, double** %5
%36 = load i32, i32* %9
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds double, double* %35, i64 %37
%39 = load double, double* %38
%40 = load double, double* %7
%41 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %34, double %39, double %40)
store double %41, double* %7
br label %42
42: ; preds = %19
%43 = load i32, i32* %9
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %9
br label %15
45: ; preds = %15
br label %46
46: ; preds = %45
%47 = load i32, i32* %8
%48 = add nsw i32 %47, 1
store i32 %48, i32* %8
br label %10
49: ; preds = %10
%50 = load double, double* %7
ret double %50
}

LLVM IR (-O2):
define double @vec_mat_vec_mult(i32 %0, double* nocapture %1, double** nocapture %2) {
%4 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %4, label %5, label %74
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %0 to i64
%7 = add nsw i64 %6, -1
%8 = and i64 %6, 3
%9 = icmp ult i64 %7, 3
%10 = and i64 %6, 4294967292
%11 = icmp eq i64 %8, 0
br label %12
12: ; preds = %70, %5
%13 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %72, %70 ]
%14 = phi double [ 0.000000e+00, %5 ], [ %71, %70 ]
%15 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %13
%16 = load double, double* %15
%17 = getelementptr inbounds double*, double** %2, i64 %13
%18 = load double*, double** %17
br i1 %9, label %53, label %19
19: ; preds = %12, %19
%20 = phi i64 [ %50, %19 ], [ 0, %12 ]
%21 = phi double [ %49, %19 ], [ %14, %12 ]
%22 = phi i64 [ %51, %19 ], [ 0, %12 ]
%23 = getelementptr inbounds double, double* %18, i64 %20
%24 = load double, double* %23
%25 = fmul double %16, %24
%26 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %20
%27 = load double, double* %26
%28 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %25, double %27, double %21)
%29 = or i64 %20, 1
%30 = getelementptr inbounds double, double* %18, i64 %29
%31 = load double, double* %30
%32 = fmul double %16, %31
%33 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %29
%34 = load double, double* %33
%35 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %32, double %34, double %28)
%36 = or i64 %20, 2
%37 = getelementptr inbounds double, double* %18, i64 %36
%38 = load double, double* %37
%39 = fmul double %16, %38
%40 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %36
%41 = load double, double* %40
%42 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %39, double %41, double %35)
%43 = or i64 %20, 3
%44 = getelementptr inbounds double, double* %18, i64 %43
%45 = load double, double* %44
%46 = fmul double %16, %45
%47 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %43
%48 = load double, double* %47
%49 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %46, double %48, double %42)
%50 = add nuw nsw i64 %20, 4
%51 = add i64 %22, 4
%52 = icmp eq i64 %51, %10
br i1 %52, label %53, label %19
53: ; preds = %19, %12
%54 = phi double [ undef, %12 ], [ %49, %19 ]
%55 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %50, %19 ]
%56 = phi double [ %14, %12 ], [ %49, %19 ]
br i1 %11, label %70, label %57
57: ; preds = %53, %57
%58 = phi i64 [ %67, %57 ], [ %55, %53 ]
%59 = phi double [ %66, %57 ], [ %56, %53 ]
%60 = phi i64 [ %68, %57 ], [ 0, %53 ]
%61 = getelementptr inbounds double, double* %18, i64 %58
%62 = load double, double* %61
%63 = fmul double %16, %62
%64 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %58
%65 = load double, double* %64
%66 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %63, double %65, double %59)
%67 = add nuw nsw i64 %58, 1
%68 = add i64 %60, 1
%69 = icmp eq i64 %68, %8
br i1 %69, label %70, label %57
70: ; preds = %57, %53
%71 = phi double [ %54, %53 ], [ %66, %57 ]
%72 = add nuw nsw i64 %13, 1
%73 = icmp eq i64 %72, %6
br i1 %73, label %74, label %12
74: ; preds = %70, %3
%75 = phi double [ 0.000000e+00, %3 ], [ %71, %70 ]
ret double %75
}