void matrix_mult(float *a, float b[4][4]) {
  float tmp[4];
  int i;
  for (i = 0; i < 4; i++)
    tmp[i] = a[0] * b[0][i] + a[1] * b[1][i] + a[2] * b[2][i] + a[3] * b[3][i];
  for (i = 0; i < 4; i++)
    a[i] = tmp[i];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_mult>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x24(%rbp)
jge    11a7 <matrix_mult+0xa7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mulss  0x10(%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movss  0x20(%rax,%rcx,4),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movss  0x30(%rax,%rcx,4),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movslq -0x24(%rbp),%rax
movss  %xmm0,-0x20(%rbp,%rax,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1113 <matrix_mult+0x13>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x24(%rbp)
jge    11dd <matrix_mult+0xdd>
movslq -0x24(%rbp),%rax
movss  -0x20(%rbp,%rax,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11ae <matrix_mult+0xae>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_mult>:
movss  (%rdi),%xmm0
movss  0x4(%rdi),%xmm1
movss  0x8(%rdi),%xmm2
movss  0xc(%rdi),%xmm3
shufps $0x0,%xmm1,%xmm1
movups (%rsi),%xmm4
movups 0x10(%rsi),%xmm5
mulps  %xmm1,%xmm5
movups 0x20(%rsi),%xmm1
movups 0x30(%rsi),%xmm6
shufps $0x0,%xmm0,%xmm0
mulps  %xmm4,%xmm0
addps  %xmm5,%xmm0
shufps $0x0,%xmm2,%xmm2
mulps  %xmm1,%xmm2
addps  %xmm0,%xmm2
shufps $0x0,%xmm3,%xmm3
mulps  %xmm6,%xmm3
addps  %xmm2,%xmm3
movups %xmm3,(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix_mult(float* %0, [4 x float]* %1) {
%3 = alloca float*
%4 = alloca [4 x float]*
%5 = alloca [4 x float]
%6 = alloca i32
store float* %0, float** %3
store [4 x float]* %1, [4 x float]** %4
store i32 0, i32* %6
br label %7
7: ; preds = %54, %2
%8 = load i32, i32* %6
%9 = icmp slt i32 %8, 4
br i1 %9, label %10, label %57
10: ; preds = %7
%11 = load float*, float** %3
%12 = getelementptr inbounds float, float* %11, i64 0
%13 = load float, float* %12
%14 = load [4 x float]*, [4 x float]** %4
%15 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %14, i64 0
%16 = load i32, i32* %6
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %15, i64 0, i64 %17
%19 = load float, float* %18
%20 = load float*, float** %3
%21 = getelementptr inbounds float, float* %20, i64 1
%22 = load float, float* %21
%23 = load [4 x float]*, [4 x float]** %4
%24 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %23, i64 1
%25 = load i32, i32* %6
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %24, i64 0, i64 %26
%28 = load float, float* %27
%29 = fmul float %22, %28
%30 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %13, float %19, float %29)
%31 = load float*, float** %3
%32 = getelementptr inbounds float, float* %31, i64 2
%33 = load float, float* %32
%34 = load [4 x float]*, [4 x float]** %4
%35 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %34, i64 2
%36 = load i32, i32* %6
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %35, i64 0, i64 %37
%39 = load float, float* %38
%40 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %33, float %39, float %30)
%41 = load float*, float** %3
%42 = getelementptr inbounds float, float* %41, i64 3
%43 = load float, float* %42
%44 = load [4 x float]*, [4 x float]** %4
%45 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %44, i64 3
%46 = load i32, i32* %6
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %45, i64 0, i64 %47
%49 = load float, float* %48
%50 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %43, float %49, float %40)
%51 = load i32, i32* %6
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %5, i64 0, i64 %52
store float %50, float* %53
br label %54
54: ; preds = %10
%55 = load i32, i32* %6
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %6
br label %7
57: ; preds = %7
store i32 0, i32* %6
br label %58
58: ; preds = %70, %57
%59 = load i32, i32* %6
%60 = icmp slt i32 %59, 4
br i1 %60, label %61, label %73
61: ; preds = %58
%62 = load i32, i32* %6
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %5, i64 0, i64 %63
%65 = load float, float* %64
%66 = load float*, float** %3
%67 = load i32, i32* %6
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds float, float* %66, i64 %68
store float %65, float* %69
br label %70
70: ; preds = %61
%71 = load i32, i32* %6
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %6
br label %58
73: ; preds = %58
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_mult(float* nocapture %0, [4 x float]* nocapture %1) {
%3 = load float, float* %0
%4 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%5 = load float, float* %4
%6 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%7 = load float, float* %6
%8 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%9 = load float, float* %8
%10 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %1, i64 1, i64 0
%11 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %1, i64 2, i64 0
%12 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %1, i64 3, i64 0
%13 = bitcast [4 x float]* %1 to <4 x float>*
%14 = load <4 x float>, <4 x float>* %13
%15 = bitcast float* %10 to <4 x float>*
%16 = load <4 x float>, <4 x float>* %15
%17 = insertelement <4 x float> poison, float %5, i64 0
%18 = shufflevector <4 x float> %17, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%19 = fmul <4 x float> %18, %16
%20 = insertelement <4 x float> poison, float %3, i64 0
%21 = shufflevector <4 x float> %20, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%22 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %21, <4 x float> %14, <4 x float> %19)
%23 = bitcast float* %11 to <4 x float>*
%24 = load <4 x float>, <4 x float>* %23
%25 = insertelement <4 x float> poison, float %7, i64 0
%26 = shufflevector <4 x float> %25, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%27 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %26, <4 x float> %24, <4 x float> %22)
%28 = bitcast float* %12 to <4 x float>*
%29 = load <4 x float>, <4 x float>* %28
%30 = insertelement <4 x float> poison, float %9, i64 0
%31 = shufflevector <4 x float> %30, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%32 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %31, <4 x float> %29, <4 x float> %27)
%33 = bitcast float* %0 to <4 x float>*
store <4 x float> %32, <4 x float>* %33
ret void
}