void square_matrix_multiply(int *A, int *B, int *C, int size) {
  int i = 0, j = 0, k = 0, sum = 0;
  for (i = 0; i < size; i++) {
    for (j = 0; j < size; j++) {
      sum = 0;
      for (k = 0; k < size; k++) {
        sum = sum + (A[i * size + k]) * (B[j + k * size]);
      }
      C[i * size + j] = sum;
    }
  }
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<square_matrix_multiply>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11e8 <square_matrix_multiply+0xe8>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11d5 <square_matrix_multiply+0xd5>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11b0 <square_matrix_multiply+0xb0>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    -0x28(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rdx
mov    -0x24(%rbp),%esi
mov    -0x28(%rbp),%edi
imul   -0x1c(%rbp),%edi
add    %edi,%esi
movslq %esi,%rsi
imul   (%rdx,%rsi,4),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1163 <square_matrix_multiply+0x63>
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1149 <square_matrix_multiply+0x49>
jmp    11da <square_matrix_multiply+0xda>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1136 <square_matrix_multiply+0x36>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<square_matrix_multiply>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,-0x10(%rsp)
mov    %rdi,-0x18(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    11fb <square_matrix_multiply+0xfb>
mov    %ecx,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
mov    -0x18(%rsp),%rax
add    $0x4,%rax
lea    0x0(,%r8,4),%r10
lea    0x0(,%r8,8),%r11
xor    %edi,%edi
jmp    1165 <square_matrix_multiply+0x65>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    -0x8(%rsp),%rdi
add    $0x1,%rdi
add    %r10,%rax
cmp    %r8,%rdi
je     11fb <square_matrix_multiply+0xfb>
mov    %rdi,-0x8(%rsp)
imul   %r8,%rdi
mov    -0x10(%rsp),%r15
xor    %r13d,%r13d
jmp    1194 <square_matrix_multiply+0x94>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    (%rdi,%r13,1),%rbx
mov    %ebp,(%rdx,%rbx,4)
add    $0x1,%r13
add    $0x4,%r15
cmp    %r8,%r13
je     1150 <square_matrix_multiply+0x50>
xor    %ebx,%ebx
cmp    $0x1,%ecx
jne    11a0 <square_matrix_multiply+0xa0>
xor    %ebp,%ebp
jmp    11d4 <square_matrix_multiply+0xd4>
nop
mov    %r15,%r12
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    (%r12),%r14d
imul   -0x4(%rax,%rbx,4),%r14d
add    %ebp,%r14d
mov    (%r12,%r10,1),%ebp
imul   (%rax,%rbx,4),%ebp
add    %r14d,%ebp
add    $0x2,%rbx
add    %r11,%r12
cmp    %rbx,%r9
jne    11b0 <square_matrix_multiply+0xb0>
test   $0x1,%r8b
je     1180 <square_matrix_multiply+0x80>
lea    (%rbx,%rdi,1),%r14
imul   %r8,%rbx
add    %r13,%rbx
mov    -0x10(%rsp),%rsi
mov    (%rsi,%rbx,4),%ebx
mov    -0x18(%rsp),%rsi
imul   (%rsi,%r14,4),%ebx
add    %ebx,%ebp
jmp    1180 <square_matrix_multiply+0x80>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @square_matrix_multiply(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture writeonly %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %67
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = zext i32 %3 to i64
%9 = and i64 %7, 1
%10 = icmp eq i32 %3, 1
%11 = and i64 %7, 4294967294
%12 = icmp eq i64 %9, 0
br label %13
13: ; preds = %64, %6
%14 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %65, %64 ]
%15 = mul nsw i64 %14, %7
br label %16
16: ; preds = %58, %13
%17 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %62, %58 ]
br i1 %10, label %44, label %18
18: ; preds = %16, %18
%19 = phi i64 [ %41, %18 ], [ 0, %16 ]
%20 = phi i32 [ %40, %18 ], [ 0, %16 ]
%21 = phi i64 [ %42, %18 ], [ 0, %16 ]
%22 = add nuw nsw i64 %19, %15
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = mul nsw i64 %19, %7
%26 = add nuw nsw i64 %25, %17
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = mul nsw i32 %28, %24
%30 = add nsw i32 %29, %20
%31 = or i64 %19, 1
%32 = add nuw nsw i64 %31, %15
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = mul nsw i64 %31, %7
%36 = add nuw nsw i64 %35, %17
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = mul nsw i32 %38, %34
%40 = add nsw i32 %39, %30
%41 = add nuw nsw i64 %19, 2
%42 = add i64 %21, 2
%43 = icmp eq i64 %42, %11
br i1 %43, label %44, label %18
44: ; preds = %18, %16
%45 = phi i32 [ undef, %16 ], [ %40, %18 ]
%46 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %41, %18 ]
%47 = phi i32 [ 0, %16 ], [ %40, %18 ]
br i1 %12, label %58, label %48
48: ; preds = %44
%49 = add nuw nsw i64 %46, %15
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = mul nsw i64 %46, %7
%53 = add nuw nsw i64 %52, %17
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = mul nsw i32 %55, %51
%57 = add nsw i32 %56, %47
br label %58
58: ; preds = %44, %48
%59 = phi i32 [ %45, %44 ], [ %57, %48 ]
%60 = add nuw nsw i64 %17, %15
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %60
store i32 %59, i32* %61
%62 = add nuw nsw i64 %17, 1
%63 = icmp eq i64 %62, %8
br i1 %63, label %64, label %16
64: ; preds = %58
%65 = add nuw nsw i64 %14, 1
%66 = icmp eq i64 %65, %8
br i1 %66, label %67, label %13
67: ; preds = %64, %4
ret void
}