void matrix_mul(unsigned char *in, unsigned char *out, int size) {
  int i;
  for (i = 0; i < size; i++) {
    unsigned char in0 = in[0];
    unsigned char in1 = in[1];
    unsigned char in2 = in[2];
    unsigned char out0, out1, out2, out3;
    out0 = in0 + in1;
    out1 = in0 + in2;
    out2 = in1 + in2;
    out3 = in0 + in1 + in2;
    out[0] = out0;
    out[1] = out1;
    out[2] = out2;
    out[3] = out3;
    in += 3;
    out += 4;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_mul>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11c6 <matrix_mul+0xc6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%al
mov    %al,-0x19(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    0x1(%rax),%al
mov    %al,-0x1a(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    0x2(%rax),%al
mov    %al,-0x1b(%rbp)
movzbl -0x19(%rbp),%eax
movzbl -0x1a(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x1c(%rbp)
movzbl -0x19(%rbp),%eax
movzbl -0x1b(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x1d(%rbp)
movzbl -0x1a(%rbp),%eax
movzbl -0x1b(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x1e(%rbp)
movzbl -0x19(%rbp),%eax
movzbl -0x1a(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
movzbl -0x1b(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x1f(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x1d(%rbp),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x1(%rax)
mov    -0x1e(%rbp),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x2(%rax)
mov    -0x1f(%rbp),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x3(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x3,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1116 <matrix_mul+0x16>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_mul>:
test   %edx,%edx
jle    119d <matrix_mul+0x9d>
cmp    $0x1,%edx
je     117a <matrix_mul+0x7a>
mov    %edx,%r8d
and    $0xfffffffe,%r8d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movzbl (%rdi),%ecx
movzbl 0x1(%rdi),%r9d
movzbl 0x2(%rdi),%eax
lea    (%r9,%rcx,1),%r10d
add    %al,%cl
add    %al,%r9b
add    %r10b,%al
mov    %r10b,(%rsi)
mov    %cl,0x1(%rsi)
mov    %r9b,0x2(%rsi)
mov    %al,0x3(%rsi)
movzbl 0x3(%rdi),%r9d
movzbl 0x4(%rdi),%ecx
movzbl 0x5(%rdi),%eax
lea    (%rcx,%r9,1),%r10d
add    %al,%r9b
add    %al,%cl
add    %r10b,%al
mov    %r10b,0x4(%rsi)
mov    %r9b,0x5(%rsi)
mov    %cl,0x6(%rsi)
mov    %al,0x7(%rsi)
add    $0x6,%rdi
add    $0x8,%rsi
add    $0xfffffffe,%r8d
jne    1120 <matrix_mul+0x20>
test   $0x1,%dl
je     119d <matrix_mul+0x9d>
mov    (%rdi),%al
mov    0x1(%rdi),%cl
mov    0x2(%rdi),%dl
lea    (%rcx,%rax,1),%edi
add    %dl,%al
add    %dl,%cl
add    %dil,%dl
mov    %dil,(%rsi)
mov    %al,0x1(%rsi)
mov    %cl,0x2(%rsi)
mov    %dl,0x3(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix_mul(i8* %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i8
%9 = alloca i8
%10 = alloca i8
%11 = alloca i8
%12 = alloca i8
%13 = alloca i8
%14 = alloca i8
store i8* %0, i8** %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %15
15: ; preds = %72, %3
%16 = load i32, i32* %7
%17 = load i32, i32* %6
%18 = icmp slt i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %75
19: ; preds = %15
%20 = load i8*, i8** %4
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %20, i64 0
%22 = load i8, i8* %21
store i8 %22, i8* %8
%23 = load i8*, i8** %4
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %23, i64 1
%25 = load i8, i8* %24
store i8 %25, i8* %9
%26 = load i8*, i8** %4
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 2
%28 = load i8, i8* %27
store i8 %28, i8* %10
%29 = load i8, i8* %8
%30 = zext i8 %29 to i32
%31 = load i8, i8* %9
%32 = zext i8 %31 to i32
%33 = add nsw i32 %30, %32
%34 = trunc i32 %33 to i8
store i8 %34, i8* %11
%35 = load i8, i8* %8
%36 = zext i8 %35 to i32
%37 = load i8, i8* %10
%38 = zext i8 %37 to i32
%39 = add nsw i32 %36, %38
%40 = trunc i32 %39 to i8
store i8 %40, i8* %12
%41 = load i8, i8* %9
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = load i8, i8* %10
%44 = zext i8 %43 to i32
%45 = add nsw i32 %42, %44
%46 = trunc i32 %45 to i8
store i8 %46, i8* %13
%47 = load i8, i8* %8
%48 = zext i8 %47 to i32
%49 = load i8, i8* %9
%50 = zext i8 %49 to i32
%51 = add nsw i32 %48, %50
%52 = load i8, i8* %10
%53 = zext i8 %52 to i32
%54 = add nsw i32 %51, %53
%55 = trunc i32 %54 to i8
store i8 %55, i8* %14
%56 = load i8, i8* %11
%57 = load i8*, i8** %5
%58 = getelementptr inbounds i8, i8* %57, i64 0
store i8 %56, i8* %58
%59 = load i8, i8* %12
%60 = load i8*, i8** %5
%61 = getelementptr inbounds i8, i8* %60, i64 1
store i8 %59, i8* %61
%62 = load i8, i8* %13
%63 = load i8*, i8** %5
%64 = getelementptr inbounds i8, i8* %63, i64 2
store i8 %62, i8* %64
%65 = load i8, i8* %14
%66 = load i8*, i8** %5
%67 = getelementptr inbounds i8, i8* %66, i64 3
store i8 %65, i8* %67
%68 = load i8*, i8** %4
%69 = getelementptr inbounds i8, i8* %68, i64 3
store i8* %69, i8** %4
%70 = load i8*, i8** %5
%71 = getelementptr inbounds i8, i8* %70, i64 4
store i8* %71, i8** %5
br label %72
72: ; preds = %19
%73 = load i32, i32* %7
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %7
br label %15
75: ; preds = %15
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_mul(i8* nocapture %0, i8* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %4, label %5, label %61
5: ; preds = %3
%6 = and i32 %2, 1
%7 = icmp eq i32 %2, 1
br i1 %7, label %44, label %8
8: ; preds = %5
%9 = and i32 %2, -2
br label %10
10: ; preds = %10, %8
%11 = phi i8* [ %0, %8 ], [ %40, %10 ]
%12 = phi i8* [ %1, %8 ], [ %41, %10 ]
%13 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %42, %10 ]
%14 = load i8, i8* %11
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 1
%16 = load i8, i8* %15
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 2
%18 = load i8, i8* %17
%19 = add i8 %16, %14
%20 = add i8 %18, %14
%21 = add i8 %18, %16
%22 = add i8 %18, %19
store i8 %19, i8* %12
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 1
store i8 %20, i8* %23
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 2
store i8 %21, i8* %24
%25 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 3
store i8 %22, i8* %25
%26 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 3
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 4
%28 = load i8, i8* %26
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 4
%30 = load i8, i8* %29
%31 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 5
%32 = load i8, i8* %31
%33 = add i8 %30, %28
%34 = add i8 %32, %28
%35 = add i8 %32, %30
%36 = add i8 %32, %33
store i8 %33, i8* %27
%37 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 5
store i8 %34, i8* %37
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 6
store i8 %35, i8* %38
%39 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 7
store i8 %36, i8* %39
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 6
%41 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 8
%42 = add i32 %13, 2
%43 = icmp eq i32 %42, %9
br i1 %43, label %44, label %10
44: ; preds = %10, %5
%45 = phi i8* [ %0, %5 ], [ %40, %10 ]
%46 = phi i8* [ %1, %5 ], [ %41, %10 ]
%47 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %47, label %61, label %48
48: ; preds = %44
%49 = load i8, i8* %45
%50 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 1
%51 = load i8, i8* %50
%52 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 2
%53 = load i8, i8* %52
%54 = add i8 %51, %49
%55 = add i8 %53, %49
%56 = add i8 %53, %51
%57 = add i8 %53, %54
store i8 %54, i8* %46
%58 = getelementptr inbounds i8, i8* %46, i64 1
store i8 %55, i8* %58
%59 = getelementptr inbounds i8, i8* %46, i64 2
store i8 %56, i8* %59
%60 = getelementptr inbounds i8, i8* %46, i64 3
store i8 %57, i8* %60
br label %61
61: ; preds = %48, %44, %3
ret void
}