#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
void *malloc(int);
void multiply_matrices(long long **m, int n, long long ***m_result) {
  int i, j, k;
  long long sum = 0;
  long long **m_square = malloc(n * sizeof(long long *));
  for (i = 0; i < n; ++i)
    m_square[i] = malloc(n * sizeof(long long *));
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    for (j = 0; j < n; ++j) {
      for (k = 0; k < n; ++k) {
        sum += (m[i][k] * m[k][j]);
      }
      m_square[i][j] = sum;
      sum = 0;
    }
  }
  *m_result = m_square;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<multiply_matrices>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x3,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    117d <multiply_matrices+0x6d>
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x3,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,%rdx
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1145 <multiply_matrices+0x35>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1236 <multiply_matrices+0x126>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1223 <multiply_matrices+0x113>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11f5 <multiply_matrices+0xe5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,8),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
imul   (%rcx,%rdx,8),%rax
add    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11aa <multiply_matrices+0x9a>
mov    -0x30(%rbp),%rdx
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1197 <multiply_matrices+0x87>
jmp    1228 <multiply_matrices+0x118>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1184 <multiply_matrices+0x74>
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<multiply_matrices>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rdx,(%rsp)
mov    %esi,%r12d
mov    %rdi,%r15
lea    0x0(,%r12,8),%ebx
mov    %ebx,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,%rcx
test   %r12d,%r12d
jle    124e <multiply_matrices+0x13e>
mov    %r12d,%r14d
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %ebx,%edi
mov    %rcx,%r13
call   1030 <malloc@plt>
mov    %r13,%rcx
mov    %rax,0x0(%r13,%rbp,8)
add    $0x1,%rbp
cmp    %rbp,%r14
jne    1150 <multiply_matrices+0x40>
test   %r12d,%r12d
jle    124e <multiply_matrices+0x13e>
lea    -0x1(%r14),%r9
mov    %r14d,%r12d
and    $0x3,%r12d
mov    %r14d,%r11d
and    $0xfffffffc,%r11d
xor    %r8d,%r8d
jmp    11a0 <multiply_matrices+0x90>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r8
cmp    %r14,%r8
mov    %r13,%rcx
je     124e <multiply_matrices+0x13e>
mov    (%rcx,%r8,8),%r10
mov    (%r15,%r8,8),%rsi
xor    %ebp,%ebp
jmp    11bd <multiply_matrices+0xad>
nopl   0x0(%rax)
mov    %rax,(%r10,%rbp,8)
add    $0x1,%rbp
cmp    %r14,%rbp
je     1190 <multiply_matrices+0x80>
xor    %edi,%edi
xor    %eax,%eax
cmp    $0x3,%r9
jb     121f <multiply_matrices+0x10f>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%r15,%rdi,8),%rcx
mov    0x8(%r15,%rdi,8),%rdx
mov    (%rcx,%rbp,8),%rcx
imul   (%rsi,%rdi,8),%rcx
add    %rax,%rcx
mov    (%rdx,%rbp,8),%rdx
imul   0x8(%rsi,%rdi,8),%rdx
add    %rcx,%rdx
mov    0x10(%r15,%rdi,8),%rax
mov    (%rax,%rbp,8),%rcx
imul   0x10(%rsi,%rdi,8),%rcx
mov    0x18(%r15,%rdi,8),%rax
mov    (%rax,%rbp,8),%rax
imul   0x18(%rsi,%rdi,8),%rax
add    %rdx,%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0x4,%rdi
cmp    %rdi,%r11
jne    11d0 <multiply_matrices+0xc0>
test   %r12,%r12
je     11b0 <multiply_matrices+0xa0>
lea    (%r15,%rdi,8),%rdx
lea    (%rsi,%rdi,8),%rdi
xor    %ecx,%ecx
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdx,%rcx,8),%rbx
mov    (%rbx,%rbp,8),%rbx
imul   (%rdi,%rcx,8),%rbx
add    %rbx,%rax
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r12
jne    1230 <multiply_matrices+0x120>
jmp    11b0 <multiply_matrices+0xa0>
mov    (%rsp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @multiply_matrices(i64** %0, i32 %1, i64*** %2) {
%4 = alloca i64**
%5 = alloca i32
%6 = alloca i64***
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64**
store i64** %0, i64*** %4
store i32 %1, i32* %5
store i64*** %2, i64**** %6
store i64 0, i64* %10
%12 = load i32, i32* %5
%13 = sext i32 %12 to i64
%14 = mul i64 %13, 8
%15 = trunc i64 %14 to i32
%16 = call i8* @malloc(i32 %15)
%17 = bitcast i8* %16 to i64**
store i64** %17, i64*** %11
store i32 0, i32* %7
br label %18
18: ; preds = %33, %3
%19 = load i32, i32* %7
%20 = load i32, i32* %5
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %36
22: ; preds = %18
%23 = load i32, i32* %5
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = mul i64 %24, 8
%26 = trunc i64 %25 to i32
%27 = call i8* @malloc(i32 %26)
%28 = bitcast i8* %27 to i64*
%29 = load i64**, i64*** %11
%30 = load i32, i32* %7
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i64*, i64** %29, i64 %31
store i64* %28, i64** %32
br label %33
33: ; preds = %22
%34 = load i32, i32* %7
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %7
br label %18
36: ; preds = %18
store i32 0, i32* %7
br label %37
37: ; preds = %90, %36
%38 = load i32, i32* %7
%39 = load i32, i32* %5
%40 = icmp slt i32 %38, %39
br i1 %40, label %41, label %93
41: ; preds = %37
store i32 0, i32* %8
br label %42
42: ; preds = %86, %41
%43 = load i32, i32* %8
%44 = load i32, i32* %5
%45 = icmp slt i32 %43, %44
br i1 %45, label %46, label %89
46: ; preds = %42
store i32 0, i32* %9
br label %47
47: ; preds = %73, %46
%48 = load i32, i32* %9
%49 = load i32, i32* %5
%50 = icmp slt i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %76
51: ; preds = %47
%52 = load i64**, i64*** %4
%53 = load i32, i32* %7
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i64*, i64** %52, i64 %54
%56 = load i64*, i64** %55
%57 = load i32, i32* %9
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i64, i64* %56, i64 %58
%60 = load i64, i64* %59
%61 = load i64**, i64*** %4
%62 = load i32, i32* %9
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i64*, i64** %61, i64 %63
%65 = load i64*, i64** %64
%66 = load i32, i32* %8
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i64, i64* %65, i64 %67
%69 = load i64, i64* %68
%70 = mul nsw i64 %60, %69
%71 = load i64, i64* %10
%72 = add nsw i64 %71, %70
store i64 %72, i64* %10
br label %73
73: ; preds = %51
%74 = load i32, i32* %9
%75 = add nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %9
br label %47
76: ; preds = %47
%77 = load i64, i64* %10
%78 = load i64**, i64*** %11
%79 = load i32, i32* %7
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i64*, i64** %78, i64 %80
%82 = load i64*, i64** %81
%83 = load i32, i32* %8
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i64, i64* %82, i64 %84
store i64 %77, i64* %85
store i64 0, i64* %10
br label %86
86: ; preds = %76
%87 = load i32, i32* %8
%88 = add nsw i32 %87, 1
store i32 %88, i32* %8
br label %42
89: ; preds = %42
br label %90
90: ; preds = %89
%91 = load i32, i32* %7
%92 = add nsw i32 %91, 1
store i32 %92, i32* %7
br label %37
93: ; preds = %37
%94 = load i64**, i64*** %11
%95 = load i64***, i64**** %6
store i64** %94, i64*** %95
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @multiply_matrices(i64** nocapture %0, i32 %1, i64*** nocapture writeonly %2) {
%4 = shl i32 %1, 3
%5 = tail call i8* @malloc(i32 %4)
%6 = bitcast i8* %5 to i64**
%7 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %7, label %8, label %102
8: ; preds = %3
%9 = zext i32 %1 to i64
br label %18
10: ; preds = %18
br i1 %7, label %11, label %102
11: ; preds = %10
%12 = zext i32 %1 to i64
%13 = add nsw i64 %12, -1
%14 = and i64 %12, 3
%15 = icmp ult i64 %13, 3
%16 = and i64 %12, 4294967292
%17 = icmp eq i64 %14, 0
br label %25
18: ; preds = %8, %18
%19 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %23, %18 ]
%20 = tail call i8* @malloc(i32 %4)
%21 = getelementptr inbounds i64*, i64** %6, i64 %19
%22 = bitcast i64** %21 to i8**
store i8* %20, i8** %22
%23 = add nuw nsw i64 %19, 1
%24 = icmp eq i64 %23, %9
br i1 %24, label %10, label %18
25: ; preds = %99, %11
%26 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %100, %99 ]
%27 = getelementptr inbounds i64*, i64** %0, i64 %26
%28 = getelementptr inbounds i64*, i64** %6, i64 %26
%29 = load i64*, i64** %28
%30 = load i64*, i64** %27
br label %31
31: ; preds = %94, %25
%32 = phi i64 [ 0, %25 ], [ %97, %94 ]
br i1 %15, label %75, label %33
33: ; preds = %31, %33
%34 = phi i64 [ %72, %33 ], [ 0, %31 ]
%35 = phi i64 [ %71, %33 ], [ 0, %31 ]
%36 = phi i64 [ %73, %33 ], [ 0, %31 ]
%37 = getelementptr inbounds i64, i64* %30, i64 %34
%38 = load i64, i64* %37
%39 = getelementptr inbounds i64*, i64** %0, i64 %34
%40 = load i64*, i64** %39
%41 = getelementptr inbounds i64, i64* %40, i64 %32
%42 = load i64, i64* %41
%43 = mul nsw i64 %42, %38
%44 = add nsw i64 %43, %35
%45 = or i64 %34, 1
%46 = getelementptr inbounds i64, i64* %30, i64 %45
%47 = load i64, i64* %46
%48 = getelementptr inbounds i64*, i64** %0, i64 %45
%49 = load i64*, i64** %48
%50 = getelementptr inbounds i64, i64* %49, i64 %32
%51 = load i64, i64* %50
%52 = mul nsw i64 %51, %47
%53 = add nsw i64 %52, %44
%54 = or i64 %34, 2
%55 = getelementptr inbounds i64, i64* %30, i64 %54
%56 = load i64, i64* %55
%57 = getelementptr inbounds i64*, i64** %0, i64 %54
%58 = load i64*, i64** %57
%59 = getelementptr inbounds i64, i64* %58, i64 %32
%60 = load i64, i64* %59
%61 = mul nsw i64 %60, %56
%62 = add nsw i64 %61, %53
%63 = or i64 %34, 3
%64 = getelementptr inbounds i64, i64* %30, i64 %63
%65 = load i64, i64* %64
%66 = getelementptr inbounds i64*, i64** %0, i64 %63
%67 = load i64*, i64** %66
%68 = getelementptr inbounds i64, i64* %67, i64 %32
%69 = load i64, i64* %68
%70 = mul nsw i64 %69, %65
%71 = add nsw i64 %70, %62
%72 = add nuw nsw i64 %34, 4
%73 = add i64 %36, 4
%74 = icmp eq i64 %73, %16
br i1 %74, label %75, label %33
75: ; preds = %33, %31
%76 = phi i64 [ undef, %31 ], [ %71, %33 ]
%77 = phi i64 [ 0, %31 ], [ %72, %33 ]
%78 = phi i64 [ 0, %31 ], [ %71, %33 ]
br i1 %17, label %94, label %79
79: ; preds = %75, %79
%80 = phi i64 [ %91, %79 ], [ %77, %75 ]
%81 = phi i64 [ %90, %79 ], [ %78, %75 ]
%82 = phi i64 [ %92, %79 ], [ 0, %75 ]
%83 = getelementptr inbounds i64, i64* %30, i64 %80
%84 = load i64, i64* %83
%85 = getelementptr inbounds i64*, i64** %0, i64 %80
%86 = load i64*, i64** %85
%87 = getelementptr inbounds i64, i64* %86, i64 %32
%88 = load i64, i64* %87
%89 = mul nsw i64 %88, %84
%90 = add nsw i64 %89, %81
%91 = add nuw nsw i64 %80, 1
%92 = add i64 %82, 1
%93 = icmp eq i64 %92, %14
br i1 %93, label %94, label %79
94: ; preds = %79, %75
%95 = phi i64 [ %76, %75 ], [ %90, %79 ]
%96 = getelementptr inbounds i64, i64* %29, i64 %32
store i64 %95, i64* %96
%97 = add nuw nsw i64 %32, 1
%98 = icmp eq i64 %97, %12
br i1 %98, label %99, label %31
99: ; preds = %94
%100 = add nuw nsw i64 %26, 1
%101 = icmp eq i64 %100, %12
br i1 %101, label %102, label %25
102: ; preds = %99, %3, %10
%103 = bitcast i64*** %2 to i8**
store i8* %5, i8** %103
ret void
}