void matmac_naive(volatile float *restrict a, volatile float *restrict b,
                  volatile float *restrict c, int NN) {
  int i, j, k;
  for (i = 0; i < NN; i++)
    for (j = 0; j < NN; j++)
      for (k = 0; k < NN; k++)
        c[i * NN + j] += a[i * NN + k] * b[k * NN + j];
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matmac_naive>:
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)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11cf <matmac_naive+0xcf>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11bc <matmac_naive+0xbc>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11a9 <matmac_naive+0xa9>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1140 <matmac_naive+0x40>
jmp    11ae <matmac_naive+0xae>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112d <matmac_naive+0x2d>
jmp    11c1 <matmac_naive+0xc1>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <matmac_naive+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matmac_naive>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,-0x10(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    1206 <matmac_naive+0x106>
mov    %ecx,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
lea    0x4(%rdi),%rax
lea    0x0(,%r8,4),%r10
lea    0x0(,%r8,8),%r11
xor    %r15d,%r15d
jmp    1155 <matmac_naive+0x55>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x8(%rsp),%r15
add    $0x1,%r15
add    %r10,%rax
cmp    %r8,%r15
je     1206 <matmac_naive+0x106>
mov    %r15,-0x8(%rsp)
imul   %r8,%r15
mov    -0x10(%rsp),%r14
xor    %r13d,%r13d
jmp    117d <matmac_naive+0x7d>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r13
add    $0x4,%r14
cmp    %r8,%r13
je     1140 <matmac_naive+0x40>
lea    (%r15,%r13,1),%rbx
cmp    $0x1,%ecx
jne    1190 <matmac_naive+0x90>
xor    %ebp,%ebp
jmp    11d7 <matmac_naive+0xd7>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r14,%r12
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movss  -0x4(%rax,%rbp,4),%xmm0
mulss  (%r12),%xmm0
addss  (%rdx,%rbx,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rdx,%rbx,4)
movss  (%rax,%rbp,4),%xmm0
mulss  (%r12,%r10,1),%xmm0
addss  (%rdx,%rbx,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rdx,%rbx,4)
add    $0x2,%rbp
add    %r11,%r12
cmp    %rbp,%r9
jne    11a0 <matmac_naive+0xa0>
test   $0x1,%r8b
je     1170 <matmac_naive+0x70>
lea    (%r15,%rbp,1),%rsi
movss  (%rdi,%rsi,4),%xmm0
imul   %r8,%rbp
add    %r13,%rbp
mov    -0x10(%rsp),%rsi
mulss  (%rsi,%rbp,4),%xmm0
addss  (%rdx,%rbx,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rdx,%rbx,4)
jmp    1170 <matmac_naive+0x70>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @matmac_naive(float* noalias %0, float* noalias %1, float* noalias %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %63
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = zext i32 %3 to i64
%9 = and i64 %8, 1
%10 = icmp eq i32 %3, 1
%11 = and i64 %8, 4294967294
%12 = icmp eq i64 %9, 0
br label %13
13: ; preds = %60, %6
%14 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %61, %60 ]
%15 = mul nsw i64 %14, %7
br label %16
16: ; preds = %57, %13
%17 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %58, %57 ]
%18 = add nuw nsw i64 %17, %15
%19 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %18
br i1 %10, label %45, label %20
20: ; preds = %16, %20
%21 = phi i64 [ %42, %20 ], [ 0, %16 ]
%22 = phi i64 [ %43, %20 ], [ 0, %16 ]
%23 = add nuw nsw i64 %21, %15
%24 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %23
%25 = load volatile float, float* %24
%26 = mul nsw i64 %21, %7
%27 = add nuw nsw i64 %26, %17
%28 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %27
%29 = load volatile float, float* %28
%30 = load volatile float, float* %19
%31 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %29, float %30)
store volatile float %31, float* %19
%32 = or i64 %21, 1
%33 = add nuw nsw i64 %32, %15
%34 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %33
%35 = load volatile float, float* %34
%36 = mul nsw i64 %32, %7
%37 = add nuw nsw i64 %36, %17
%38 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %37
%39 = load volatile float, float* %38
%40 = load volatile float, float* %19
%41 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %35, float %39, float %40)
store volatile float %41, float* %19
%42 = add nuw nsw i64 %21, 2
%43 = add i64 %22, 2
%44 = icmp eq i64 %43, %11
br i1 %44, label %45, label %20
45: ; preds = %20, %16
%46 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %42, %20 ]
br i1 %12, label %57, label %47
47: ; preds = %45
%48 = add nuw nsw i64 %46, %15
%49 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %48
%50 = load volatile float, float* %49
%51 = mul nsw i64 %46, %7
%52 = add nuw nsw i64 %51, %17
%53 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %52
%54 = load volatile float, float* %53
%55 = load volatile float, float* %19
%56 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %50, float %54, float %55)
store volatile float %56, float* %19
br label %57
57: ; preds = %45, %47
%58 = add nuw nsw i64 %17, 1
%59 = icmp eq i64 %58, %8
br i1 %59, label %60, label %16
60: ; preds = %57
%61 = add nuw nsw i64 %14, 1
%62 = icmp eq i64 %61, %8
br i1 %62, label %63, label %13
63: ; preds = %60, %4
ret void
}