void makecomat3D(int *input, int *mask, int xi, int yi, int zi, int *coords,
                 int levels, int *output) {
  int x, y, z, xval, yval, zval, i, j;
  for (x = 0; x < xi; x++) {
    for (y = 0; y < yi; y++) {
      for (z = 0; z < zi; z++) {
        if (mask[(x * yi + y) * zi + z] == 1) {
          i = input[(x * yi + y) * zi + z];
          xval = x + coords[0];
          yval = y + coords[1];
          zval = z + coords[2];
          if ((xval >= 0) && (xval < xi) && (yval >= 0) && (yval < yi) &&
              (zval >= 0) && (zval < zi)) {
            if (mask[(xval * yi + yval) * zi + zval] == 1) {
              j = input[(xval * yi + yval) * zi + zval];
              if (i >= 0 && i < levels && j >= 0 && j < levels) {
                output[i * levels + j]++;
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<makecomat3D>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    0x18(%rbp),%rax
mov    0x10(%rbp),%eax
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
mov    %r9,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    12d0 <makecomat3D+0x1d0>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    12bd <makecomat3D+0x1bd>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    12aa <makecomat3D+0x1aa>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
cmpl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
jne    1297 <makecomat3D+0x197>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
add    (%rcx),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
add    0x4(%rcx),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
add    0x8(%rcx),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x38(%rbp)
jl     1292 <makecomat3D+0x192>
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1292 <makecomat3D+0x192>
cmpl   $0x0,-0x3c(%rbp)
jl     1292 <makecomat3D+0x192>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1292 <makecomat3D+0x192>
cmpl   $0x0,-0x40(%rbp)
jl     1292 <makecomat3D+0x192>
mov    -0x40(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1292 <makecomat3D+0x192>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x3c(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x40(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
cmpl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
jne    128d <makecomat3D+0x18d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x3c(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x40(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x44(%rbp)
jl     1288 <makecomat3D+0x188>
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    0x10(%rbp),%eax
jge    1288 <makecomat3D+0x188>
cmpl   $0x0,-0x48(%rbp)
jl     1288 <makecomat3D+0x188>
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    0x10(%rbp),%eax
jge    1288 <makecomat3D+0x188>
mov    0x18(%rbp),%rax
mov    -0x44(%rbp),%ecx
imul   0x10(%rbp),%ecx
add    -0x48(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    128d <makecomat3D+0x18d>
jmp    1292 <makecomat3D+0x192>
jmp    1297 <makecomat3D+0x197>
jmp    129c <makecomat3D+0x19c>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    114e <makecomat3D+0x4e>
jmp    12af <makecomat3D+0x1af>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    113b <makecomat3D+0x3b>
jmp    12c2 <makecomat3D+0x1c2>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1128 <makecomat3D+0x28>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<makecomat3D>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,-0x28(%rsp)
mov    %rdi,-0x30(%rsp)
test   %edx,%edx
jle    126f <makecomat3D+0x16f>
mov    %r8d,%eax
movslq %r8d,%rsi
movslq %ecx,%rdi
mov    %edx,%ebp
mov    %rbp,-0x20(%rsp)
mov    %edi,%ebp
mov    %rbp,-0x10(%rsp)
imul   %rsi,%rdi
shl    $0x2,%rdi
mov    %rdi,-0x18(%rsp)
shl    $0x2,%rsi
mov    %rsi,-0x8(%rsp)
xor    %ebx,%ebx
mov    -0x30(%rsp),%rsi
mov    %rsi,-0x38(%rsp)
mov    -0x28(%rsp),%rsi
mov    %rsi,-0x40(%rsp)
jmp    118e <makecomat3D+0x8e>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%rbx
mov    -0x18(%rsp),%rsi
add    %rsi,-0x40(%rsp)
add    %rsi,-0x38(%rsp)
cmp    -0x20(%rsp),%rbx
je     126f <makecomat3D+0x16f>
test   %ecx,%ecx
jle    1170 <makecomat3D+0x70>
mov    -0x38(%rsp),%r13
mov    -0x40(%rsp),%r15
xor    %r14d,%r14d
jmp    11c6 <makecomat3D+0xc6>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r14
mov    -0x8(%rsp),%rsi
add    %rsi,%r15
add    %rsi,%r13
cmp    -0x10(%rsp),%r14
je     1170 <makecomat3D+0x70>
test   %r8d,%r8d
jle    11b0 <makecomat3D+0xb0>
xor    %r10d,%r10d
jmp    11d9 <makecomat3D+0xd9>
add    $0x1,%r10
cmp    %r10,%rax
je     11b0 <makecomat3D+0xb0>
cmpl   $0x1,(%r15,%r10,4)
jne    11d0 <makecomat3D+0xd0>
mov    (%r9),%r11d
mov    %r11d,%edi
add    %ebx,%edi
js     11d0 <makecomat3D+0xd0>
cmp    %edx,%edi
jge    11d0 <makecomat3D+0xd0>
mov    0x4(%r9),%edi
mov    %edi,%ebp
add    %r14d,%ebp
js     11d0 <makecomat3D+0xd0>
cmp    %ecx,%ebp
jge    11d0 <makecomat3D+0xd0>
mov    0x8(%r9),%r12d
lea    (%r10,%r12,1),%rbp
test   %ebp,%ebp
js     11d0 <makecomat3D+0xd0>
cmp    %eax,%ebp
jge    11d0 <makecomat3D+0xd0>
add    %r14d,%edi
add    %ebx,%r11d
imul   %ecx,%r11d
add    %edi,%r11d
imul   %r8d,%r11d
add    %r10d,%r12d
add    %r11d,%r12d
movslq %r12d,%rbp
mov    -0x28(%rsp),%rdi
cmpl   $0x1,(%rdi,%rbp,4)
jne    11d0 <makecomat3D+0xd0>
mov    0x0(%r13,%r10,4),%edi
test   %edi,%edi
js     11d0 <makecomat3D+0xd0>
cmp    0x38(%rsp),%edi
jge    11d0 <makecomat3D+0xd0>
mov    -0x30(%rsp),%rsi
mov    (%rsi,%rbp,4),%ebp
test   %ebp,%ebp
js     11d0 <makecomat3D+0xd0>
cmp    0x38(%rsp),%ebp
jge    11d0 <makecomat3D+0xd0>
imul   0x38(%rsp),%edi
add    %edi,%ebp
movslq %ebp,%rdi
mov    0x40(%rsp),%rsi
addl   $0x1,(%rsi,%rdi,4)
jmp    11d0 <makecomat3D+0xd0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @makecomat3D(i32* %0, i32* %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32* %5, i32 %6, i32* %7) {
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32*
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32*
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
%20 = alloca i32
%21 = alloca i32
%22 = alloca i32
%23 = alloca i32
%24 = alloca i32
store i32* %0, i32** %9
store i32* %1, i32** %10
store i32 %2, i32* %11
store i32 %3, i32* %12
store i32 %4, i32* %13
store i32* %5, i32** %14
store i32 %6, i32* %15
store i32* %7, i32** %16
store i32 0, i32* %17
br label %25
25: ; preds = %168, %8
%26 = load i32, i32* %17
%27 = load i32, i32* %11
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %171
29: ; preds = %25
store i32 0, i32* %18
br label %30
30: ; preds = %164, %29
%31 = load i32, i32* %18
%32 = load i32, i32* %12
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %167
34: ; preds = %30
store i32 0, i32* %19
br label %35
35: ; preds = %160, %34
%36 = load i32, i32* %19
%37 = load i32, i32* %13
%38 = icmp slt i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %163
39: ; preds = %35
%40 = load i32*, i32** %10
%41 = load i32, i32* %17
%42 = load i32, i32* %12
%43 = mul nsw i32 %41, %42
%44 = load i32, i32* %18
%45 = add nsw i32 %43, %44
%46 = load i32, i32* %13
%47 = mul nsw i32 %45, %46
%48 = load i32, i32* %19
%49 = add nsw i32 %47, %48
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = icmp eq i32 %52, 1
br i1 %53, label %54, label %159
54: ; preds = %39
%55 = load i32*, i32** %9
%56 = load i32, i32* %17
%57 = load i32, i32* %12
%58 = mul nsw i32 %56, %57
%59 = load i32, i32* %18
%60 = add nsw i32 %58, %59
%61 = load i32, i32* %13
%62 = mul nsw i32 %60, %61
%63 = load i32, i32* %19
%64 = add nsw i32 %62, %63
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
store i32 %67, i32* %23
%68 = load i32, i32* %17
%69 = load i32*, i32** %14
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %69, i64 0
%71 = load i32, i32* %70
%72 = add nsw i32 %68, %71
store i32 %72, i32* %20
%73 = load i32, i32* %18
%74 = load i32*, i32** %14
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 1
%76 = load i32, i32* %75
%77 = add nsw i32 %73, %76
store i32 %77, i32* %21
%78 = load i32, i32* %19
%79 = load i32*, i32** %14
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 2
%81 = load i32, i32* %80
%82 = add nsw i32 %78, %81
store i32 %82, i32* %22
%83 = load i32, i32* %20
%84 = icmp sge i32 %83, 0
br i1 %84, label %85, label %158
85: ; preds = %54
%86 = load i32, i32* %20
%87 = load i32, i32* %11
%88 = icmp slt i32 %86, %87
br i1 %88, label %89, label %158
89: ; preds = %85
%90 = load i32, i32* %21
%91 = icmp sge i32 %90, 0
br i1 %91, label %92, label %158
92: ; preds = %89
%93 = load i32, i32* %21
%94 = load i32, i32* %12
%95 = icmp slt i32 %93, %94
br i1 %95, label %96, label %158
96: ; preds = %92
%97 = load i32, i32* %22
%98 = icmp sge i32 %97, 0
br i1 %98, label %99, label %158
99: ; preds = %96
%100 = load i32, i32* %22
%101 = load i32, i32* %13
%102 = icmp slt i32 %100, %101
br i1 %102, label %103, label %158
103: ; preds = %99
%104 = load i32*, i32** %10
%105 = load i32, i32* %20
%106 = load i32, i32* %12
%107 = mul nsw i32 %105, %106
%108 = load i32, i32* %21
%109 = add nsw i32 %107, %108
%110 = load i32, i32* %13
%111 = mul nsw i32 %109, %110
%112 = load i32, i32* %22
%113 = add nsw i32 %111, %112
%114 = sext i32 %113 to i64
%115 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 %114
%116 = load i32, i32* %115
%117 = icmp eq i32 %116, 1
br i1 %117, label %118, label %157
118: ; preds = %103
%119 = load i32*, i32** %9
%120 = load i32, i32* %20
%121 = load i32, i32* %12
%122 = mul nsw i32 %120, %121
%123 = load i32, i32* %21
%124 = add nsw i32 %122, %123
%125 = load i32, i32* %13
%126 = mul nsw i32 %124, %125
%127 = load i32, i32* %22
%128 = add nsw i32 %126, %127
%129 = sext i32 %128 to i64
%130 = getelementptr inbounds i32, i32* %119, i64 %129
%131 = load i32, i32* %130
store i32 %131, i32* %24
%132 = load i32, i32* %23
%133 = icmp sge i32 %132, 0
br i1 %133, label %134, label %156
134: ; preds = %118
%135 = load i32, i32* %23
%136 = load i32, i32* %15
%137 = icmp slt i32 %135, %136
br i1 %137, label %138, label %156
138: ; preds = %134
%139 = load i32, i32* %24
%140 = icmp sge i32 %139, 0
br i1 %140, label %141, label %156
141: ; preds = %138
%142 = load i32, i32* %24
%143 = load i32, i32* %15
%144 = icmp slt i32 %142, %143
br i1 %144, label %145, label %156
145: ; preds = %141
%146 = load i32*, i32** %16
%147 = load i32, i32* %23
%148 = load i32, i32* %15
%149 = mul nsw i32 %147, %148
%150 = load i32, i32* %24
%151 = add nsw i32 %149, %150
%152 = sext i32 %151 to i64
%153 = getelementptr inbounds i32, i32* %146, i64 %152
%154 = load i32, i32* %153
%155 = add nsw i32 %154, 1
store i32 %155, i32* %153
br label %156
156: ; preds = %145, %141, %138, %134, %118
br label %157
157: ; preds = %156, %103
br label %158
158: ; preds = %157, %99, %96, %92, %89, %85, %54
br label %159
159: ; preds = %158, %39
br label %160
160: ; preds = %159
%161 = load i32, i32* %19
%162 = add nsw i32 %161, 1
store i32 %162, i32* %19
br label %35
163: ; preds = %35
br label %164
164: ; preds = %163
%165 = load i32, i32* %18
%166 = add nsw i32 %165, 1
store i32 %166, i32* %18
br label %30
167: ; preds = %30
br label %168
168: ; preds = %167
%169 = load i32, i32* %17
%170 = add nsw i32 %169, 1
store i32 %170, i32* %17
br label %25
171: ; preds = %25
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @makecomat3D(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32* nocapture %5, i32 %6, i32* nocapture %7) {
%9 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %9, label %10, label %93
10: ; preds = %8
%11 = icmp sgt i32 %3, 0
%12 = icmp sgt i32 %4, 0
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 1
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 2
%15 = sext i32 %4 to i64
%16 = sext i32 %3 to i64
%17 = zext i32 %2 to i64
%18 = zext i32 %3 to i64
%19 = zext i32 %4 to i64
br label %20
20: ; preds = %10, %90
%21 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %91, %90 ]
br i1 %11, label %22, label %90
22: ; preds = %20
%23 = mul nsw i64 %21, %16
%24 = trunc i64 %21 to i32
br label %25
25: ; preds = %22, %87
%26 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %88, %87 ]
br i1 %12, label %27, label %87
27: ; preds = %25
%28 = add nsw i64 %26, %23
%29 = mul nsw i64 %28, %15
%30 = trunc i64 %26 to i32
br label %31
31: ; preds = %27, %84
%32 = phi i64 [ 0, %27 ], [ %85, %84 ]
%33 = add nsw i64 %32, %29
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = icmp eq i32 %35, 1
br i1 %36, label %37, label %84
37: ; preds = %31
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %33
%39 = load i32, i32* %38
%40 = load i32, i32* %5
%41 = add nsw i32 %40, %24
%42 = load i32, i32* %13
%43 = add nsw i32 %42, %30
%44 = load i32, i32* %14
%45 = trunc i64 %32 to i32
%46 = add nsw i32 %44, %45
%47 = icmp sgt i32 %41, -1
br i1 %47, label %48, label %84
48: ; preds = %37
%49 = icmp slt i32 %41, %2
%50 = icmp sgt i32 %43, -1
%51 = select i1 %49, i1 %50, i1 false
br i1 %51, label %52, label %84
52: ; preds = %48
%53 = icmp slt i32 %43, %3
%54 = icmp sgt i32 %46, -1
%55 = select i1 %53, i1 %54, i1 false
%56 = icmp slt i32 %46, %4
%57 = select i1 %55, i1 %56, i1 false
br i1 %57, label %58, label %84
58: ; preds = %52
%59 = mul nsw i32 %41, %3
%60 = add nsw i32 %59, %43
%61 = mul nsw i32 %60, %4
%62 = add nsw i32 %61, %46
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = icmp eq i32 %65, 1
br i1 %66, label %67, label %84
67: ; preds = %58
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %63
%69 = load i32, i32* %68
%70 = icmp sgt i32 %39, -1
br i1 %70, label %71, label %84
71: ; preds = %67
%72 = icmp slt i32 %39, %6
%73 = icmp sgt i32 %69, -1
%74 = select i1 %72, i1 %73, i1 false
%75 = icmp slt i32 %69, %6
%76 = select i1 %74, i1 %75, i1 false
br i1 %76, label %77, label %84
77: ; preds = %71
%78 = mul nsw i32 %39, %6
%79 = add nsw i32 %69, %78
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = add nsw i32 %82, 1
store i32 %83, i32* %81
br label %84
84: ; preds = %31, %58, %77, %71, %67, %52, %48, %37
%85 = add nuw nsw i64 %32, 1
%86 = icmp eq i64 %85, %19
br i1 %86, label %87, label %31
87: ; preds = %84, %25
%88 = add nuw nsw i64 %26, 1
%89 = icmp eq i64 %88, %18
br i1 %89, label %90, label %25
90: ; preds = %87, %20
%91 = add nuw nsw i64 %21, 1
%92 = icmp eq i64 %91, %17
br i1 %92, label %93, label %20
93: ; preds = %90, %8
ret void
}