void matrix_mult(double *A, double *B, double *C, int N) {
  int i, j, k;
  for (i = 0; i < N; i++)
    for (j = 0; j < N; j++)
      for (k = 0; k < N; k++)
        C[i * N + j] += A[i * N + k] * B[k * N + j];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_mult>:
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 <matrix_mult+0xcf>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11bc <matrix_mult+0xbc>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11a9 <matrix_mult+0xa9>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1140 <matrix_mult+0x40>
jmp    11ae <matrix_mult+0xae>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112d <matrix_mult+0x2d>
jmp    11c1 <matrix_mult+0xc1>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <matrix_mult+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_mult>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,-0x10(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    1203 <matrix_mult+0x103>
mov    %ecx,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
lea    0x8(%rdi),%rax
lea    0x0(,%r8,8),%r10
mov    %r8,%r11
shl    $0x4,%r11
xor    %r15d,%r15d
jmp    1155 <matrix_mult+0x55>
nopl   0x0(%rax)
mov    -0x8(%rsp),%r15
add    $0x1,%r15
add    %r10,%rax
cmp    %r8,%r15
je     1203 <matrix_mult+0x103>
mov    %r15,-0x8(%rsp)
imul   %r8,%r15
mov    -0x10(%rsp),%r14
xor    %r13d,%r13d
jmp    117d <matrix_mult+0x7d>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r13
add    $0x8,%r14
cmp    %r8,%r13
je     1140 <matrix_mult+0x40>
lea    (%r15,%r13,1),%rbx
movsd  (%rdx,%rbx,8),%xmm0
cmp    $0x1,%ecx
jne    1190 <matrix_mult+0x90>
xor    %ebp,%ebp
jmp    11d5 <matrix_mult+0xd5>
nop
mov    %r14,%r12
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movsd  -0x8(%rax,%rbp,8),%xmm1
mulsd  (%r12),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdx,%rbx,8)
movsd  (%rax,%rbp,8),%xmm0
mulsd  (%r12,%r10,1),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdx,%rbx,8)
add    $0x2,%rbp
add    %r11,%r12
cmp    %rbp,%r9
jne    11a0 <matrix_mult+0xa0>
test   $0x1,%r8b
je     1170 <matrix_mult+0x70>
lea    (%r15,%rbp,1),%rsi
movsd  (%rdi,%rsi,8),%xmm1
imul   %r8,%rbp
add    %r13,%rbp
mov    -0x10(%rsp),%rsi
mulsd  (%rsi,%rbp,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdx,%rbx,8)
jmp    1170 <matrix_mult+0x70>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix_mult(double* %0, double* %1, double* %2, i32 %3) {
%5 = alloca double*
%6 = alloca double*
%7 = alloca double*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store double* %0, double** %5
store double* %1, double** %6
store double* %2, double** %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 double*, double** %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 double, double* %27, i64 %33
%35 = load double, double* %34
%36 = load double*, double** %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 double, double* %36, i64 %42
%44 = load double, double* %43
%45 = load double*, double** %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 double, double* %45, i64 %51
%53 = load double, double* %52
%54 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %35, double %44, double %53)
store double %54, double* %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 @matrix_mult(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double* nocapture %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 double, double* %2, i64 %18
%20 = load double, double* %19
br i1 %10, label %45, label %21
21: ; preds = %16, %21
%22 = phi double [ %41, %21 ], [ %20, %16 ]
%23 = phi i64 [ %42, %21 ], [ 0, %16 ]
%24 = phi i64 [ %43, %21 ], [ 0, %16 ]
%25 = add nuw nsw i64 %23, %15
%26 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %25
%27 = load double, double* %26
%28 = mul nsw i64 %23, %7
%29 = add nuw nsw i64 %28, %17
%30 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %29
%31 = load double, double* %30
%32 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %27, double %31, double %22)
store double %32, double* %19
%33 = or i64 %23, 1
%34 = add nuw nsw i64 %33, %15
%35 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %34
%36 = load double, double* %35
%37 = mul nsw i64 %33, %7
%38 = add nuw nsw i64 %37, %17
%39 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %38
%40 = load double, double* %39
%41 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %36, double %40, double %32)
store double %41, double* %19
%42 = add nuw nsw i64 %23, 2
%43 = add i64 %24, 2
%44 = icmp eq i64 %43, %11
br i1 %44, label %45, label %21
45: ; preds = %21, %16
%46 = phi double [ %20, %16 ], [ %41, %21 ]
%47 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %42, %21 ]
br i1 %12, label %57, label %48
48: ; preds = %45
%49 = add nuw nsw i64 %47, %15
%50 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %49
%51 = load double, double* %50
%52 = mul nsw i64 %47, %7
%53 = add nuw nsw i64 %52, %17
%54 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %53
%55 = load double, double* %54
%56 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %51, double %55, double %46)
store double %56, double* %19
br label %57
57: ; preds = %45, %48
%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
}