int nested_loop(const int size, int *const a, int *const b, int *const c,
                const int idx, const int s) {
  int result = 0;
  for (int i = 0; i < size; ++i) {
    const int a_val = a[i];
    for (int j = 0; j < size; ++j)
      result += a_val + b[j];
    c[i] = result;
  }
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<nested_loop>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8d,-0x24(%rbp)
mov    %r9d,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    1194 <nested_loop+0x94>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    1178 <nested_loop+0x78>
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
movslq -0x38(%rbp),%rdx
add    (%rcx,%rdx,4),%eax
add    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    114a <nested_loop+0x4a>
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1129 <nested_loop+0x29>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<nested_loop>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
test   %edi,%edi
jle    1251 <nested_loop+0x151>
mov    %edi,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffff8,%r9d
lea    -0x8(%r9),%r10
mov    %r10,%r11
shr    $0x3,%r11
add    $0x1,%r11
mov    %r11,%r14
and    $0xfffffffffffffffe,%r14
xor    %r15d,%r15d
xor    %eax,%eax
jmp    1151 <nested_loop+0x51>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %eax,(%rcx,%r15,4)
add    $0x1,%r15
cmp    %r8,%r15
je     1253 <nested_loop+0x153>
mov    (%rsi,%r15,4),%ebp
cmp    $0x8,%edi
jae    1170 <nested_loop+0x70>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1230 <nested_loop+0x130>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movd   %eax,%xmm0
movd   %ebp,%xmm1
pshufd $0x0,%xmm1,%xmm1
test   %r10,%r10
je     1243 <nested_loop+0x143>
pxor   %xmm3,%xmm3
mov    %r14,%rbx
xor    %eax,%eax
movdqa %xmm0,%xmm4
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
paddd  %xmm1,%xmm4
paddd  %xmm1,%xmm3
movdqu (%rdx,%rax,4),%xmm0
paddd  %xmm4,%xmm0
movdqu 0x10(%rdx,%rax,4),%xmm2
paddd  %xmm3,%xmm2
movdqu 0x20(%rdx,%rax,4),%xmm3
movdqu 0x30(%rdx,%rax,4),%xmm4
paddd  %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm2
paddd  %xmm4,%xmm2
add    $0x10,%rax
movdqa %xmm0,%xmm4
movdqa %xmm2,%xmm3
add    $0xfffffffffffffffe,%rbx
jne    11a0 <nested_loop+0xa0>
test   $0x1,%r11b
je     120a <nested_loop+0x10a>
movdqu (%rdx,%rax,4),%xmm3
movdqu 0x10(%rdx,%rax,4),%xmm4
paddd  %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm2
paddd  %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%eax
mov    %r9,%rbx
cmp    %r8,%r9
je     1140 <nested_loop+0x40>
add    %ebp,%eax
add    (%rdx,%rbx,4),%eax
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%r8
jne    1230 <nested_loop+0x130>
jmp    1140 <nested_loop+0x40>
pxor   %xmm2,%xmm2
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r11b
jne    11ef <nested_loop+0xef>
jmp    120a <nested_loop+0x10a>
xor    %eax,%eax
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @nested_loop(i32 %0, i32* %1, i32* %2, i32* %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i32 %0, i32* %7
store i32* %1, i32** %8
store i32* %2, i32** %9
store i32* %3, i32** %10
store i32 %4, i32* %11
store i32 %5, i32* %12
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %14
br label %17
17: ; preds = %50, %6
%18 = load i32, i32* %14
%19 = load i32, i32* %7
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %53
21: ; preds = %17
%22 = load i32*, i32** %8
%23 = load i32, i32* %14
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
store i32 %26, i32* %15
store i32 0, i32* %16
br label %27
27: ; preds = %41, %21
%28 = load i32, i32* %16
%29 = load i32, i32* %7
%30 = icmp slt i32 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %44
31: ; preds = %27
%32 = load i32, i32* %15
%33 = load i32*, i32** %9
%34 = load i32, i32* %16
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = add nsw i32 %32, %37
%39 = load i32, i32* %13
%40 = add nsw i32 %39, %38
store i32 %40, i32* %13
br label %41
41: ; preds = %31
%42 = load i32, i32* %16
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %16
br label %27
44: ; preds = %27
%45 = load i32, i32* %13
%46 = load i32*, i32** %10
%47 = load i32, i32* %14
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
store i32 %45, i32* %49
br label %50
50: ; preds = %44
%51 = load i32, i32* %14
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %14
br label %17
53: ; preds = %17
%54 = load i32, i32* %13
ret i32 %54
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @nested_loop(i32 %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture %2, i32* nocapture writeonly %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %7, label %8, label %21
8: ; preds = %6
%9 = zext i32 %0 to i64
%10 = and i64 %9, 4294967288
%11 = add nsw i64 %10, -8
%12 = lshr exact i64 %11, 3
%13 = add nuw nsw i64 %12, 1
%14 = icmp ult i32 %0, 8
%15 = and i64 %9, 4294967288
%16 = and i64 %13, 1
%17 = icmp eq i64 %11, 0
%18 = and i64 %13, 4611686018427387902
%19 = icmp eq i64 %16, 0
%20 = icmp eq i64 %15, %9
br label %23
21: ; preds = %88, %6
%22 = phi i32 [ 0, %6 ], [ %89, %88 ]
ret i32 %22
23: ; preds = %88, %8
%24 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %91, %88 ]
%25 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %89, %88 ]
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %24
%27 = load i32, i32* %26
br i1 %14, label %85, label %28
28: ; preds = %23
%29 = insertelement <4 x i32> <i32 poison, i32 0, i32 0, i32 0>, i32 %25, i64 0
%30 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %27, i64 0
%31 = shufflevector <4 x i32> %30, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%32 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %27, i64 0
%33 = shufflevector <4 x i32> %32, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br i1 %17, label %63, label %34
34: ; preds = %28, %34
%35 = phi i64 [ %60, %34 ], [ 0, %28 ]
%36 = phi <4 x i32> [ %58, %34 ], [ %29, %28 ]
%37 = phi <4 x i32> [ %59, %34 ], [ zeroinitializer, %28 ]
%38 = phi i64 [ %61, %34 ], [ 0, %28 ]
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %35
%40 = bitcast i32* %39 to <4 x i32>*
%41 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %40
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 4
%43 = bitcast i32* %42 to <4 x i32>*
%44 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %43
%45 = add <4 x i32> %36, %31
%46 = add <4 x i32> %37, %33
%47 = add <4 x i32> %45, %41
%48 = add <4 x i32> %46, %44
%49 = or i64 %35, 8
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %49
%51 = bitcast i32* %50 to <4 x i32>*
%52 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %51
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 4
%54 = bitcast i32* %53 to <4 x i32>*
%55 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %54
%56 = add <4 x i32> %47, %31
%57 = add <4 x i32> %48, %33
%58 = add <4 x i32> %56, %52
%59 = add <4 x i32> %57, %55
%60 = add nuw i64 %35, 16
%61 = add i64 %38, 2
%62 = icmp eq i64 %61, %18
br i1 %62, label %63, label %34
63: ; preds = %34, %28
%64 = phi <4 x i32> [ undef, %28 ], [ %58, %34 ]
%65 = phi <4 x i32> [ undef, %28 ], [ %59, %34 ]
%66 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %60, %34 ]
%67 = phi <4 x i32> [ %29, %28 ], [ %58, %34 ]
%68 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %28 ], [ %59, %34 ]
br i1 %19, label %80, label %69
69: ; preds = %63
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %66
%71 = bitcast i32* %70 to <4 x i32>*
%72 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %71
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %70, i64 4
%74 = bitcast i32* %73 to <4 x i32>*
%75 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %74
%76 = add <4 x i32> %67, %31
%77 = add <4 x i32> %68, %33
%78 = add <4 x i32> %76, %72
%79 = add <4 x i32> %77, %75
br label %80
80: ; preds = %63, %69
%81 = phi <4 x i32> [ %64, %63 ], [ %78, %69 ]
%82 = phi <4 x i32> [ %65, %63 ], [ %79, %69 ]
%83 = add <4 x i32> %82, %81
%84 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %83)
br i1 %20, label %88, label %85
85: ; preds = %23, %80
%86 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %15, %80 ]
%87 = phi i32 [ %25, %23 ], [ %84, %80 ]
br label %93
88: ; preds = %93, %80
%89 = phi i32 [ %84, %80 ], [ %99, %93 ]
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %24
store i32 %89, i32* %90
%91 = add nuw nsw i64 %24, 1
%92 = icmp eq i64 %91, %9
br i1 %92, label %21, label %23
93: ; preds = %85, %93
%94 = phi i64 [ %100, %93 ], [ %86, %85 ]
%95 = phi i32 [ %99, %93 ], [ %87, %85 ]
%96 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %94
%97 = load i32, i32* %96
%98 = add i32 %95, %27
%99 = add i32 %98, %97
%100 = add nuw nsw i64 %94, 1
%101 = icmp eq i64 %100, %9
br i1 %101, label %88, label %93
}