#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 */
int *calloc(int, int);
int *algo_mul(int *row, int *col, int num_row, int num_col, int matrix_size) {
  int i, j, k;
  int *fract_matrix;
  fract_matrix = calloc(num_col * num_row, sizeof(int));
  for (k = 0; k < num_row; k++) {
    for (j = 0; j < num_col; j++) {
      for (i = 0; i < matrix_size; i++) {
        *(fract_matrix + j + k * num_col) +=
            row[i + k * matrix_size] * col[i + j * matrix_size];
      }
    }
  }
  return fract_matrix;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<algo_mul>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%edi
imul   -0x14(%rbp),%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11f8 <algo_mul+0xe8>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11e5 <algo_mul+0xd5>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11d2 <algo_mul+0xc2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    -0x24(%rbp),%esi
imul   -0x1c(%rbp),%esi
add    %esi,%ecx
movslq %ecx,%rcx
imul   (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    116c <algo_mul+0x5c>
jmp    11d7 <algo_mul+0xc7>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1159 <algo_mul+0x49>
jmp    11ea <algo_mul+0xda>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1146 <algo_mul+0x36>
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<algo_mul>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x78,%rsp
mov    %r8d,%ebx
mov    %edx,%r12d
mov    %rsi,0x18(%rsp)
mov    %rdi,0x28(%rsp)
mov    %ecx,0xc(%rsp)
mov    %ecx,%edi
imul   %edx,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
mov    %rax,0x20(%rsp)
test   %r12d,%r12d
jle    143e <algo_mul+0x32e>
movslq %ebx,%rax
movslq 0xc(%rsp),%rcx
mov    %r12d,%edx
mov    %rdx,0x48(%rsp)
mov    %rcx,0x40(%rsp)
mov    %ecx,%edi
mov    %eax,%edx
mov    %edx,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
mov    %rcx,0x70(%rsp)
add    $0xfffffffffffffff8,%rcx
mov    %rcx,0x68(%rsp)
mov    %rcx,%rsi
shr    $0x3,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,%rcx
mov    %rsi,0x60(%rsp)
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
mov    %rsi,0x58(%rsp)
mov    0x28(%rsp),%r15
lea    0x30(%r15),%rbp
mov    %rax,0x30(%rsp)
lea    0x0(,%rax,4),%r8
mov    0x18(%rsp),%rax
add    $0x30,%rax
mov    %rax,0x38(%rsp)
xor    %eax,%eax
mov    %rax,0x10(%rsp)
jmp    11f2 <algo_mul+0xe2>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    0x10(%rsp),%rcx
add    $0x1,%rcx
add    %r8,%rbp
add    %r8,%r15
mov    %rcx,%rax
mov    %rcx,0x10(%rsp)
cmp    0x48(%rsp),%rcx
je     143e <algo_mul+0x32e>
cmpl   $0x0,0xc(%rsp)
jle    11d0 <algo_mul+0xc0>
mov    0x10(%rsp),%rcx
mov    %rcx,%rax
imul   0x30(%rsp),%rax
mov    %rax,0x50(%rsp)
imul   0x40(%rsp),%rcx
mov    0x20(%rsp),%rax
lea    (%rax,%rcx,4),%r10
mov    0x18(%rsp),%r13
mov    0x38(%rsp),%r11
xor    %r9d,%r9d
jmp    1243 <algo_mul+0x133>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,(%r10,%r9,4)
add    $0x1,%r9
add    %r8,%r11
add    %r8,%r13
cmp    %rdi,%r9
je     11d0 <algo_mul+0xc0>
test   %ebx,%ebx
jle    1234 <algo_mul+0x124>
mov    (%r10,%r9,4),%ecx
cmp    $0x8,%ebx
jae    1260 <algo_mul+0x150>
xor    %esi,%esi
jmp    1410 <algo_mul+0x300>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movd   %ecx,%xmm0
cmpq   $0x0,0x68(%rsp)
je     142a <algo_mul+0x31a>
pxor   %xmm1,%xmm1
mov    0x58(%rsp),%r12
xor    %r14d,%r14d
nopl   0x0(%rax)
movdqu -0x30(%rbp,%r14,4),%xmm5
movdqu -0x20(%rbp,%r14,4),%xmm10
movdqu -0x10(%rbp,%r14,4),%xmm9
movdqu 0x0(%rbp,%r14,4),%xmm8
movdqu -0x30(%r11,%r14,4),%xmm7
movdqu -0x20(%r11,%r14,4),%xmm2
movdqu -0x10(%r11,%r14,4),%xmm4
movdqu (%r11,%r14,4),%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm6
pmuludq %xmm5,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm5
pmuludq %xmm6,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm7
paddd  %xmm0,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm0
pmuludq %xmm10,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm10,%xmm5
pmuludq %xmm0,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm1,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm1
pmuludq %xmm9,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm9,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm7,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm4
pmuludq %xmm8,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm8,%xmm3
pmuludq %xmm4,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm1
paddd  %xmm2,%xmm1
add    $0x10,%r14
add    $0xfffffffffffffffe,%r12
jne    1280 <algo_mul+0x170>
testb  $0x1,0x60(%rsp)
je     13df <algo_mul+0x2cf>
mov    %r9,%rcx
imul   0x30(%rsp),%rcx
mov    0x50(%rsp),%rax
lea    (%r14,%rax,1),%rsi
mov    0x28(%rsp),%rax
movdqu (%rax,%rsi,4),%xmm2
movdqu 0x10(%rax,%rsi,4),%xmm3
add    %r14,%rcx
mov    0x18(%rsp),%rax
movdqu (%rax,%rcx,4),%xmm4
movdqu 0x10(%rax,%rcx,4),%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm6
pmuludq %xmm2,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm6,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm4
paddd  %xmm4,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm2
pmuludq %xmm3,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm3
pmuludq %xmm2,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm4
paddd  %xmm4,%xmm1
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%ecx
mov    0x70(%rsp),%rax
mov    %rax,%rsi
cmp    %rdx,%rax
je     1230 <algo_mul+0x120>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    0x0(%r13,%rsi,4),%eax
imul   (%r15,%rsi,4),%eax
add    %eax,%ecx
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rdx
jne    1410 <algo_mul+0x300>
jmp    1230 <algo_mul+0x120>
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %r14d,%r14d
testb  $0x1,0x60(%rsp)
jne    1362 <algo_mul+0x252>
jmp    13df <algo_mul+0x2cf>
mov    0x20(%rsp),%rax
add    $0x78,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define noalias i32* @algo_mul(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = mul nsw i32 %3, %2
%7 = tail call i32* @calloc(i32 %6, i32 4)
%8 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %8, label %9, label %141
9: ; preds = %5
%10 = icmp sgt i32 %3, 0
%11 = icmp sgt i32 %4, 0
%12 = sext i32 %4 to i64
%13 = sext i32 %3 to i64
%14 = zext i32 %2 to i64
%15 = zext i32 %3 to i64
%16 = zext i32 %4 to i64
%17 = and i64 %16, 4294967288
%18 = add nsw i64 %17, -8
%19 = lshr exact i64 %18, 3
%20 = add nuw nsw i64 %19, 1
%21 = icmp ult i32 %4, 8
%22 = and i64 %16, 4294967288
%23 = and i64 %20, 1
%24 = icmp eq i64 %18, 0
%25 = and i64 %20, 4611686018427387902
%26 = icmp eq i64 %23, 0
%27 = icmp eq i64 %22, %16
br label %28
28: ; preds = %9, %138
%29 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %139, %138 ]
br i1 %10, label %30, label %138
30: ; preds = %28
%31 = mul nsw i64 %29, %12
%32 = mul nsw i64 %29, %13
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %32
br label %34
34: ; preds = %30, %135
%35 = phi i64 [ 0, %30 ], [ %136, %135 ]
br i1 %11, label %36, label %135
36: ; preds = %34
%37 = mul nsw i64 %35, %12
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%39 = load i32, i32* %38
br i1 %21, label %117, label %40
40: ; preds = %36
%41 = insertelement <4 x i32> <i32 poison, i32 0, i32 0, i32 0>, i32 %39, i64 0
br i1 %24, label %87, label %42
42: ; preds = %40, %42
%43 = phi i64 [ %84, %42 ], [ 0, %40 ]
%44 = phi <4 x i32> [ %82, %42 ], [ %41, %40 ]
%45 = phi <4 x i32> [ %83, %42 ], [ zeroinitializer, %40 ]
%46 = phi i64 [ %85, %42 ], [ 0, %40 ]
%47 = add nsw i64 %43, %31
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %47
%49 = bitcast i32* %48 to <4 x i32>*
%50 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %49
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 4
%52 = bitcast i32* %51 to <4 x i32>*
%53 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %52
%54 = add nsw i64 %43, %37
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %54
%56 = bitcast i32* %55 to <4 x i32>*
%57 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %56
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 4
%59 = bitcast i32* %58 to <4 x i32>*
%60 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %59
%61 = mul nsw <4 x i32> %57, %50
%62 = mul nsw <4 x i32> %60, %53
%63 = add <4 x i32> %44, %61
%64 = add <4 x i32> %45, %62
%65 = or i64 %43, 8
%66 = add nsw i64 %65, %31
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %66
%68 = bitcast i32* %67 to <4 x i32>*
%69 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %68
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 4
%71 = bitcast i32* %70 to <4 x i32>*
%72 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %71
%73 = add nsw i64 %65, %37
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %73
%75 = bitcast i32* %74 to <4 x i32>*
%76 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %75
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 4
%78 = bitcast i32* %77 to <4 x i32>*
%79 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %78
%80 = mul nsw <4 x i32> %76, %69
%81 = mul nsw <4 x i32> %79, %72
%82 = add <4 x i32> %63, %80
%83 = add <4 x i32> %64, %81
%84 = add nuw i64 %43, 16
%85 = add i64 %46, 2
%86 = icmp eq i64 %85, %25
br i1 %86, label %87, label %42
87: ; preds = %42, %40
%88 = phi <4 x i32> [ undef, %40 ], [ %82, %42 ]
%89 = phi <4 x i32> [ undef, %40 ], [ %83, %42 ]
%90 = phi i64 [ 0, %40 ], [ %84, %42 ]
%91 = phi <4 x i32> [ %41, %40 ], [ %82, %42 ]
%92 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %40 ], [ %83, %42 ]
br i1 %26, label %112, label %93
93: ; preds = %87
%94 = add nsw i64 %90, %31
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %94
%96 = bitcast i32* %95 to <4 x i32>*
%97 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %96
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 4
%99 = bitcast i32* %98 to <4 x i32>*
%100 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %99
%101 = add nsw i64 %90, %37
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %101
%103 = bitcast i32* %102 to <4 x i32>*
%104 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %103
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 4
%106 = bitcast i32* %105 to <4 x i32>*
%107 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %106
%108 = mul nsw <4 x i32> %104, %97
%109 = mul nsw <4 x i32> %107, %100
%110 = add <4 x i32> %91, %108
%111 = add <4 x i32> %92, %109
br label %112
112: ; preds = %87, %93
%113 = phi <4 x i32> [ %88, %87 ], [ %110, %93 ]
%114 = phi <4 x i32> [ %89, %87 ], [ %111, %93 ]
%115 = add <4 x i32> %114, %113
%116 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %115)
br i1 %27, label %133, label %117
117: ; preds = %36, %112
%118 = phi i64 [ 0, %36 ], [ %22, %112 ]
%119 = phi i32 [ %39, %36 ], [ %116, %112 ]
br label %120
120: ; preds = %117, %120
%121 = phi i64 [ %131, %120 ], [ %118, %117 ]
%122 = phi i32 [ %130, %120 ], [ %119, %117 ]
%123 = add nsw i64 %121, %31
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %123
%125 = load i32, i32* %124
%126 = add nsw i64 %121, %37
%127 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %126
%128 = load i32, i32* %127
%129 = mul nsw i32 %128, %125
%130 = add nsw i32 %122, %129
%131 = add nuw nsw i64 %121, 1
%132 = icmp eq i64 %131, %16
br i1 %132, label %133, label %120
133: ; preds = %120, %112
%134 = phi i32 [ %116, %112 ], [ %130, %120 ]
store i32 %134, i32* %38
br label %135
135: ; preds = %133, %34
%136 = add nuw nsw i64 %35, 1
%137 = icmp eq i64 %136, %15
br i1 %137, label %138, label %34
138: ; preds = %135, %28
%139 = add nuw nsw i64 %29, 1
%140 = icmp eq i64 %139, %14
br i1 %140, label %141, label %28
141: ; preds = %138, %5
ret i32* %7
}