void my_matvec_mul(double *vec_b, double *mat_a, int row_dim, int col_dim,
                   double *vec_x) {
  int i, j, row_index;
  for (i = 0; i < row_dim; i++) {
    vec_b[i] = 0.0;
    row_index = row_dim * i;
    for (j = 0; j < col_dim; j++)
      vec_b[i] += mat_a[row_index + j] * vec_x[j];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<my_matvec_mul>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11b0 <my_matvec_mul+0xb0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x14(%rbp),%eax
imul   -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    119d <my_matvec_mul+0x9d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%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    114a <my_matvec_mul+0x4a>
jmp    11a2 <my_matvec_mul+0xa2>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111d <my_matvec_mul+0x1d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<my_matvec_mul>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
test   %edx,%edx
jle    11be <my_matvec_mul+0xbe>
mov    %edx,%r10d
mov    %ecx,%r9d
mov    %r9d,%r14d
and    $0xfffffffe,%r14d
lea    0x8(%rsi),%r15
lea    0x0(,%r10,8),%r11
xor    %eax,%eax
jmp    1140 <my_matvec_mul+0x40>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%rax
add    %r11,%r15
cmp    %r10,%rax
je     11be <my_matvec_mul+0xbe>
movq   $0x0,(%rdi,%rax,8)
test   %ecx,%ecx
jle    1130 <my_matvec_mul+0x30>
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
cmp    $0x1,%ecx
je     1195 <my_matvec_mul+0x95>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  -0x8(%r15,%rdx,8),%xmm1
mulsd  (%r8,%rdx,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdi,%rax,8)
movsd  (%r15,%rdx,8),%xmm0
mulsd  0x8(%r8,%rdx,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdi,%rax,8)
add    $0x2,%rdx
cmp    %rdx,%r14
jne    1160 <my_matvec_mul+0x60>
test   $0x1,%r9b
je     1130 <my_matvec_mul+0x30>
mov    %rax,%rbx
imul   %r10,%rbx
add    %rdx,%rbx
movsd  (%rsi,%rbx,8),%xmm1
mulsd  (%r8,%rdx,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdi,%rax,8)
jmp    1130 <my_matvec_mul+0x30>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define void @my_matvec_mul(double* %0, double* %1, i32 %2, i32 %3, double* %4) {
%6 = alloca double*
%7 = alloca double*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca double*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store double* %0, double** %6
store double* %1, double** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store double* %4, double** %10
store i32 0, i32* %11
br label %14
14: ; preds = %53, %5
%15 = load i32, i32* %11
%16 = load i32, i32* %8
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %56
18: ; preds = %14
%19 = load double*, double** %6
%20 = load i32, i32* %11
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds double, double* %19, i64 %21
store double 0.000000e+00, double* %22
%23 = load i32, i32* %8
%24 = load i32, i32* %11
%25 = mul nsw i32 %23, %24
store i32 %25, i32* %13
store i32 0, i32* %12
br label %26
26: ; preds = %49, %18
%27 = load i32, i32* %12
%28 = load i32, i32* %9
%29 = icmp slt i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %52
30: ; preds = %26
%31 = load double*, double** %7
%32 = load i32, i32* %13
%33 = load i32, i32* %12
%34 = add nsw i32 %32, %33
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds double, double* %31, i64 %35
%37 = load double, double* %36
%38 = load double*, double** %10
%39 = load i32, i32* %12
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds double, double* %38, i64 %40
%42 = load double, double* %41
%43 = load double*, double** %6
%44 = load i32, i32* %11
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %45
%47 = load double, double* %46
%48 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %37, double %42, double %47)
store double %48, double* %46
br label %49
49: ; preds = %30
%50 = load i32, i32* %12
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %12
br label %26
52: ; preds = %26
br label %53
53: ; preds = %52
%54 = load i32, i32* %11
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %11
br label %14
56: ; preds = %14
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @my_matvec_mul(double* nocapture %0, double* nocapture %1, i32 %2, i32 %3, double* nocapture %4) {
%6 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %6, label %7, label %54
7: ; preds = %5
%8 = icmp sgt i32 %3, 0
%9 = zext i32 %2 to i64
%10 = zext i32 %2 to i64
%11 = zext i32 %3 to i64
%12 = and i64 %11, 1
%13 = icmp eq i32 %3, 1
%14 = and i64 %11, 4294967294
%15 = icmp eq i64 %12, 0
br label %16
16: ; preds = %7, %51
%17 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %52, %51 ]
%18 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %17
store double 0.000000e+00, double* %18
%19 = mul nsw i64 %17, %9
br i1 %8, label %20, label %51
20: ; preds = %16
br i1 %13, label %41, label %21
21: ; preds = %20, %21
%22 = phi double [ %37, %21 ], [ 0.000000e+00, %20 ]
%23 = phi i64 [ %38, %21 ], [ 0, %20 ]
%24 = phi i64 [ %39, %21 ], [ 0, %20 ]
%25 = add nuw nsw i64 %23, %19
%26 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %25
%27 = load double, double* %26
%28 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %23
%29 = load double, double* %28
%30 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %27, double %29, double %22)
store double %30, double* %18
%31 = or i64 %23, 1
%32 = add nuw nsw i64 %31, %19
%33 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %32
%34 = load double, double* %33
%35 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %31
%36 = load double, double* %35
%37 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %34, double %36, double %30)
store double %37, double* %18
%38 = add nuw nsw i64 %23, 2
%39 = add i64 %24, 2
%40 = icmp eq i64 %39, %14
br i1 %40, label %41, label %21
41: ; preds = %21, %20
%42 = phi double [ 0.000000e+00, %20 ], [ %37, %21 ]
%43 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %38, %21 ]
br i1 %15, label %51, label %44
44: ; preds = %41
%45 = add nuw nsw i64 %43, %19
%46 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %45
%47 = load double, double* %46
%48 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %43
%49 = load double, double* %48
%50 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %47, double %49, double %42)
store double %50, double* %18
br label %51
51: ; preds = %44, %41, %16
%52 = add nuw nsw i64 %17, 1
%53 = icmp eq i64 %52, %10
br i1 %53, label %54, label %16
54: ; preds = %51, %5
ret void
}