void dgemm_def(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):
<dgemm_def>:
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    11e7 <dgemm_def+0xe7>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11d4 <dgemm_def+0xd4>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11c1 <dgemm_def+0xc1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%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    1140 <dgemm_def+0x40>
jmp    11c6 <dgemm_def+0xc6>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112d <dgemm_def+0x2d>
jmp    11d9 <dgemm_def+0xd9>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <dgemm_def+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<dgemm_def>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rdx,-0x8(%rsp)
mov    %rdi,-0x10(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    120f <dgemm_def+0x10f>
mov    %rsi,%r14
mov    %ecx,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
mov    -0x10(%rsp),%rax
lea    0x8(%rax),%r13
lea    0x0(,%r8,8),%r10
mov    %r8,%r11
shl    $0x4,%r11
xor    %edi,%edi
jmp    1160 <dgemm_def+0x60>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0x1,%rdi
add    %r10,%r13
cmp    %r8,%rdi
je     120f <dgemm_def+0x10f>
mov    %rdi,%rax
imul   %r8,%rax
mov    -0x10(%rsp),%rdx
lea    (%rdx,%rax,8),%r15
mov    -0x8(%rsp),%rdx
lea    (%rdx,%rax,8),%rbx
mov    %r14,%rsi
xor    %eax,%eax
jmp    118d <dgemm_def+0x8d>
add    $0x1,%rax
add    $0x8,%rsi
cmp    %r8,%rax
je     1150 <dgemm_def+0x50>
movsd  (%rbx,%rax,8),%xmm0
cmp    $0x1,%ecx
jne    11a0 <dgemm_def+0xa0>
xor    %ebp,%ebp
jmp    11e8 <dgemm_def+0xe8>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rsi,%r12
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movsd  -0x8(%r13,%rbp,8),%xmm1
mulsd  (%r12),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rbx,%rax,8)
movsd  0x0(%r13,%rbp,8),%xmm0
mulsd  (%r12,%r10,1),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rbx,%rax,8)
add    $0x2,%rbp
add    %r11,%r12
cmp    %rbp,%r9
jne    11b0 <dgemm_def+0xb0>
test   $0x1,%r8b
je     1180 <dgemm_def+0x80>
lea    (%r14,%rax,8),%rdx
movsd  (%r15,%rbp,8),%xmm1
imul   %r8,%rbp
mulsd  (%rdx,%rbp,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rbx,%rax,8)
jmp    1180 <dgemm_def+0x80>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @dgemm_def(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 = %66, %4
%13 = load i32, i32* %9
%14 = load i32, i32* %8
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %69
16: ; preds = %12
store i32 0, i32* %10
br label %17
17: ; preds = %62, %16
%18 = load i32, i32* %10
%19 = load i32, i32* %8
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %65
21: ; preds = %17
store i32 0, i32* %11
br label %22
22: ; preds = %58, %21
%23 = load i32, i32* %11
%24 = load i32, i32* %8
%25 = icmp slt i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %61
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 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %27, i64 %31
%33 = load i32, i32* %11
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds double, double* %32, i64 %34
%36 = load double, double* %35
%37 = load double*, double** %6
%38 = load i32, i32* %11
%39 = load i32, i32* %8
%40 = mul nsw i32 %38, %39
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds double, double* %37, i64 %41
%43 = load i32, i32* %10
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds double, double* %42, i64 %44
%46 = load double, double* %45
%47 = load double*, double** %7
%48 = load i32, i32* %9
%49 = load i32, i32* %8
%50 = mul nsw i32 %48, %49
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds double, double* %47, i64 %51
%53 = load i32, i32* %10
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds double, double* %52, i64 %54
%56 = load double, double* %55
%57 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %36, double %46, double %56)
store double %57, double* %55
br label %58
58: ; preds = %26
%59 = load i32, i32* %11
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %11
br label %22
61: ; preds = %22
br label %62
62: ; preds = %61
%63 = load i32, i32* %10
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %10
br label %17
65: ; preds = %17
br label %66
66: ; preds = %65
%67 = load i32, i32* %9
%68 = add nsw i32 %67, 1
store i32 %68, i32* %9
br label %12
69: ; preds = %12
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @dgemm_def(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %59
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 = %56, %6
%14 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %57, %56 ]
%15 = mul nsw i64 %14, %7
%16 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %15
%17 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %15
br label %18
18: ; preds = %53, %13
%19 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %54, %53 ]
%20 = getelementptr inbounds double, double* %17, i64 %19
%21 = load double, double* %20
%22 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %19
br i1 %10, label %43, label %23
23: ; preds = %18, %23
%24 = phi double [ %39, %23 ], [ %21, %18 ]
%25 = phi i64 [ %40, %23 ], [ 0, %18 ]
%26 = phi i64 [ %41, %23 ], [ 0, %18 ]
%27 = getelementptr inbounds double, double* %16, i64 %25
%28 = load double, double* %27
%29 = mul nsw i64 %25, %7
%30 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %29
%31 = load double, double* %30
%32 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %28, double %31, double %24)
store double %32, double* %20
%33 = or i64 %25, 1
%34 = getelementptr inbounds double, double* %16, i64 %33
%35 = load double, double* %34
%36 = mul nsw i64 %33, %7
%37 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %36
%38 = load double, double* %37
%39 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %35, double %38, double %32)
store double %39, double* %20
%40 = add nuw nsw i64 %25, 2
%41 = add i64 %26, 2
%42 = icmp eq i64 %41, %11
br i1 %42, label %43, label %23
43: ; preds = %23, %18
%44 = phi double [ %21, %18 ], [ %39, %23 ]
%45 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %40, %23 ]
br i1 %12, label %53, label %46
46: ; preds = %43
%47 = getelementptr inbounds double, double* %16, i64 %45
%48 = load double, double* %47
%49 = mul nsw i64 %45, %7
%50 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %49
%51 = load double, double* %50
%52 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %48, double %51, double %44)
store double %52, double* %20
br label %53
53: ; preds = %43, %46
%54 = add nuw nsw i64 %19, 1
%55 = icmp eq i64 %54, %8
br i1 %55, label %56, label %18
56: ; preds = %53
%57 = add nuw nsw i64 %14, 1
%58 = icmp eq i64 %57, %8
br i1 %58, label %59, label %13
59: ; preds = %56, %4
ret void
}