void matrix_vector_mult(const double *mat, const double *vec, double *c,
                        int rows, int cols, double weight) {
  for (int i = 0; i < rows; i++) {
    double res = 0.0;
    for (int j = 0; j < cols; j++)
      res += (mat[i * cols + j] * vec[j] * weight);
    c[i] = res;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_vector_mult>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11b2 <matrix_vector_mult+0xb2>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    1192 <matrix_vector_mult+0x92>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x3c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  -0x28(%rbp),%xmm2
movsd  -0x38(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    113e <matrix_vector_mult+0x3e>
movsd  -0x38(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1123 <matrix_vector_mult+0x23>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_vector_mult>:
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
test   %ecx,%ecx
jle    11ca <matrix_vector_mult+0xca>
movslq %r8d,%r9
mov    %ecx,%r11d
mov    %r9d,%r10d
mov    %r10d,%r12d
and    $0xfffffffe,%r12d
lea    0x8(%rdi),%rcx
lea    0x0(,%r9,8),%r14
xor    %r15d,%r15d
jmp    114a <matrix_vector_mult+0x4a>
xorpd  %xmm1,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdx,%r15,8)
add    $0x1,%r15
add    %r14,%rcx
cmp    %r11,%r15
je     11ca <matrix_vector_mult+0xca>
test   %r8d,%r8d
jle    1130 <matrix_vector_mult+0x30>
cmp    $0x1,%r8d
jne    1160 <matrix_vector_mult+0x60>
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %ebx,%ebx
jmp    11a3 <matrix_vector_mult+0xa3>
nopl   (%rax)
xorpd  %xmm2,%xmm2
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movsd  -0x8(%rcx,%rbx,8),%xmm3
movsd  (%rcx,%rbx,8),%xmm1
mulsd  (%rsi,%rbx,8),%xmm3
mulsd  %xmm0,%xmm3
addsd  %xmm2,%xmm3
mulsd  0x8(%rsi,%rbx,8),%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
addsd  %xmm3,%xmm1
add    $0x2,%rbx
movapd %xmm1,%xmm2
cmp    %rbx,%r12
jne    1170 <matrix_vector_mult+0x70>
test   $0x1,%r10b
je     1134 <matrix_vector_mult+0x34>
mov    %r15,%rax
imul   %r9,%rax
add    %rbx,%rax
movsd  (%rdi,%rax,8),%xmm2
mulsd  (%rsi,%rbx,8),%xmm2
mulsd  %xmm0,%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm1
jmp    1134 <matrix_vector_mult+0x34>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_vector_mult(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double* nocapture writeonly %2, i32 %3, i32 %4, double %5) {
%7 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %7, label %8, label %21
8: ; preds = %6
%9 = icmp sgt i32 %4, 0
%10 = sext i32 %4 to i64
%11 = zext i32 %3 to i64
%12 = zext i32 %4 to i64
%13 = and i64 %12, 1
%14 = icmp eq i32 %4, 1
%15 = and i64 %12, 4294967294
%16 = icmp eq i64 %13, 0
br label %17
17: ; preds = %8, %34
%18 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %37, %34 ]
br i1 %9, label %19, label %34
19: ; preds = %17
%20 = mul nsw i64 %18, %10
br i1 %14, label %22, label %39
21: ; preds = %34, %6
ret void
22: ; preds = %39, %19
%23 = phi double [ undef, %19 ], [ %57, %39 ]
%24 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %58, %39 ]
%25 = phi double [ 0.000000e+00, %19 ], [ %57, %39 ]
br i1 %16, label %34, label %26
26: ; preds = %22
%27 = add nsw i64 %24, %20
%28 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %27
%29 = load double, double* %28
%30 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %24
%31 = load double, double* %30
%32 = fmul double %29, %31
%33 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %32, double %5, double %25)
br label %34
34: ; preds = %26, %22, %17
%35 = phi double [ 0.000000e+00, %17 ], [ %23, %22 ], [ %33, %26 ]
%36 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %18
store double %35, double* %36
%37 = add nuw nsw i64 %18, 1
%38 = icmp eq i64 %37, %11
br i1 %38, label %21, label %17
39: ; preds = %19, %39
%40 = phi i64 [ %58, %39 ], [ 0, %19 ]
%41 = phi double [ %57, %39 ], [ 0.000000e+00, %19 ]
%42 = phi i64 [ %59, %39 ], [ 0, %19 ]
%43 = add nsw i64 %40, %20
%44 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %43
%45 = load double, double* %44
%46 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %40
%47 = load double, double* %46
%48 = fmul double %45, %47
%49 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %48, double %5, double %41)
%50 = or i64 %40, 1
%51 = add nsw i64 %50, %20
%52 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %51
%53 = load double, double* %52
%54 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %50
%55 = load double, double* %54
%56 = fmul double %53, %55
%57 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %56, double %5, double %49)
%58 = add nuw nsw i64 %40, 2
%59 = add i64 %42, 2
%60 = icmp eq i64 %59, %15
br i1 %60, label %22, label %39
}