float *mat2_multiply(float *result, float *a, float *b) {
  float multiplied[9];
  multiplied[0] = a[0] * b[0] + a[2] * b[1];
  multiplied[1] = a[1] * b[0] + a[3] * b[1];
  multiplied[2] = a[0] * b[2] + a[2] * b[3];
  multiplied[3] = a[1] * b[2] + a[3] * b[3];
  result[0] = multiplied[0];
  result[1] = multiplied[1];
  result[2] = multiplied[2];
  result[3] = multiplied[3];
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mat2_multiply>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x40(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0xc(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm1
mov    -0x18(%rbp),%rax
mulss  0xc(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x34(%rbp)
movss  -0x40(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
movss  -0x3c(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
movss  -0x38(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
movss  -0x34(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0xc(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mat2_multiply>:
mov    %rdi,%rax
movsd  (%rsi),%xmm0
movsd  0x8(%rsi),%xmm1
movlhps %xmm0,%xmm0
movlhps %xmm1,%xmm1
movss  (%rdx),%xmm2
movss  0x4(%rdx),%xmm3
movss  0x8(%rdx),%xmm4
shufps $0x0,%xmm4,%xmm2
mulps  %xmm0,%xmm2
movss  0xc(%rdx),%xmm0
shufps $0x0,%xmm0,%xmm3
mulps  %xmm1,%xmm3
addps  %xmm2,%xmm3
movups %xmm3,(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define float* @mat2_multiply(float* %0, float* %1, float* %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
%7 = alloca [9 x float]
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store float* %2, float** %6
%8 = load float*, float** %5
%9 = getelementptr inbounds float, float* %8, i64 0
%10 = load float, float* %9
%11 = load float*, float** %6
%12 = getelementptr inbounds float, float* %11, i64 0
%13 = load float, float* %12
%14 = load float*, float** %5
%15 = getelementptr inbounds float, float* %14, i64 2
%16 = load float, float* %15
%17 = load float*, float** %6
%18 = getelementptr inbounds float, float* %17, i64 1
%19 = load float, float* %18
%20 = fmul float %16, %19
%21 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %10, float %13, float %20)
%22 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 0
store float %21, float* %22
%23 = load float*, float** %5
%24 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 1
%25 = load float, float* %24
%26 = load float*, float** %6
%27 = getelementptr inbounds float, float* %26, i64 0
%28 = load float, float* %27
%29 = load float*, float** %5
%30 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 3
%31 = load float, float* %30
%32 = load float*, float** %6
%33 = getelementptr inbounds float, float* %32, i64 1
%34 = load float, float* %33
%35 = fmul float %31, %34
%36 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %25, float %28, float %35)
%37 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 1
store float %36, float* %37
%38 = load float*, float** %5
%39 = getelementptr inbounds float, float* %38, i64 0
%40 = load float, float* %39
%41 = load float*, float** %6
%42 = getelementptr inbounds float, float* %41, i64 2
%43 = load float, float* %42
%44 = load float*, float** %5
%45 = getelementptr inbounds float, float* %44, i64 2
%46 = load float, float* %45
%47 = load float*, float** %6
%48 = getelementptr inbounds float, float* %47, i64 3
%49 = load float, float* %48
%50 = fmul float %46, %49
%51 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %40, float %43, float %50)
%52 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 2
store float %51, float* %52
%53 = load float*, float** %5
%54 = getelementptr inbounds float, float* %53, i64 1
%55 = load float, float* %54
%56 = load float*, float** %6
%57 = getelementptr inbounds float, float* %56, i64 2
%58 = load float, float* %57
%59 = load float*, float** %5
%60 = getelementptr inbounds float, float* %59, i64 3
%61 = load float, float* %60
%62 = load float*, float** %6
%63 = getelementptr inbounds float, float* %62, i64 3
%64 = load float, float* %63
%65 = fmul float %61, %64
%66 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %55, float %58, float %65)
%67 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 3
store float %66, float* %67
%68 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 0
%69 = load float, float* %68
%70 = load float*, float** %4
%71 = getelementptr inbounds float, float* %70, i64 0
store float %69, float* %71
%72 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 1
%73 = load float, float* %72
%74 = load float*, float** %4
%75 = getelementptr inbounds float, float* %74, i64 1
store float %73, float* %75
%76 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 2
%77 = load float, float* %76
%78 = load float*, float** %4
%79 = getelementptr inbounds float, float* %78, i64 2
store float %77, float* %79
%80 = getelementptr inbounds [9 x float], [9 x float]* %7, i64 0, i64 3
%81 = load float, float* %80
%82 = load float*, float** %4
%83 = getelementptr inbounds float, float* %82, i64 3
store float %81, float* %83
%84 = load float*, float** %4
ret float* %84
}

LLVM IR (-O2):
define float* @mat2_multiply(float* returned writeonly %0, float* nocapture %1, float* nocapture %2) {
%4 = load float, float* %2
%5 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
%6 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 1
%7 = load float, float* %6
%8 = bitcast float* %1 to <2 x float>*
%9 = load <2 x float>, <2 x float>* %8
%10 = shufflevector <2 x float> %9, <2 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 0, i32 1>
%11 = bitcast float* %5 to <2 x float>*
%12 = load <2 x float>, <2 x float>* %11
%13 = shufflevector <2 x float> %12, <2 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 0, i32 1>
%14 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 2
%15 = load float, float* %14
%16 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 3
%17 = load float, float* %16
%18 = insertelement <4 x float> poison, float %7, i64 0
%19 = insertelement <4 x float> %18, float %17, i64 1
%20 = shufflevector <4 x float> %19, <4 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 1>
%21 = fmul <4 x float> %13, %20
%22 = insertelement <4 x float> poison, float %4, i64 0
%23 = insertelement <4 x float> %22, float %15, i64 1
%24 = shufflevector <4 x float> %23, <4 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 1>
%25 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %10, <4 x float> %24, <4 x float> %21)
%26 = bitcast float* %0 to <4 x float>*
store <4 x float> %25, <4 x float>* %26
ret float* %0
}