int matrix_multiplication(double *output, double *A, double *B, int row_a,
                          int col_a, int row_b, int col_b) {
  int i, j, k;
  for (i = 0; i < row_a; i++) {
    for (j = 0; j < col_b; j++) {
      output[i + j * row_a] = 0;
      for (k = 0; k < col_a; k++) {
        output[i + j * row_a] =
            output[i + j * row_a] + (A[i + k * row_a] * B[k + j * row_b]);
      }
    }
  }
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_multiplication>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    0x10(%rbp),%eax
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
mov    %r9d,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    120e <matrix_multiplication+0x10e>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    0x10(%rbp),%eax
jge    11fb <matrix_multiplication+0xfb>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11e8 <matrix_multiplication+0xe8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x30(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x24(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1166 <matrix_multiplication+0x66>
jmp    11ed <matrix_multiplication+0xed>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1138 <matrix_multiplication+0x38>
jmp    1200 <matrix_multiplication+0x100>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1125 <matrix_multiplication+0x25>
xor    %eax,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_multiplication>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rdx,-0x28(%rsp)
mov    %rsi,-0x30(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    1267 <matrix_multiplication+0x167>
mov    %ecx,%ecx
movslq %r9d,%rsi
mov    0x38(%rsp),%r14d
mov    %r8d,%ebx
mov    %rbx,-0x8(%rsp)
and    $0xfffffffe,%ebx
mov    %rcx,%rax
shl    $0x4,%rax
mov    -0x28(%rsp),%rdx
add    $0x8,%rdx
mov    %rdx,-0x18(%rsp)
mov    %rsi,-0x10(%rsp)
lea    0x0(,%rsi,8),%r12
xor    %r13d,%r13d
mov    -0x30(%rsp),%rdx
mov    %rdx,-0x20(%rsp)
mov    -0x30(%rsp),%rsi
jmp    1183 <matrix_multiplication+0x83>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r13
addq   $0x8,-0x20(%rsp)
cmp    %rcx,%r13
je     1267 <matrix_multiplication+0x167>
cmpl   $0x0,0x38(%rsp)
jle    1170 <matrix_multiplication+0x70>
mov    -0x18(%rsp),%r15
xor    %r9d,%r9d
jmp    11ac <matrix_multiplication+0xac>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r9
add    %r12,%r15
cmp    %r14,%r9
je     1170 <matrix_multiplication+0x70>
mov    %r9,%r10
imul   %rcx,%r10
add    %r13,%r10
movq   $0x0,(%rdi,%r10,8)
test   %r8d,%r8d
jle    11a0 <matrix_multiplication+0xa0>
xorpd  %xmm0,%xmm0
cmp    $0x1,%r8d
jne    11e0 <matrix_multiplication+0xe0>
xor    %r11d,%r11d
jmp    1228 <matrix_multiplication+0x128>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    -0x20(%rsp),%rbp
xor    %r11d,%r11d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  0x0(%rbp),%xmm1
mulsd  -0x8(%r15,%r11,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdi,%r10,8)
movsd  0x0(%rbp,%rcx,8),%xmm0
mulsd  (%r15,%r11,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdi,%r10,8)
add    $0x2,%r11
add    %rax,%rbp
cmp    %r11,%rbx
jne    11f0 <matrix_multiplication+0xf0>
testb  $0x1,-0x8(%rsp)
je     11a0 <matrix_multiplication+0xa0>
mov    %r9,%rbp
imul   -0x10(%rsp),%rbp
mov    %r11,%rdx
imul   %rcx,%rdx
add    %r13,%rdx
movsd  (%rsi,%rdx,8),%xmm1
add    %r11,%rbp
mov    -0x28(%rsp),%rdx
mulsd  (%rdx,%rbp,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdi,%r10,8)
jmp    11a0 <matrix_multiplication+0xa0>
xor    %eax,%eax
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @matrix_multiplication(double* %0, double* %1, double* %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5, i32 %6) {
%8 = alloca double*
%9 = alloca double*
%10 = alloca double*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
store double* %0, double** %8
store double* %1, double** %9
store double* %2, double** %10
store i32 %3, i32* %11
store i32 %4, i32* %12
store i32 %5, i32* %13
store i32 %6, i32* %14
store i32 0, i32* %15
br label %18
18: ; preds = %85, %7
%19 = load i32, i32* %15
%20 = load i32, i32* %11
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %88
22: ; preds = %18
store i32 0, i32* %16
br label %23
23: ; preds = %81, %22
%24 = load i32, i32* %16
%25 = load i32, i32* %14
%26 = icmp slt i32 %24, %25
br i1 %26, label %27, label %84
27: ; preds = %23
%28 = load double*, double** %8
%29 = load i32, i32* %15
%30 = load i32, i32* %16
%31 = load i32, i32* %11
%32 = mul nsw i32 %30, %31
%33 = add nsw i32 %29, %32
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds double, double* %28, i64 %34
store double 0.000000e+00, double* %35
store i32 0, i32* %17
br label %36
36: ; preds = %77, %27
%37 = load i32, i32* %17
%38 = load i32, i32* %12
%39 = icmp slt i32 %37, %38
br i1 %39, label %40, label %80
40: ; preds = %36
%41 = load double*, double** %8
%42 = load i32, i32* %15
%43 = load i32, i32* %16
%44 = load i32, i32* %11
%45 = mul nsw i32 %43, %44
%46 = add nsw i32 %42, %45
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds double, double* %41, i64 %47
%49 = load double, double* %48
%50 = load double*, double** %9
%51 = load i32, i32* %15
%52 = load i32, i32* %17
%53 = load i32, i32* %11
%54 = mul nsw i32 %52, %53
%55 = add nsw i32 %51, %54
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds double, double* %50, i64 %56
%58 = load double, double* %57
%59 = load double*, double** %10
%60 = load i32, i32* %17
%61 = load i32, i32* %16
%62 = load i32, i32* %13
%63 = mul nsw i32 %61, %62
%64 = add nsw i32 %60, %63
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds double, double* %59, i64 %65
%67 = load double, double* %66
%68 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %58, double %67, double %49)
%69 = load double*, double** %8
%70 = load i32, i32* %15
%71 = load i32, i32* %16
%72 = load i32, i32* %11
%73 = mul nsw i32 %71, %72
%74 = add nsw i32 %70, %73
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds double, double* %69, i64 %75
store double %68, double* %76
br label %77
77: ; preds = %40
%78 = load i32, i32* %17
%79 = add nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %17
br label %36
80: ; preds = %36
br label %81
81: ; preds = %80
%82 = load i32, i32* %16
%83 = add nsw i32 %82, 1
store i32 %83, i32* %16
br label %23
84: ; preds = %23
br label %85
85: ; preds = %84
%86 = load i32, i32* %15
%87 = add nsw i32 %86, 1
store i32 %87, i32* %15
br label %18
88: ; preds = %18
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @matrix_multiplication(double* nocapture %0, double* nocapture %1, double* nocapture %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5, i32 %6) {
%8 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %8, label %9, label %72
9: ; preds = %7
%10 = icmp sgt i32 %6, 0
%11 = icmp sgt i32 %4, 0
%12 = zext i32 %3 to i64
%13 = sext i32 %5 to i64
%14 = zext i32 %3 to i64
%15 = zext i32 %6 to i64
%16 = zext i32 %4 to i64
%17 = and i64 %16, 1
%18 = icmp eq i32 %4, 1
%19 = and i64 %16, 4294967294
%20 = icmp eq i64 %17, 0
br label %21
21: ; preds = %9, %69
%22 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %70, %69 ]
br i1 %10, label %23, label %69
23: ; preds = %21, %66
%24 = phi i64 [ %67, %66 ], [ 0, %21 ]
%25 = mul nsw i64 %24, %12
%26 = add nuw nsw i64 %25, %22
%27 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %26
store double 0.000000e+00, double* %27
br i1 %11, label %28, label %66
28: ; preds = %23
%29 = mul nsw i64 %24, %13
br i1 %18, label %54, label %30
30: ; preds = %28, %30
%31 = phi double [ %50, %30 ], [ 0.000000e+00, %28 ]
%32 = phi i64 [ %51, %30 ], [ 0, %28 ]
%33 = phi i64 [ %52, %30 ], [ 0, %28 ]
%34 = mul nsw i64 %32, %12
%35 = add nuw nsw i64 %34, %22
%36 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %35
%37 = load double, double* %36
%38 = add nsw i64 %32, %29
%39 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %38
%40 = load double, double* %39
%41 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %37, double %40, double %31)
store double %41, double* %27
%42 = or i64 %32, 1
%43 = mul nsw i64 %42, %12
%44 = add nuw nsw i64 %43, %22
%45 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %44
%46 = load double, double* %45
%47 = add nsw i64 %42, %29
%48 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %47
%49 = load double, double* %48
%50 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %46, double %49, double %41)
store double %50, double* %27
%51 = add nuw nsw i64 %32, 2
%52 = add i64 %33, 2
%53 = icmp eq i64 %52, %19
br i1 %53, label %54, label %30
54: ; preds = %30, %28
%55 = phi double [ 0.000000e+00, %28 ], [ %50, %30 ]
%56 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %51, %30 ]
br i1 %20, label %66, label %57
57: ; preds = %54
%58 = mul nsw i64 %56, %12
%59 = add nuw nsw i64 %58, %22
%60 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %59
%61 = load double, double* %60
%62 = add nsw i64 %56, %29
%63 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %62
%64 = load double, double* %63
%65 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %61, double %64, double %55)
store double %65, double* %27
br label %66
66: ; preds = %57, %54, %23
%67 = add nuw nsw i64 %24, 1
%68 = icmp eq i64 %67, %15
br i1 %68, label %69, label %23
69: ; preds = %66, %21
%70 = add nuw nsw i64 %22, 1
%71 = icmp eq i64 %70, %14
br i1 %71, label %72, label %21
72: ; preds = %69, %7
ret i32 0
}