void mtx_mult(double *A, double *B, double *C, int dim_i, int dim_j,
              int dim_k) {
  int i, j, k = 0;
  for (k = 0; k < dim_k; k++) {
    for (i = 0; i < dim_i; i++) {
      C[i * dim_k + k] = 0.0;
      for (j = 0; j < dim_j; j++) {
        C[i * dim_k + k] += A[i * dim_j + j] * B[j * dim_k + k];
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mtx_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)
mov    %r9d,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    11f7 <mtx_mult+0xf7>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11e4 <mtx_mult+0xe4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11d1 <mtx_mult+0xd1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x2c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1168 <mtx_mult+0x68>
jmp    11d6 <mtx_mult+0xd6>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    113c <mtx_mult+0x3c>
jmp    11e9 <mtx_mult+0xe9>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1129 <mtx_mult+0x29>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mtx_mult>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %ecx,-0x2c(%rsp)
mov    %rsi,-0x20(%rsp)
mov    %rdi,-0x28(%rsp)
test   %r9d,%r9d
jle    1265 <mtx_mult+0x165>
mov    %r9d,%eax
movslq %r8d,%rsi
mov    -0x2c(%rsp),%r10d
mov    %esi,%edi
mov    %edi,%r12d
and    $0xfffffffe,%r12d
mov    -0x28(%rsp),%rcx
add    $0x8,%rcx
mov    %rcx,-0x10(%rsp)
mov    %rsi,-0x8(%rsp)
lea    0x0(,%rsi,8),%r15
mov    %rax,%rbx
shl    $0x4,%rbx
xor    %r13d,%r13d
mov    -0x20(%rsp),%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rsp)
mov    -0x28(%rsp),%r11
jmp    1183 <mtx_mult+0x83>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r13
addq   $0x8,-0x18(%rsp)
cmp    %rax,%r13
je     1265 <mtx_mult+0x165>
cmpl   $0x0,-0x2c(%rsp)
jle    1170 <mtx_mult+0x70>
mov    -0x10(%rsp),%r14
xor    %ecx,%ecx
jmp    11ac <mtx_mult+0xac>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%rcx
add    %r15,%r14
cmp    %r10,%rcx
je     1170 <mtx_mult+0x70>
mov    %rcx,%r9
imul   %rax,%r9
add    %r13,%r9
movq   $0x0,(%rdx,%r9,8)
test   %r8d,%r8d
jle    11a0 <mtx_mult+0xa0>
xorpd  %xmm0,%xmm0
cmp    $0x1,%r8d
jne    11e0 <mtx_mult+0xe0>
xor    %esi,%esi
jmp    1228 <mtx_mult+0x128>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x18(%rsp),%rbp
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  -0x8(%r14,%rsi,8),%xmm1
mulsd  0x0(%rbp),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdx,%r9,8)
movsd  (%r14,%rsi,8),%xmm0
mulsd  0x0(%rbp,%rax,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdx,%r9,8)
add    $0x2,%rsi
add    %rbx,%rbp
cmp    %rsi,%r12
jne    11f0 <mtx_mult+0xf0>
test   $0x1,%dil
je     11a0 <mtx_mult+0xa0>
mov    %rcx,%rbp
imul   -0x8(%rsp),%rbp
add    %rsi,%rbp
movsd  (%r11,%rbp,8),%xmm1
imul   %rax,%rsi
add    %r13,%rsi
mov    -0x20(%rsp),%rbp
mulsd  0x0(%rbp,%rsi,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rdx,%r9,8)
jmp    11a0 <mtx_mult+0xa0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

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