void matrix4fMultVec4f(float *matrix, float *vector, float *outVector) {
  float tmp[4];
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    tmp[i] = matrix[i * 4 + 0] * vector[0] + matrix[i * 4 + 1] * vector[1] +
             matrix[i * 4 + 2] * vector[2] + matrix[i * 4 + 3] * vector[3];
  }
  outVector[0] = tmp[0];
  outVector[1] = tmp[1];
  outVector[2] = tmp[2];
  outVector[3] = tmp[3];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix4fMultVec4f>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x34(%rbp)
jge    11c8 <matrix4fMultVec4f+0xc8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x0,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm2
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
mulss  0x4(%rax),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    $0x3,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm2
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movslq -0x34(%rbp),%rax
movss  %xmm0,-0x30(%rbp,%rax,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1117 <matrix4fMultVec4f+0x17>
movss  -0x30(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
movss  -0x2c(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
movss  -0x28(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
movss  -0x24(%rbp),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0xc(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix4fMultVec4f>:
movss  0x34(%rdi),%xmm0
movss  0x24(%rdi),%xmm1
unpcklps %xmm0,%xmm1
movss  0x14(%rdi),%xmm0
movss  (%rdi),%xmm5
movss  0x4(%rdi),%xmm6
unpcklps %xmm0,%xmm6
movlhps %xmm1,%xmm6
movss  0x8(%rdi),%xmm4
movss  0xc(%rdi),%xmm9
movss  (%rsi),%xmm3
movss  0x4(%rsi),%xmm7
movss  0x8(%rsi),%xmm1
movss  0xc(%rsi),%xmm2
shufps $0x0,%xmm7,%xmm7
mulps  %xmm6,%xmm7
movss  0x30(%rdi),%xmm8
movss  0x20(%rdi),%xmm6
unpcklps %xmm8,%xmm6
movss  0x10(%rdi),%xmm0
unpcklps %xmm0,%xmm5
movlhps %xmm6,%xmm5
shufps $0x0,%xmm3,%xmm3
mulps  %xmm5,%xmm3
addps  %xmm7,%xmm3
movss  0x38(%rdi),%xmm0
movss  0x28(%rdi),%xmm5
unpcklps %xmm0,%xmm5
movss  0x18(%rdi),%xmm0
unpcklps %xmm0,%xmm4
movlhps %xmm5,%xmm4
shufps $0x0,%xmm1,%xmm1
mulps  %xmm4,%xmm1
addps  %xmm3,%xmm1
movss  0x3c(%rdi),%xmm0
movss  0x2c(%rdi),%xmm3
unpcklps %xmm0,%xmm3
movss  0x1c(%rdi),%xmm0
unpcklps %xmm0,%xmm9
movlhps %xmm3,%xmm9
shufps $0x0,%xmm2,%xmm2
mulps  %xmm9,%xmm2
addps  %xmm1,%xmm2
movups %xmm2,(%rdx)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix4fMultVec4f(float* %0, float* %1, float* %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
%7 = alloca [4 x float]
%8 = alloca i32
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store float* %2, float** %6
store i32 0, i32* %8
br label %9
9: ; preds = %60, %3
%10 = load i32, i32* %8
%11 = icmp slt i32 %10, 4
br i1 %11, label %12, label %63
12: ; preds = %9
%13 = load float*, float** %4
%14 = load i32, i32* %8
%15 = mul nsw i32 %14, 4
%16 = add nsw i32 %15, 0
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds float, float* %13, i64 %17
%19 = load float, float* %18
%20 = load float*, float** %5
%21 = getelementptr inbounds float, float* %20, i64 0
%22 = load float, float* %21
%23 = load float*, float** %4
%24 = load i32, i32* %8
%25 = mul nsw i32 %24, 4
%26 = add nsw i32 %25, 1
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds float, float* %23, i64 %27
%29 = load float, float* %28
%30 = load float*, float** %5
%31 = getelementptr inbounds float, float* %30, i64 1
%32 = load float, float* %31
%33 = fmul float %29, %32
%34 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %19, float %22, float %33)
%35 = load float*, float** %4
%36 = load i32, i32* %8
%37 = mul nsw i32 %36, 4
%38 = add nsw i32 %37, 2
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds float, float* %35, i64 %39
%41 = load float, float* %40
%42 = load float*, float** %5
%43 = getelementptr inbounds float, float* %42, i64 2
%44 = load float, float* %43
%45 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %41, float %44, float %34)
%46 = load float*, float** %4
%47 = load i32, i32* %8
%48 = mul nsw i32 %47, 4
%49 = add nsw i32 %48, 3
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds float, float* %46, i64 %50
%52 = load float, float* %51
%53 = load float*, float** %5
%54 = getelementptr inbounds float, float* %53, i64 3
%55 = load float, float* %54
%56 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %52, float %55, float %45)
%57 = load i32, i32* %8
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %7, i64 0, i64 %58
store float %56, float* %59
br label %60
60: ; preds = %12
%61 = load i32, i32* %8
%62 = add nsw i32 %61, 1
store i32 %62, i32* %8
br label %9
63: ; preds = %9
%64 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %7, i64 0, i64 0
%65 = load float, float* %64
%66 = load float*, float** %6
%67 = getelementptr inbounds float, float* %66, i64 0
store float %65, float* %67
%68 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %7, i64 0, i64 1
%69 = load float, float* %68
%70 = load float*, float** %6
%71 = getelementptr inbounds float, float* %70, i64 1
store float %69, float* %71
%72 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %7, i64 0, i64 2
%73 = load float, float* %72
%74 = load float*, float** %6
%75 = getelementptr inbounds float, float* %74, i64 2
store float %73, float* %75
%76 = getelementptr inbounds [4 x float], [4 x float]* %7, i64 0, i64 3
%77 = load float, float* %76
%78 = load float*, float** %6
%79 = getelementptr inbounds float, float* %78, i64 3
store float %77, float* %79
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrix4fMultVec4f(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2) {
%4 = load float, float* %1
%5 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
%6 = load float, float* %5
%7 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
%8 = load float, float* %7
%9 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 3
%10 = load float, float* %9
%11 = load float, float* %0
%12 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 1
%13 = load float, float* %12
%14 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%15 = load float, float* %14
%16 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 3
%17 = load float, float* %16
%18 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 4
%19 = load float, float* %18
%20 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 5
%21 = load float, float* %20
%22 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 6
%23 = load float, float* %22
%24 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 7
%25 = load float, float* %24
%26 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 8
%27 = load float, float* %26
%28 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 9
%29 = load float, float* %28
%30 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 10
%31 = load float, float* %30
%32 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 11
%33 = load float, float* %32
%34 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 12
%35 = load float, float* %34
%36 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 13
%37 = load float, float* %36
%38 = insertelement <4 x float> poison, float %13, i64 0
%39 = insertelement <4 x float> %38, float %21, i64 1
%40 = insertelement <4 x float> %39, float %29, i64 2
%41 = insertelement <4 x float> %40, float %37, i64 3
%42 = insertelement <4 x float> poison, float %6, i64 0
%43 = shufflevector <4 x float> %42, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%44 = fmul <4 x float> %41, %43
%45 = insertelement <4 x float> poison, float %11, i64 0
%46 = insertelement <4 x float> %45, float %19, i64 1
%47 = insertelement <4 x float> %46, float %27, i64 2
%48 = insertelement <4 x float> %47, float %35, i64 3
%49 = insertelement <4 x float> poison, float %4, i64 0
%50 = shufflevector <4 x float> %49, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%51 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %48, <4 x float> %50, <4 x float> %44)
%52 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 14
%53 = load float, float* %52
%54 = insertelement <4 x float> poison, float %15, i64 0
%55 = insertelement <4 x float> %54, float %23, i64 1
%56 = insertelement <4 x float> %55, float %31, i64 2
%57 = insertelement <4 x float> %56, float %53, i64 3
%58 = insertelement <4 x float> poison, float %8, i64 0
%59 = shufflevector <4 x float> %58, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%60 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %57, <4 x float> %59, <4 x float> %51)
%61 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 15
%62 = load float, float* %61
%63 = insertelement <4 x float> poison, float %17, i64 0
%64 = insertelement <4 x float> %63, float %25, i64 1
%65 = insertelement <4 x float> %64, float %33, i64 2
%66 = insertelement <4 x float> %65, float %62, i64 3
%67 = insertelement <4 x float> poison, float %10, i64 0
%68 = shufflevector <4 x float> %67, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%69 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %66, <4 x float> %68, <4 x float> %60)
%70 = bitcast float* %2 to <4 x float>*
store <4 x float> %69, <4 x float>* %70
ret void
}