void matrix_multiply(float *inputa, float *inputb, float *output, int size) {
  int i, j, k;
  for (i = 0; i < size; i++)
    for (k = 0; k < size; k++)
      for (j = 0; j < size; j++)
        output[i * size + j] = inputa[i * size + k] * inputb[k * size + j];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_multiply>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11c2 <matrix_multiply+0xc2>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11af <matrix_multiply+0xaf>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    119c <matrix_multiply+0x9c>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1140 <matrix_multiply+0x40>
jmp    11a1 <matrix_multiply+0xa1>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    112d <matrix_multiply+0x2d>
jmp    11b4 <matrix_multiply+0xb4>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <matrix_multiply+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_multiply>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rdx,-0x70(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    13e2 <matrix_multiply+0x2e2>
mov    %ecx,%r13d
mov    %r13d,%eax
and    $0xfffffff8,%eax
mov    %rax,-0x28(%rsp)
add    $0xfffffffffffffff8,%rax
mov    %rax,-0x30(%rsp)
mov    %rax,%rdx
shr    $0x3,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,%rax
mov    %rdx,-0x38(%rsp)
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
mov    %rdx,-0x40(%rsp)
mov    %r13,%rax
neg    %rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
lea    0x30(%rsi),%rax
mov    %rax,-0x50(%rsp)
lea    0x0(,%r13,4),%rax
mov    %rax,-0x58(%rsp)
mov    -0x70(%rsp),%rax
lea    0x30(%rax),%r12
add    $0x4,%rax
xor    %ebp,%ebp
mov    %ecx,-0x74(%rsp)
mov    %rsi,-0x60(%rsp)
jmp    11ad <matrix_multiply+0xad>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    -0x48(%rsp),%rbp
add    $0x1,%rbp
mov    -0x58(%rsp),%rdx
add    %rdx,%r12
add    %rdx,%rax
cmp    %r13,%rbp
je     13e2 <matrix_multiply+0x2e2>
mov    %rbp,-0x48(%rsp)
imul   %r13,%rbp
mov    -0x70(%rsp),%rbx
lea    (%rbx,%rbp,4),%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rsp)
mov    %rbp,%rdx
add    %r13,%rdx
lea    (%rbx,%rdx,4),%rdx
mov    %rdx,-0x18(%rsp)
mov    %rbp,-0x68(%rsp)
lea    0x1(%rbp),%rdx
mov    %rdx,-0x20(%rsp)
mov    %rsi,%r14
mov    -0x50(%rsp),%r8
xor    %r10d,%r10d
jmp    1204 <matrix_multiply+0x104>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r10
mov    -0x58(%rsp),%rdx
add    %rdx,%r8
add    %rdx,%r14
cmp    %r13,%r10
je     1190 <matrix_multiply+0x90>
mov    %r10,%r9
imul   %r13,%r9
mov    -0x68(%rsp),%rdx
lea    (%r10,%rdx,1),%r15
cmp    $0x8,%ecx
jae    12a0 <matrix_multiply+0x1a0>
xor    %edx,%edx
mov    %rdx,%rbp
test   $0x1,%r13b
je     1250 <matrix_multiply+0x150>
movss  (%rdi,%r15,4),%xmm0
add    %rdx,%r9
mulss  (%rsi,%r9,4),%xmm0
mov    -0x68(%rsp),%rbp
add    %rdx,%rbp
mov    -0x70(%rsp),%rbx
movss  %xmm0,(%rbx,%rbp,4)
mov    %rdx,%rbp
or     $0x1,%rbp
not    %rdx
cmp    -0x8(%rsp),%rdx
je     11f0 <matrix_multiply+0xf0>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movss  (%rdi,%r15,4),%xmm0
mulss  (%r14,%rbp,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x4(%rax,%rbp,4)
movss  (%rdi,%r15,4),%xmm0
mulss  0x4(%r14,%rbp,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rbp,4)
add    $0x2,%rbp
cmp    %rbp,%r13
jne    1260 <matrix_multiply+0x160>
jmp    11f0 <matrix_multiply+0xf0>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
lea    (%r9,%r13,1),%rcx
mov    %rsi,%rdx
lea    (%rsi,%rcx,4),%rcx
lea    (%rsi,%r9,4),%r11
mov    -0x20(%rsp),%rdx
lea    (%rdx,%r10,1),%rbp
lea    (%rdi,%rbp,4),%rbp
lea    (%rdi,%r15,4),%rdx
mov    -0x10(%rsp),%rbx
cmp    %rbp,%rbx
setb   %bpl
mov    -0x18(%rsp),%rsi
cmp    %rsi,%rdx
setb   %dl
cmp    %rcx,%rbx
setb   %cl
cmp    %rsi,%r11
setb   %r11b
test   %dl,%bpl
jne    13c6 <matrix_multiply+0x2c6>
mov    $0x0,%edx
and    %r11b,%cl
mov    -0x74(%rsp),%ecx
mov    -0x60(%rsp),%rsi
jne    121f <matrix_multiply+0x11f>
cmpq   $0x0,-0x30(%rsp)
je     13d6 <matrix_multiply+0x2d6>
movss  (%rdi,%r15,4),%xmm0
shufps $0x0,%xmm0,%xmm0
mov    -0x40(%rsp),%rdx
xor    %r11d,%r11d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movups -0x30(%r8,%r11,4),%xmm1
movups -0x20(%r8,%r11,4),%xmm2
mulps  %xmm0,%xmm1
mulps  %xmm0,%xmm2
movups %xmm1,-0x30(%r12,%r11,4)
movups %xmm2,-0x20(%r12,%r11,4)
movups -0x10(%r8,%r11,4),%xmm1
movups (%r8,%r11,4),%xmm2
mulps  %xmm0,%xmm1
mulps  %xmm0,%xmm2
movups %xmm1,-0x10(%r12,%r11,4)
movups %xmm2,(%r12,%r11,4)
add    $0x10,%r11
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    1330 <matrix_multiply+0x230>
testb  $0x1,-0x38(%rsp)
je     13b0 <matrix_multiply+0x2b0>
movss  (%rdi,%r15,4),%xmm0
shufps $0x0,%xmm0,%xmm0
lea    (%r11,%r9,1),%rdx
mov    %rsi,%rbx
movups (%rsi,%rdx,4),%xmm1
movups 0x10(%rsi,%rdx,4),%xmm2
mulps  %xmm0,%xmm1
mulps  %xmm0,%xmm2
add    -0x68(%rsp),%r11
mov    -0x70(%rsp),%rdx
movups %xmm1,(%rdx,%r11,4)
movups %xmm2,0x10(%rdx,%r11,4)
mov    -0x28(%rsp),%rbp
mov    %rbp,%rdx
cmp    %r13,%rbp
je     11f0 <matrix_multiply+0xf0>
jmp    121f <matrix_multiply+0x11f>
xor    %edx,%edx
mov    -0x74(%rsp),%ecx
mov    -0x60(%rsp),%rsi
jmp    121f <matrix_multiply+0x11f>
xor    %r11d,%r11d
testb  $0x1,-0x38(%rsp)
jne    137b <matrix_multiply+0x27b>
jmp    13b0 <matrix_multiply+0x2b0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_multiply(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %162
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = zext i32 %3 to i64
%9 = and i64 %8, 4294967288
%10 = add nsw i64 %9, -8
%11 = lshr exact i64 %10, 3
%12 = add nuw nsw i64 %11, 1
%13 = icmp ult i32 %3, 8
%14 = and i64 %8, 4294967288
%15 = and i64 %12, 1
%16 = icmp eq i64 %10, 0
%17 = and i64 %12, 4611686018427387902
%18 = icmp eq i64 %15, 0
%19 = icmp eq i64 %14, %8
%20 = and i64 %8, 1
%21 = icmp eq i64 %20, 0
%22 = sub nsw i64 0, %8
br label %23
23: ; preds = %159, %6
%24 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %160, %159 ]
%25 = mul i64 %24, %8
%26 = getelementptr float, float* %2, i64 %25
%27 = add i64 %25, %8
%28 = getelementptr float, float* %2, i64 %27
%29 = add i64 %25, 1
%30 = mul nsw i64 %24, %7
br label %31
31: ; preds = %156, %23
%32 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %157, %156 ]
%33 = mul i64 %32, %8
%34 = add nuw nsw i64 %32, %30
%35 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %34
%36 = mul nsw i64 %32, %7
br i1 %13, label %122, label %37
37: ; preds = %31
%38 = add i64 %33, %8
%39 = getelementptr float, float* %1, i64 %38
%40 = getelementptr float, float* %1, i64 %33
%41 = add i64 %29, %32
%42 = getelementptr float, float* %0, i64 %41
%43 = add i64 %25, %32
%44 = getelementptr float, float* %0, i64 %43
%45 = icmp ult float* %26, %42
%46 = icmp ult float* %44, %28
%47 = and i1 %45, %46
%48 = icmp ult float* %26, %39
%49 = icmp ult float* %40, %28
%50 = and i1 %48, %49
%51 = or i1 %47, %50
br i1 %51, label %122, label %52
52: ; preds = %37
br i1 %16, label %99, label %53
53: ; preds = %52
%54 = load float, float* %35
%55 = insertelement <4 x float> poison, float %54, i64 0
%56 = shufflevector <4 x float> %55, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%57 = insertelement <4 x float> poison, float %54, i64 0
%58 = shufflevector <4 x float> %57, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%59 = load float, float* %35
%60 = insertelement <4 x float> poison, float %59, i64 0
%61 = shufflevector <4 x float> %60, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%62 = insertelement <4 x float> poison, float %59, i64 0
%63 = shufflevector <4 x float> %62, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br label %64
64: ; preds = %64, %53
%65 = phi i64 [ 0, %53 ], [ %96, %64 ]
%66 = phi i64 [ 0, %53 ], [ %97, %64 ]
%67 = add nuw nsw i64 %65, %36
%68 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %67
%69 = bitcast float* %68 to <4 x float>*
%70 = load <4 x float>, <4 x float>* %69
%71 = getelementptr inbounds float, float* %68, i64 4
%72 = bitcast float* %71 to <4 x float>*
%73 = load <4 x float>, <4 x float>* %72
%74 = fmul <4 x float> %56, %70
%75 = fmul <4 x float> %58, %73
%76 = add nuw nsw i64 %65, %30
%77 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %76
%78 = bitcast float* %77 to <4 x float>*
store <4 x float> %74, <4 x float>* %78
%79 = getelementptr inbounds float, float* %77, i64 4
%80 = bitcast float* %79 to <4 x float>*
store <4 x float> %75, <4 x float>* %80
%81 = or i64 %65, 8
%82 = add nuw nsw i64 %81, %36
%83 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %82
%84 = bitcast float* %83 to <4 x float>*
%85 = load <4 x float>, <4 x float>* %84
%86 = getelementptr inbounds float, float* %83, i64 4
%87 = bitcast float* %86 to <4 x float>*
%88 = load <4 x float>, <4 x float>* %87
%89 = fmul <4 x float> %61, %85
%90 = fmul <4 x float> %63, %88
%91 = add nuw nsw i64 %81, %30
%92 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %91
%93 = bitcast float* %92 to <4 x float>*
store <4 x float> %89, <4 x float>* %93
%94 = getelementptr inbounds float, float* %92, i64 4
%95 = bitcast float* %94 to <4 x float>*
store <4 x float> %90, <4 x float>* %95
%96 = add nuw i64 %65, 16
%97 = add i64 %66, 2
%98 = icmp eq i64 %97, %17
br i1 %98, label %99, label %64
99: ; preds = %64, %52
%100 = phi i64 [ 0, %52 ], [ %96, %64 ]
br i1 %18, label %121, label %101
101: ; preds = %99
%102 = load float, float* %35
%103 = insertelement <4 x float> poison, float %102, i64 0
%104 = shufflevector <4 x float> %103, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%105 = insertelement <4 x float> poison, float %102, i64 0
%106 = shufflevector <4 x float> %105, <4 x float> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%107 = add nuw nsw i64 %100, %36
%108 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %107
%109 = bitcast float* %108 to <4 x float>*
%110 = load <4 x float>, <4 x float>* %109
%111 = getelementptr inbounds float, float* %108, i64 4
%112 = bitcast float* %111 to <4 x float>*
%113 = load <4 x float>, <4 x float>* %112
%114 = fmul <4 x float> %104, %110
%115 = fmul <4 x float> %106, %113
%116 = add nuw nsw i64 %100, %30
%117 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %116
%118 = bitcast float* %117 to <4 x float>*
store <4 x float> %114, <4 x float>* %118
%119 = getelementptr inbounds float, float* %117, i64 4
%120 = bitcast float* %119 to <4 x float>*
store <4 x float> %115, <4 x float>* %120
br label %121
121: ; preds = %99, %101
br i1 %19, label %156, label %122
122: ; preds = %37, %31, %121
%123 = phi i64 [ 0, %37 ], [ 0, %31 ], [ %14, %121 ]
%124 = xor i64 %123, -1
br i1 %21, label %134, label %125
125: ; preds = %122
%126 = load float, float* %35
%127 = add nuw nsw i64 %123, %36
%128 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %127
%129 = load float, float* %128
%130 = fmul float %126, %129
%131 = add nuw nsw i64 %123, %30
%132 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %131
store float %130, float* %132
%133 = or i64 %123, 1
br label %134
134: ; preds = %125, %122
%135 = phi i64 [ %123, %122 ], [ %133, %125 ]
%136 = icmp eq i64 %124, %22
br i1 %136, label %156, label %137
137: ; preds = %134, %137
%138 = phi i64 [ %154, %137 ], [ %135, %134 ]
%139 = load float, float* %35
%140 = add nuw nsw i64 %138, %36
%141 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %140
%142 = load float, float* %141
%143 = fmul float %139, %142
%144 = add nuw nsw i64 %138, %30
%145 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %144
store float %143, float* %145
%146 = add nuw nsw i64 %138, 1
%147 = load float, float* %35
%148 = add nuw nsw i64 %146, %36
%149 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %148
%150 = load float, float* %149
%151 = fmul float %147, %150
%152 = add nuw nsw i64 %146, %30
%153 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %152
store float %151, float* %153
%154 = add nuw nsw i64 %138, 2
%155 = icmp eq i64 %154, %8
br i1 %155, label %156, label %137
156: ; preds = %134, %137, %121
%157 = add nuw nsw i64 %32, 1
%158 = icmp eq i64 %157, %8
br i1 %158, label %159, label %31
159: ; preds = %156
%160 = add nuw nsw i64 %24, 1
%161 = icmp eq i64 %160, %8
br i1 %161, label %162, label %23
162: ; preds = %159, %4
ret void
}