void dgemm(const int M, const int N, const int K, const double alpha,
           const double *A, const int lda, const double *B, const int ldb,
           const double beta, double *C, const int ldc) {
  int i, j, k;
  double At[K * M];
  for (k = 0; k < K; ++k)
    for (i = 0; i < M; ++i)
      At[i * M + k] = A[k * lda + i];
  for (j = 0; j < N; ++j)
    for (i = 0; i < M; ++i) {
      double cij = 0.;
      for (k = 0; k < K; ++k)
        cij += At[i * M + k] * B[k + j * ldb];
      C[j * ldc + i] += cij;
    }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<dgemm>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    0x20(%rbp),%eax
mov    0x18(%rbp),%rax
mov    0x10(%rbp),%eax
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
movsd  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8d,-0x24(%rbp)
mov    %r9,-0x30(%rbp)
movsd  %xmm1,-0x38(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x50(%rbp)
lea    0xf(,%rax,8),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x68(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x58(%rbp)
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11d1 <dgemm+0xd1>
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11be <dgemm+0xbe>
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x44(%rbp),%edx
imul   -0x24(%rbp),%edx
add    -0x3c(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
movsd  (%rcx,%rdx,8),%xmm0
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
imul   -0x4(%rbp),%ecx
add    -0x44(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    1178 <dgemm+0x78>
jmp    11c3 <dgemm+0xc3>
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    1165 <dgemm+0x65>
movl   $0x0,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    12a1 <dgemm+0x1a1>
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    128e <dgemm+0x18e>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x60(%rbp)
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1260 <dgemm+0x160>
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
imul   -0x4(%rbp),%ecx
add    -0x44(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x44(%rbp),%ecx
mov    -0x40(%rbp),%edx
imul   0x10(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x60(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x60(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    1206 <dgemm+0x106>
movsd  -0x60(%rbp),%xmm0
mov    0x18(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
imul   0x20(%rbp),%ecx
add    -0x3c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    11eb <dgemm+0xeb>
jmp    1293 <dgemm+0x193>
mov    -0x40(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
jmp    11d8 <dgemm+0xd8>
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<dgemm>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x58,%rsp
mov    %r9,-0x60(%rbp)
mov    %rcx,-0x30(%rbp)
mov    %esi,-0x40(%rbp)
mov    %edi,%r11d
mov    %edx,%eax
imul   %edi,%eax
lea    0xf(,%rax,8),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%rcx
sub    %rax,%rcx
mov    %rcx,-0x38(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
movslq %edi,%r13
mov    %edx,%eax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    %edi,%r9d
test   %edx,%edx
jle    120a <dgemm+0x10a>
movslq %r8d,%rcx
mov    %r9d,%r12d
and    $0xfffffffe,%r12d
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x8,%rax
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
lea    0x0(,%rcx,8),%r10
mov    %r13,%rbx
shl    $0x4,%rbx
xor    %r14d,%r14d
mov    -0x38(%rbp),%r8
mov    -0x30(%rbp),%rcx
jmp    11a1 <dgemm+0xa1>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r14
add    %r10,%rax
add    $0x8,%r8
cmp    -0x50(%rbp),%r14
je     120a <dgemm+0x10a>
test   %r11d,%r11d
jle    1190 <dgemm+0x90>
cmp    $0x1,%r11d
jne    11b0 <dgemm+0xb0>
xor    %edi,%edi
jmp    11e2 <dgemm+0xe2>
mov    %r8,%r15
xor    %edi,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movsd  -0x8(%rax,%rdi,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%r15)
movsd  (%rax,%rdi,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%r15,%r13,8)
add    $0x2,%rdi
add    %rbx,%r15
cmp    %rdi,%r12
jne    11c0 <dgemm+0xc0>
test   $0x1,%r9b
je     1190 <dgemm+0x90>
mov    %r14,%rsi
imul   -0x48(%rbp),%rsi
add    %rdi,%rsi
movsd  (%rcx,%rsi,8),%xmm0
imul   %r13,%rdi
add    %r14,%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
movsd  %xmm0,(%rsi,%rdi,8)
jmp    1190 <dgemm+0x90>
mov    -0x40(%rbp),%esi
test   %esi,%esi
jle    134a <dgemm+0x24a>
mov    0x18(%rbp),%rcx
movslq 0x10(%rbp),%rbx
movslq 0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    %esi,%eax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rsi
and    $0xfffffffe,%esi
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    $0x8,%rax
mov    %rax,-0x68(%rbp)
lea    0x0(,%r13,8),%rax
mov    -0x60(%rbp),%rdi
lea    0x8(%rdi),%r14
mov    %rbx,-0x78(%rbp)
lea    0x0(,%rbx,8),%rdi
mov    %rdi,-0x40(%rbp)
xor    %edi,%edi
mov    %rdi,-0x30(%rbp)
mov    %r11d,-0x54(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%r8
jmp    1291 <dgemm+0x191>
xchg   %ax,%ax
mov    -0x30(%rbp),%rbx
add    $0x1,%rbx
add    -0x40(%rbp),%r14
mov    %rbx,%rdi
mov    %rbx,-0x30(%rbp)
cmp    -0x48(%rbp),%rbx
mov    -0x54(%rbp),%r11d
je     134a <dgemm+0x24a>
test   %r11d,%r11d
jle    1270 <dgemm+0x170>
mov    -0x30(%rbp),%r15
mov    %r15,%r12
imul   -0x78(%rbp),%r12
imul   -0x70(%rbp),%r15
mov    -0x68(%rbp),%r10
xor    %r11d,%r11d
jmp    12ce <dgemm+0x1ce>
xorpd  %xmm0,%xmm0
lea    (%r11,%r15,1),%rdi
addsd  (%rcx,%rdi,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rcx,%rdi,8)
add    $0x1,%r11
add    %rax,%r10
cmp    %r9,%r11
je     1270 <dgemm+0x170>
test   %edx,%edx
jle    12b0 <dgemm+0x1b0>
cmp    $0x1,%edx
jne    12e0 <dgemm+0x1e0>
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %ebx,%ebx
jmp    131f <dgemm+0x21f>
nop
xorpd  %xmm1,%xmm1
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movsd  -0x8(%r10,%rbx,8),%xmm2
movsd  (%r10,%rbx,8),%xmm0
mulsd  -0x8(%r14,%rbx,8),%xmm2
mulsd  (%r14,%rbx,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm0
add    $0x2,%rbx
movapd %xmm0,%xmm1
cmp    %rbx,%rsi
jne    12f0 <dgemm+0x1f0>
testb  $0x1,-0x50(%rbp)
je     12b4 <dgemm+0x1b4>
mov    %r11,%rdi
imul   %r13,%rdi
add    %rbx,%rdi
movsd  (%r8,%rdi,8),%xmm1
add    %r12,%rbx
mov    -0x60(%rbp),%rdi
mulsd  (%rdi,%rbx,8),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
jmp    12b4 <dgemm+0x1b4>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @dgemm(i32 %0, i32 %1, i32 %2, double %3, double* %4, i32 %5, double* %6, i32 %7, double %8, double* %9, i32 %10) {
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca double
%16 = alloca double*
%17 = alloca i32
%18 = alloca double*
%19 = alloca i32
%20 = alloca double
%21 = alloca double*
%22 = alloca i32
%23 = alloca i32
%24 = alloca i32
%25 = alloca i32
%26 = alloca i8*
%27 = alloca i64
%28 = alloca double
store i32 %0, i32* %12
store i32 %1, i32* %13
store i32 %2, i32* %14
store double %3, double* %15
store double* %4, double** %16
store i32 %5, i32* %17
store double* %6, double** %18
store i32 %7, i32* %19
store double %8, double* %20
store double* %9, double** %21
store i32 %10, i32* %22
%29 = load i32, i32* %14
%30 = load i32, i32* %12
%31 = mul nsw i32 %29, %30
%32 = zext i32 %31 to i64
%33 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %33, i8** %26
%34 = alloca double, i64 %32
store i64 %32, i64* %27
store i32 0, i32* %25
br label %35
35: ; preds = %65, %11
%36 = load i32, i32* %25
%37 = load i32, i32* %14
%38 = icmp slt i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %68
39: ; preds = %35
store i32 0, i32* %23
br label %40
40: ; preds = %61, %39
%41 = load i32, i32* %23
%42 = load i32, i32* %12
%43 = icmp slt i32 %41, %42
br i1 %43, label %44, label %64
44: ; preds = %40
%45 = load double*, double** %16
%46 = load i32, i32* %25
%47 = load i32, i32* %17
%48 = mul nsw i32 %46, %47
%49 = load i32, i32* %23
%50 = add nsw i32 %48, %49
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds double, double* %45, i64 %51
%53 = load double, double* %52
%54 = load i32, i32* %23
%55 = load i32, i32* %12
%56 = mul nsw i32 %54, %55
%57 = load i32, i32* %25
%58 = add nsw i32 %56, %57
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds double, double* %34, i64 %59
store double %53, double* %60
br label %61
61: ; preds = %44
%62 = load i32, i32* %23
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %23
br label %40
64: ; preds = %40
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %25
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %25
br label %35
68: ; preds = %35
store i32 0, i32* %24
br label %69
69: ; preds = %122, %68
%70 = load i32, i32* %24
%71 = load i32, i32* %13
%72 = icmp slt i32 %70, %71
br i1 %72, label %73, label %125
73: ; preds = %69
store i32 0, i32* %23
br label %74
74: ; preds = %118, %73
%75 = load i32, i32* %23
%76 = load i32, i32* %12
%77 = icmp slt i32 %75, %76
br i1 %77, label %78, label %121
78: ; preds = %74
store double 0.000000e+00, double* %28
store i32 0, i32* %25
br label %79
79: ; preds = %103, %78
%80 = load i32, i32* %25
%81 = load i32, i32* %14
%82 = icmp slt i32 %80, %81
br i1 %82, label %83, label %106
83: ; preds = %79
%84 = load i32, i32* %23
%85 = load i32, i32* %12
%86 = mul nsw i32 %84, %85
%87 = load i32, i32* %25
%88 = add nsw i32 %86, %87
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds double, double* %34, i64 %89
%91 = load double, double* %90
%92 = load double*, double** %18
%93 = load i32, i32* %25
%94 = load i32, i32* %24
%95 = load i32, i32* %19
%96 = mul nsw i32 %94, %95
%97 = add nsw i32 %93, %96
%98 = sext i32 %97 to i64
%99 = getelementptr inbounds double, double* %92, i64 %98
%100 = load double, double* %99
%101 = load double, double* %28
%102 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %91, double %100, double %101)
store double %102, double* %28
br label %103
103: ; preds = %83
%104 = load i32, i32* %25
%105 = add nsw i32 %104, 1
store i32 %105, i32* %25
br label %79
106: ; preds = %79
%107 = load double, double* %28
%108 = load double*, double** %21
%109 = load i32, i32* %24
%110 = load i32, i32* %22
%111 = mul nsw i32 %109, %110
%112 = load i32, i32* %23
%113 = add nsw i32 %111, %112
%114 = sext i32 %113 to i64
%115 = getelementptr inbounds double, double* %108, i64 %114
%116 = load double, double* %115
%117 = fadd double %116, %107
store double %117, double* %115
br label %118
118: ; preds = %106
%119 = load i32, i32* %23
%120 = add nsw i32 %119, 1
store i32 %120, i32* %23
br label %74
121: ; preds = %74
br label %122
122: ; preds = %121
%123 = load i32, i32* %24
%124 = add nsw i32 %123, 1
store i32 %124, i32* %24
br label %69
125: ; preds = %69
%126 = load i8*, i8** %26
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @dgemm(i32 %0, i32 %1, i32 %2, double %3, double* nocapture %4, i32 %5, double* nocapture %6, i32 %7, double %8, double* nocapture %9, i32 %10) {
%12 = mul nsw i32 %2, %0
%13 = zext i32 %12 to i64
%14 = alloca double, i64 %13
%15 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %15, label %16, label %30
16: ; preds = %11
%17 = icmp sgt i32 %0, 0
%18 = sext i32 %0 to i64
%19 = sext i32 %5 to i64
%20 = zext i32 %2 to i64
%21 = zext i32 %0 to i64
%22 = and i64 %21, 1
%23 = icmp eq i32 %0, 1
%24 = and i64 %21, 4294967294
%25 = icmp eq i64 %22, 0
br label %26
26: ; preds = %16, %72
%27 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %73, %72 ]
br i1 %17, label %28, label %72
28: ; preds = %26
%29 = mul nsw i64 %27, %19
br i1 %23, label %63, label %44
30: ; preds = %72, %11
%31 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %31, label %32, label %129
32: ; preds = %30
%33 = icmp sgt i32 %0, 0
%34 = sext i32 %0 to i64
%35 = sext i32 %7 to i64
%36 = sext i32 %10 to i64
%37 = zext i32 %1 to i64
%38 = zext i32 %0 to i64
%39 = zext i32 %2 to i64
%40 = and i64 %39, 1
%41 = icmp eq i32 %2, 1
%42 = and i64 %39, 4294967294
%43 = icmp eq i64 %40, 0
br label %75
44: ; preds = %28, %44
%45 = phi i64 [ %60, %44 ], [ 0, %28 ]
%46 = phi i64 [ %61, %44 ], [ 0, %28 ]
%47 = add nsw i64 %45, %29
%48 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %47
%49 = load double, double* %48
%50 = mul nsw i64 %45, %18
%51 = add nsw i64 %50, %27
%52 = getelementptr inbounds double, double* %14, i64 %51
store double %49, double* %52
%53 = or i64 %45, 1
%54 = add nsw i64 %53, %29
%55 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %54
%56 = load double, double* %55
%57 = mul nsw i64 %53, %18
%58 = add nsw i64 %57, %27
%59 = getelementptr inbounds double, double* %14, i64 %58
store double %56, double* %59
%60 = add nuw nsw i64 %45, 2
%61 = add i64 %46, 2
%62 = icmp eq i64 %61, %24
br i1 %62, label %63, label %44
63: ; preds = %44, %28
%64 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %60, %44 ]
br i1 %25, label %72, label %65
65: ; preds = %63
%66 = add nsw i64 %64, %29
%67 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %66
%68 = load double, double* %67
%69 = mul nsw i64 %64, %18
%70 = add nsw i64 %69, %27
%71 = getelementptr inbounds double, double* %14, i64 %70
store double %68, double* %71
br label %72
72: ; preds = %65, %63, %26
%73 = add nuw nsw i64 %27, 1
%74 = icmp eq i64 %73, %20
br i1 %74, label %30, label %26
75: ; preds = %32, %126
%76 = phi i64 [ 0, %32 ], [ %127, %126 ]
br i1 %33, label %77, label %126
77: ; preds = %75
%78 = mul nsw i64 %76, %35
%79 = mul nsw i64 %76, %36
br label %80
80: ; preds = %77, %118
%81 = phi i64 [ 0, %77 ], [ %124, %118 ]
br i1 %15, label %82, label %118
82: ; preds = %80
%83 = mul nsw i64 %81, %34
br i1 %41, label %106, label %84
84: ; preds = %82, %84
%85 = phi i64 [ %103, %84 ], [ 0, %82 ]
%86 = phi double [ %102, %84 ], [ 0.000000e+00, %82 ]
%87 = phi i64 [ %104, %84 ], [ 0, %82 ]
%88 = add nsw i64 %85, %83
%89 = getelementptr inbounds double, double* %14, i64 %88
%90 = load double, double* %89
%91 = add nsw i64 %85, %78
%92 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %91
%93 = load double, double* %92
%94 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %90, double %93, double %86)
%95 = or i64 %85, 1
%96 = add nsw i64 %95, %83
%97 = getelementptr inbounds double, double* %14, i64 %96
%98 = load double, double* %97
%99 = add nsw i64 %95, %78
%100 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %99
%101 = load double, double* %100
%102 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %98, double %101, double %94)
%103 = add nuw nsw i64 %85, 2
%104 = add i64 %87, 2
%105 = icmp eq i64 %104, %42
br i1 %105, label %106, label %84
106: ; preds = %84, %82
%107 = phi double [ undef, %82 ], [ %102, %84 ]
%108 = phi i64 [ 0, %82 ], [ %103, %84 ]
%109 = phi double [ 0.000000e+00, %82 ], [ %102, %84 ]
br i1 %43, label %118, label %110
110: ; preds = %106
%111 = add nsw i64 %108, %83
%112 = getelementptr inbounds double, double* %14, i64 %111
%113 = load double, double* %112
%114 = add nsw i64 %108, %78
%115 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %114
%116 = load double, double* %115
%117 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %113, double %116, double %109)
br label %118
118: ; preds = %110, %106, %80
%119 = phi double [ 0.000000e+00, %80 ], [ %107, %106 ], [ %117, %110 ]
%120 = add nsw i64 %81, %79
%121 = getelementptr inbounds double, double* %9, i64 %120
%122 = load double, double* %121
%123 = fadd double %119, %122
store double %123, double* %121
%124 = add nuw nsw i64 %81, 1
%125 = icmp eq i64 %124, %38
br i1 %125, label %126, label %80
126: ; preds = %118, %75
%127 = add nuw nsw i64 %76, 1
%128 = icmp eq i64 %127, %37
br i1 %128, label %129, label %75
129: ; preds = %126, %30
ret void
}