int matrix_transpose(double *output, double *input, int rows_in, int cols_in) {
  int i, j;
  for (i = 0; i < rows_in; i++) {
    for (j = 0; j < cols_in; j++) {
      output[j + i * cols_in] = input[i + j * rows_in];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_transpose>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x1c(%rbp)
mov    %ecx,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1189 <matrix_transpose+0x89>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    1176 <matrix_transpose+0x76>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x24(%rbp),%edx
imul   -0x20(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    112c <matrix_transpose+0x2c>
jmp    117b <matrix_transpose+0x7b>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1119 <matrix_transpose+0x19>
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_transpose>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %edx,%edx
jle    11b7 <matrix_transpose+0xb7>
mov    %edx,%r13d
movslq %ecx,%r8
mov    %r8d,%r9d
mov    %r9d,%r10d
and    $0xfffffffe,%r10d
mov    %r13,%r11
shl    $0x4,%r11
lea    0x8(%rdi),%rdx
lea    0x0(,%r8,8),%r14
xor    %r12d,%r12d
mov    %rsi,%r15
jmp    1150 <matrix_transpose+0x50>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r12
add    $0x8,%r15
add    %r14,%rdx
cmp    %r13,%r12
je     11b7 <matrix_transpose+0xb7>
test   %ecx,%ecx
jle    1140 <matrix_transpose+0x40>
cmp    $0x1,%ecx
jne    1160 <matrix_transpose+0x60>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1191 <matrix_transpose+0x91>
nopl   (%rax)
mov    %r15,%rax
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movsd  (%rax),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x8(%rdx,%rbx,8)
movsd  (%rax,%r13,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdx,%rbx,8)
add    $0x2,%rbx
add    %r11,%rax
cmp    %rbx,%r10
jne    1170 <matrix_transpose+0x70>
test   $0x1,%r9b
je     1140 <matrix_transpose+0x40>
mov    %r12,%rax
imul   %r8,%rax
mov    %rbx,%rbp
imul   %r13,%rbp
add    %r12,%rbp
movsd  (%rsi,%rbp,8),%xmm0
add    %rbx,%rax
movsd  %xmm0,(%rdi,%rax,8)
jmp    1140 <matrix_transpose+0x40>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @matrix_transpose(double* %0, double* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32
%6 = alloca double*
%7 = alloca double*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store double* %0, double** %6
store double* %1, double** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32 0, i32* %10
br label %12
12: ; preds = %43, %4
%13 = load i32, i32* %10
%14 = load i32, i32* %8
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %46
16: ; preds = %12
store i32 0, i32* %11
br label %17
17: ; preds = %39, %16
%18 = load i32, i32* %11
%19 = load i32, i32* %9
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %42
21: ; preds = %17
%22 = load double*, double** %7
%23 = load i32, i32* %10
%24 = load i32, i32* %11
%25 = load i32, i32* %8
%26 = mul nsw i32 %24, %25
%27 = add nsw i32 %23, %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds double, double* %22, i64 %28
%30 = load double, double* %29
%31 = load double*, double** %6
%32 = load i32, i32* %11
%33 = load i32, i32* %10
%34 = load i32, i32* %9
%35 = mul nsw i32 %33, %34
%36 = add nsw i32 %32, %35
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds double, double* %31, i64 %37
store double %30, double* %38
br label %39
39: ; preds = %21
%40 = load i32, i32* %11
%41 = add nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %11
br label %17
42: ; preds = %17
br label %43
43: ; preds = %42
%44 = load i32, i32* %10
%45 = add nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %10
br label %12
46: ; preds = %12
%47 = load i32, i32* %5
ret i32 %47
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @matrix_transpose(double* nocapture writeonly %0, double* nocapture %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %5, label %6, label %51
6: ; preds = %4
%7 = icmp sgt i32 %3, 0
%8 = zext i32 %2 to i64
%9 = sext i32 %3 to i64
%10 = zext i32 %2 to i64
%11 = zext i32 %3 to i64
%12 = and i64 %11, 1
%13 = icmp eq i32 %3, 1
%14 = and i64 %11, 4294967294
%15 = icmp eq i64 %12, 0
br label %16
16: ; preds = %6, %48
%17 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %49, %48 ]
br i1 %7, label %18, label %48
18: ; preds = %16
%19 = mul nsw i64 %17, %9
br i1 %13, label %39, label %20
20: ; preds = %18, %20
%21 = phi i64 [ %36, %20 ], [ 0, %18 ]
%22 = phi i64 [ %37, %20 ], [ 0, %18 ]
%23 = mul nsw i64 %21, %8
%24 = add nuw nsw i64 %23, %17
%25 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %24
%26 = load double, double* %25
%27 = add nsw i64 %21, %19
%28 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %27
store double %26, double* %28
%29 = or i64 %21, 1
%30 = mul nsw i64 %29, %8
%31 = add nuw nsw i64 %30, %17
%32 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = add nsw i64 %29, %19
%35 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %34
store double %33, double* %35
%36 = add nuw nsw i64 %21, 2
%37 = add i64 %22, 2
%38 = icmp eq i64 %37, %14
br i1 %38, label %39, label %20
39: ; preds = %20, %18
%40 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %36, %20 ]
br i1 %15, label %48, label %41
41: ; preds = %39
%42 = mul nsw i64 %40, %8
%43 = add nuw nsw i64 %42, %17
%44 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %43
%45 = load double, double* %44
%46 = add nsw i64 %40, %19
%47 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %46
store double %45, double* %47
br label %48
48: ; preds = %41, %39, %16
%49 = add nuw nsw i64 %17, 1
%50 = icmp eq i64 %49, %10
br i1 %50, label %51, label %16
51: ; preds = %48, %4
ret i32 undef
}