void rotate(int **matrix, int n) {
  int layer;
  int first, last, shift;
  int tmp;
  for (layer = 0; layer < n / 2; ++layer) {
    for (shift = 0; shift < n - 1 - layer; ++shift) {
      first = layer;
      last = n - 1 - layer;
      tmp = matrix[first][first + shift];
      matrix[first][first + shift] = matrix[first + shift][last];
      matrix[first + shift][last] = matrix[last][last - shift];
      matrix[last][last - shift] = matrix[last - shift][first];
      matrix[last - shift][first] = tmp;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<rotate>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
jge    1244 <rotate+0x144>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1231 <rotate+0x131>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
sub    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1137 <rotate+0x37>
jmp    1236 <rotate+0x136>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1112 <rotate+0x12>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<rotate>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
cmp    $0x2,%esi
jl     1184 <rotate+0x84>
mov    %esi,%r8d
shr    %r8d
lea    -0x1(%rsi),%r10d
xor    %r9d,%r9d
xor    %r11d,%r11d
jmp    1131 <rotate+0x31>
nop
add    $0x1,%r11
add    $0xffffffff,%r10d
add    $0x4,%r9
cmp    %r8,%r11
je     1184 <rotate+0x84>
mov    %r10d,%r10d
mov    %r11d,%eax
not    %eax
add    %esi,%eax
test   %eax,%eax
jle    1120 <rotate+0x20>
mov    (%rdi,%r11,8),%r14
mov    %eax,%r15d
mov    (%rdi,%r15,8),%r12
mov    %r9,%rbx
mov    %r10,%rdx
mov    (%r14,%rbx,1),%ebp
mov    (%rdi,%rbx,2),%rcx
mov    (%rcx,%r15,4),%eax
mov    %eax,(%r14,%rbx,1)
mov    (%r12,%rdx,4),%eax
mov    %eax,(%rcx,%r15,4)
mov    (%rdi,%rdx,8),%rax
mov    (%rax,%r11,4),%ecx
mov    %ecx,(%r12,%rdx,4)
mov    %ebp,(%rax,%r11,4)
add    $0x4,%rbx
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
jne    1150 <rotate+0x50>
jmp    1120 <rotate+0x20>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @rotate(i32** nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %43
4: ; preds = %2
%5 = lshr i32 %1, 1
%6 = zext i32 %5 to i64
br label %7
7: ; preds = %4, %40
%8 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %41, %40 ]
%9 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %10, %40 ]
%10 = add i32 %9, -1
%11 = trunc i64 %8 to i32
%12 = xor i32 %11, -1
%13 = add i32 %12, %1
%14 = icmp sgt i32 %13, 0
br i1 %14, label %15, label %40
15: ; preds = %7
%16 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %8
%17 = load i32*, i32** %16
%18 = zext i32 %13 to i64
%19 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %18
%20 = load i32*, i32** %19
%21 = zext i32 %10 to i64
br label %22
22: ; preds = %15, %22
%23 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %38, %22 ]
%24 = add nuw nsw i64 %23, %8
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %24
%28 = load i32*, i32** %27
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %18
%30 = load i32, i32* %29
store i32 %30, i32* %25
%31 = sub nsw i64 %18, %23
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
store i32 %33, i32* %29
%34 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %31
%35 = load i32*, i32** %34
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %8
%37 = load i32, i32* %36
store i32 %37, i32* %32
store i32 %26, i32* %36
%38 = add nuw nsw i64 %23, 1
%39 = icmp eq i64 %38, %21
br i1 %39, label %40, label %22
40: ; preds = %22, %7
%41 = add nuw nsw i64 %8, 1
%42 = icmp eq i64 %41, %6
br i1 %42, label %43, label %7
43: ; preds = %40, %2
ret void
}