void mat_transpose(int n_row, int n_col, double *r, double *a) {
  int row, col;
  for (row = 0; row < n_row; row++) {
    for (col = 0; col < n_col; col++) {
      int aidx = row * n_col + col;
      int ridx = col * n_row + row;
      r[ridx] = a[aidx];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mat_transpose>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    118d <mat_transpose+0x8d>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    117a <mat_transpose+0x7a>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
add    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
imul   -0x4(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    112c <mat_transpose+0x2c>
jmp    117f <mat_transpose+0x7f>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1119 <mat_transpose+0x19>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mat_transpose>:
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %edi,%edi
jle    11b4 <mat_transpose+0xb4>
mov    %edi,%r13d
movslq %esi,%r8
mov    %r8d,%r9d
mov    %r9d,%r10d
and    $0xfffffffe,%r10d
lea    0x8(%rcx),%rdi
lea    0x0(,%r8,8),%r11
mov    %r13,%r12
shl    $0x4,%r12
xor    %r14d,%r14d
mov    %rdx,%r15
jmp    1150 <mat_transpose+0x50>
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r14
add    %r11,%rdi
add    $0x8,%r15
cmp    %r13,%r14
je     11b4 <mat_transpose+0xb4>
test   %esi,%esi
jle    1140 <mat_transpose+0x40>
cmp    $0x1,%esi
jne    1160 <mat_transpose+0x60>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1191 <mat_transpose+0x91>
nopl   (%rax)
mov    %r15,%rax
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movsd  -0x8(%rdi,%rbx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax)
movsd  (%rdi,%rbx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%r13,8)
add    $0x2,%rbx
add    %r12,%rax
cmp    %rbx,%r10
jne    1170 <mat_transpose+0x70>
test   $0x1,%r9b
je     1140 <mat_transpose+0x40>
mov    %r14,%rax
imul   %r8,%rax
add    %rbx,%rax
imul   %r13,%rbx
add    %r14,%rbx
movsd  (%rcx,%rax,8),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rdx,%rbx,8)
jmp    1140 <mat_transpose+0x40>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @mat_transpose(i32 %0, i32 %1, double* nocapture writeonly %2, double* nocapture %3) {
%5 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %5, label %6, label %51
6: ; preds = %4
%7 = icmp sgt i32 %1, 0
%8 = zext i32 %0 to i64
%9 = sext i32 %1 to i64
%10 = zext i32 %0 to i64
%11 = zext i32 %1 to i64
%12 = and i64 %11, 1
%13 = icmp eq i32 %1, 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 = add nsw i64 %21, %19
%24 = mul nsw i64 %21, %8
%25 = add nuw nsw i64 %24, %17
%26 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %23
%27 = load double, double* %26
%28 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %25
store double %27, double* %28
%29 = or i64 %21, 1
%30 = add nsw i64 %29, %19
%31 = mul nsw i64 %29, %8
%32 = add nuw nsw i64 %31, %17
%33 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %30
%34 = load double, double* %33
%35 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %32
store double %34, 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 = add nsw i64 %40, %19
%43 = mul nsw i64 %40, %8
%44 = add nuw nsw i64 %43, %17
%45 = getelementptr inbounds double, double* %3, i64 %42
%46 = load double, double* %45
%47 = getelementptr inbounds double, double* %2, i64 %44
store double %46, 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 void
}