void rank2index(long nmax, long *list) {
  long n, ib, im, it;
  for (n = 0; n < nmax; n++)
    list[n] = -list[n];
  for (n = 0; n < nmax; n++) {
    if (list[n] < 0) {
      ib = n;
      im = -list[n];
      while (1) {
        it = -list[im];
        list[im] = ib;
        if (it == n) {
          list[n] = im;
          break;
        }
        ib = im;
        im = it;
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<rank2index>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
jge    114d <rank2index+0x4d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
xor    %edx,%edx
sub    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    1114 <rank2index+0x14>
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
jge    1205 <rank2index+0x105>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
cmpq   $0x0,(%rax,%rcx,8)
jge    11ef <rank2index+0xef>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%rdx
xor    %eax,%eax
sub    (%rcx,%rdx,8),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x28(%rbp),%rdx
xor    %eax,%eax
sub    (%rcx,%rdx,8),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x30(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jne    11d5 <rank2index+0xd5>
mov    -0x28(%rbp),%rdx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    11ea <rank2index+0xea>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    1190 <rank2index+0x90>
jmp    11ef <rank2index+0xef>
jmp    11f4 <rank2index+0xf4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    1155 <rank2index+0x55>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<rank2index>:
test   %rdi,%rdi
jle    122e <rank2index+0x12e>
cmp    $0x4,%rdi
jae    1116 <rank2index+0x16>
xor    %eax,%eax
jmp    11d0 <rank2index+0xd0>
mov    %rdi,%rax
and    $0xfffffffffffffffc,%rax
lea    -0x4(%rax),%rcx
mov    %rcx,%r8
shr    $0x2,%r8
add    $0x1,%r8
test   %rcx,%rcx
je     122f <rank2index+0x12f>
mov    %r8,%rdx
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
xor    %ecx,%ecx
xchg   %ax,%ax
movdqu (%rsi,%rcx,8),%xmm0
movdqu 0x10(%rsi,%rcx,8),%xmm1
movdqu 0x20(%rsi,%rcx,8),%xmm2
movdqu 0x30(%rsi,%rcx,8),%xmm3
pxor   %xmm4,%xmm4
psubq  %xmm0,%xmm4
pxor   %xmm0,%xmm0
psubq  %xmm1,%xmm0
movdqu %xmm4,(%rsi,%rcx,8)
movdqu %xmm0,0x10(%rsi,%rcx,8)
pxor   %xmm0,%xmm0
psubq  %xmm2,%xmm0
pxor   %xmm1,%xmm1
psubq  %xmm3,%xmm1
movdqu %xmm0,0x20(%rsi,%rcx,8)
movdqu %xmm1,0x30(%rsi,%rcx,8)
add    $0x8,%rcx
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    1140 <rank2index+0x40>
test   $0x1,%r8b
je     11c4 <rank2index+0xc4>
movdqu (%rsi,%rcx,8),%xmm0
movdqu 0x10(%rsi,%rcx,8),%xmm1
pxor   %xmm2,%xmm2
pxor   %xmm3,%xmm3
psubq  %xmm0,%xmm3
psubq  %xmm1,%xmm2
movdqu %xmm3,(%rsi,%rcx,8)
movdqu %xmm2,0x10(%rsi,%rcx,8)
cmp    %rdi,%rax
je     11dd <rank2index+0xdd>
nopl   0x0(%rax)
negq   (%rsi,%rax,8)
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%rdi
jne    11d0 <rank2index+0xd0>
test   %rdi,%rdi
jle    122e <rank2index+0x12e>
xor    %r8d,%r8d
jmp    11f9 <rank2index+0xf9>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r8
cmp    %rdi,%r8
je     122e <rank2index+0x12e>
mov    (%rsi,%r8,8),%rcx
test   %rcx,%rcx
jns    11f0 <rank2index+0xf0>
neg    %rcx
mov    %r8,%rax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rcx,%rdx
mov    (%rsi,%rcx,8),%r9
xor    %ecx,%ecx
sub    %r9,%rcx
mov    %rax,(%rsi,%rdx,8)
mov    %rdx,%rax
cmp    %rcx,%r8
jne    1210 <rank2index+0x110>
mov    %rdx,(%rsi,%r8,8)
jmp    11f0 <rank2index+0xf0>
ret
xor    %ecx,%ecx
test   $0x1,%r8b
jne    119e <rank2index+0x9e>
jmp    11c4 <rank2index+0xc4>

LLVM IR (-O0):
define void @rank2index(i64 %0, i64* %1) {
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64*
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
store i64 %0, i64* %3
store i64* %1, i64** %4
store i64 0, i64* %5
br label %9
9: ; preds = %22, %2
%10 = load i64, i64* %5
%11 = load i64, i64* %3
%12 = icmp slt i64 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %25
13: ; preds = %9
%14 = load i64*, i64** %4
%15 = load i64, i64* %5
%16 = getelementptr inbounds i64, i64* %14, i64 %15
%17 = load i64, i64* %16
%18 = sub nsw i64 0, %17
%19 = load i64*, i64** %4
%20 = load i64, i64* %5
%21 = getelementptr inbounds i64, i64* %19, i64 %20
store i64 %18, i64* %21
br label %22
22: ; preds = %13
%23 = load i64, i64* %5
%24 = add nsw i64 %23, 1
store i64 %24, i64* %5
br label %9
25: ; preds = %9
store i64 0, i64* %5
br label %26
26: ; preds = %66, %25
%27 = load i64, i64* %5
%28 = load i64, i64* %3
%29 = icmp slt i64 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %69
30: ; preds = %26
%31 = load i64*, i64** %4
%32 = load i64, i64* %5
%33 = getelementptr inbounds i64, i64* %31, i64 %32
%34 = load i64, i64* %33
%35 = icmp slt i64 %34, 0
br i1 %35, label %36, label %65
36: ; preds = %30
%37 = load i64, i64* %5
store i64 %37, i64* %6
%38 = load i64*, i64** %4
%39 = load i64, i64* %5
%40 = getelementptr inbounds i64, i64* %38, i64 %39
%41 = load i64, i64* %40
%42 = sub nsw i64 0, %41
store i64 %42, i64* %7
br label %43
43: ; preds = %36, %61
%44 = load i64*, i64** %4
%45 = load i64, i64* %7
%46 = getelementptr inbounds i64, i64* %44, i64 %45
%47 = load i64, i64* %46
%48 = sub nsw i64 0, %47
store i64 %48, i64* %8
%49 = load i64, i64* %6
%50 = load i64*, i64** %4
%51 = load i64, i64* %7
%52 = getelementptr inbounds i64, i64* %50, i64 %51
store i64 %49, i64* %52
%53 = load i64, i64* %8
%54 = load i64, i64* %5
%55 = icmp eq i64 %53, %54
br i1 %55, label %56, label %61
56: ; preds = %43
%57 = load i64, i64* %7
%58 = load i64*, i64** %4
%59 = load i64, i64* %5
%60 = getelementptr inbounds i64, i64* %58, i64 %59
store i64 %57, i64* %60
br label %64
61: ; preds = %43
%62 = load i64, i64* %7
store i64 %62, i64* %6
%63 = load i64, i64* %8
store i64 %63, i64* %7
br label %43
64: ; preds = %56
br label %65
65: ; preds = %64, %30
br label %66
66: ; preds = %65
%67 = load i64, i64* %5
%68 = add nsw i64 %67, 1
store i64 %68, i64* %5
br label %26
69: ; preds = %26
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @rank2index(i64 %0, i64* nocapture %1) {
%3 = icmp sgt i64 %0, 0
br i1 %3, label %4, label %86
4: ; preds = %2
%5 = icmp ult i64 %0, 4
br i1 %5, label %58, label %6
6: ; preds = %4
%7 = and i64 %0, -4
%8 = add i64 %7, -4
%9 = lshr exact i64 %8, 2
%10 = add nuw nsw i64 %9, 1
%11 = and i64 %10, 1
%12 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %12, label %42, label %13
13: ; preds = %6
%14 = and i64 %10, 9223372036854775806
br label %15
15: ; preds = %15, %13
%16 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %39, %15 ]
%17 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %40, %15 ]
%18 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %16
%19 = bitcast i64* %18 to <2 x i64>*
%20 = load <2 x i64>, <2 x i64>* %19
%21 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 2
%22 = bitcast i64* %21 to <2 x i64>*
%23 = load <2 x i64>, <2 x i64>* %22
%24 = sub nsw <2 x i64> zeroinitializer, %20
%25 = sub nsw <2 x i64> zeroinitializer, %23
%26 = bitcast i64* %18 to <2 x i64>*
store <2 x i64> %24, <2 x i64>* %26
%27 = bitcast i64* %21 to <2 x i64>*
store <2 x i64> %25, <2 x i64>* %27
%28 = or i64 %16, 4
%29 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %28
%30 = bitcast i64* %29 to <2 x i64>*
%31 = load <2 x i64>, <2 x i64>* %30
%32 = getelementptr inbounds i64, i64* %29, i64 2
%33 = bitcast i64* %32 to <2 x i64>*
%34 = load <2 x i64>, <2 x i64>* %33
%35 = sub nsw <2 x i64> zeroinitializer, %31
%36 = sub nsw <2 x i64> zeroinitializer, %34
%37 = bitcast i64* %29 to <2 x i64>*
store <2 x i64> %35, <2 x i64>* %37
%38 = bitcast i64* %32 to <2 x i64>*
store <2 x i64> %36, <2 x i64>* %38
%39 = add nuw i64 %16, 8
%40 = add i64 %17, 2
%41 = icmp eq i64 %40, %14
br i1 %41, label %42, label %15
42: ; preds = %15, %6
%43 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %39, %15 ]
%44 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %44, label %56, label %45
45: ; preds = %42
%46 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %43
%47 = bitcast i64* %46 to <2 x i64>*
%48 = load <2 x i64>, <2 x i64>* %47
%49 = getelementptr inbounds i64, i64* %46, i64 2
%50 = bitcast i64* %49 to <2 x i64>*
%51 = load <2 x i64>, <2 x i64>* %50
%52 = sub nsw <2 x i64> zeroinitializer, %48
%53 = sub nsw <2 x i64> zeroinitializer, %51
%54 = bitcast i64* %46 to <2 x i64>*
store <2 x i64> %52, <2 x i64>* %54
%55 = bitcast i64* %49 to <2 x i64>*
store <2 x i64> %53, <2 x i64>* %55
br label %56
56: ; preds = %42, %45
%57 = icmp eq i64 %7, %0
br i1 %57, label %60, label %58
58: ; preds = %4, %56
%59 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %7, %56 ]
br label %61
60: ; preds = %61, %56
br i1 %3, label %68, label %86
61: ; preds = %58, %61
%62 = phi i64 [ %66, %61 ], [ %59, %58 ]
%63 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %62
%64 = load i64, i64* %63
%65 = sub nsw i64 0, %64
store i64 %65, i64* %63
%66 = add nuw nsw i64 %62, 1
%67 = icmp eq i64 %66, %0
br i1 %67, label %60, label %61
68: ; preds = %60, %83
%69 = phi i64 [ %84, %83 ], [ 0, %60 ]
%70 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %69
%71 = load i64, i64* %70
%72 = icmp slt i64 %71, 0
br i1 %72, label %73, label %83
73: ; preds = %68
%74 = sub nsw i64 0, %71
br label %75
75: ; preds = %75, %73
%76 = phi i64 [ %69, %73 ], [ %77, %75 ]
%77 = phi i64 [ %74, %73 ], [ %80, %75 ]
%78 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %77
%79 = load i64, i64* %78
%80 = sub nsw i64 0, %79
store i64 %76, i64* %78
%81 = icmp eq i64 %69, %80
br i1 %81, label %82, label %75
82: ; preds = %75
store i64 %77, i64* %70
br label %83
83: ; preds = %68, %82
%84 = add nuw nsw i64 %69, 1
%85 = icmp eq i64 %84, %0
br i1 %85, label %86, label %68
86: ; preds = %83, %2, %60
ret void
}