void referenceTranspose(int rows, int cols, float *in, float *out) {
#pragma omp parallel for collapse(2)
  for (int i = 0; i < rows; i++) {
#pragma omp parallel for
    for (int j = 0; j < cols; j++) {
      out[i * rows + j] = in[j * cols + i];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<referenceTranspose>:
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    1185 <referenceTranspose+0x85>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    1172 <referenceTranspose+0x72>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x8(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0x4(%rbp),%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    112c <referenceTranspose+0x2c>
jmp    1177 <referenceTranspose+0x77>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1119 <referenceTranspose+0x19>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<referenceTranspose>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %edi,%edi
jle    11b7 <referenceTranspose+0xb7>
movslq %esi,%r10
mov    %edi,%r9d
mov    %r10d,%r8d
mov    %r8d,%r11d
and    $0xfffffffe,%r11d
lea    0x0(,%r10,8),%r13
lea    0x4(%rcx),%rdi
lea    0x0(,%r9,4),%r14
xor    %r12d,%r12d
mov    %rdx,%r15
jmp    1150 <referenceTranspose+0x50>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r12
add    $0x4,%r15
add    %r14,%rdi
cmp    %r9,%r12
je     11b7 <referenceTranspose+0xb7>
test   %esi,%esi
jle    1140 <referenceTranspose+0x40>
cmp    $0x1,%esi
jne    1160 <referenceTranspose+0x60>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1191 <referenceTranspose+0x91>
nopl   (%rax)
mov    %r15,%rax
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x4(%rdi,%rbx,4)
movss  (%rax,%r10,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rdi,%rbx,4)
add    $0x2,%rbx
add    %r13,%rax
cmp    %rbx,%r11
jne    1170 <referenceTranspose+0x70>
test   $0x1,%r8b
je     1140 <referenceTranspose+0x40>
mov    %r12,%rax
imul   %r9,%rax
mov    %rbx,%rbp
imul   %r10,%rbp
add    %r12,%rbp
movss  (%rdx,%rbp,4),%xmm0
add    %rbx,%rax
movss  %xmm0,(%rcx,%rax,4)
jmp    1140 <referenceTranspose+0x40>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

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