void transpose_pmat_columns(double *transposed, const double ***p_mat_array,
                            const unsigned to_state, const unsigned begin_categ,
                            const unsigned end_categ, const unsigned n_states) {
  unsigned i, from_state;
  const double **p_mat;
  for (i = begin_categ; i < end_categ; ++i) {
    p_mat = p_mat_array[i];
    for (from_state = 0; from_state < n_states; ++from_state) {
      transposed[from_state + (i * n_states)] = p_mat[from_state][to_state];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<transpose_pmat_columns>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
mov    %r9d,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jae    1199 <transpose_pmat_columns+0x99>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jae    1186 <transpose_pmat_columns+0x86>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    -0x24(%rbp),%edx
imul   -0x20(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1142 <transpose_pmat_columns+0x42>
jmp    118b <transpose_pmat_columns+0x8b>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1120 <transpose_pmat_columns+0x20>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<transpose_pmat_columns>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,-0x8(%rsp)
cmp    %r8d,%ecx
jae    1201 <transpose_pmat_columns+0x101>
mov    %edx,%r11d
mov    %ecx,%r14d
mov    %r8d,%r8d
mov    %r9d,%r10d
lea    -0x1(%r10),%rsi
mov    %r10d,%r12d
and    $0x3,%r12d
mov    %r10d,%r15d
and    $0xfffffffc,%r15d
imul   %r9d,%ecx
jmp    1150 <transpose_pmat_columns+0x50>
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r14
add    %r10,%rcx
cmp    %r8,%r14
je     1201 <transpose_pmat_columns+0x101>
test   %r9d,%r9d
je     1140 <transpose_pmat_columns+0x40>
mov    -0x8(%rsp),%rax
mov    (%rax,%r14,8),%rdx
xor    %ebx,%ebx
cmp    $0x3,%rsi
jb     11ca <transpose_pmat_columns+0xca>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rdx,%rbx,8),%rax
movsd  (%rax,%r11,8),%xmm0
lea    (%rcx,%rbx,1),%rax
mov    %eax,%ebp
movsd  %xmm0,(%rdi,%rbp,8)
mov    0x8(%rdx,%rbx,8),%rbp
movsd  0x0(%rbp,%r11,8),%xmm0
lea    0x1(%rax),%ebp
movsd  %xmm0,(%rdi,%rbp,8)
mov    0x10(%rdx,%rbx,8),%rbp
movsd  0x0(%rbp,%r11,8),%xmm0
lea    0x2(%rax),%ebp
movsd  %xmm0,(%rdi,%rbp,8)
mov    0x18(%rdx,%rbx,8),%rbp
movsd  0x0(%rbp,%r11,8),%xmm0
add    $0x3,%eax
movsd  %xmm0,(%rdi,%rax,8)
add    $0x4,%rbx
cmp    %rbx,%r15
jne    1170 <transpose_pmat_columns+0x70>
test   %r12,%r12
je     1140 <transpose_pmat_columns+0x40>
lea    (%rbx,%rcx,1),%r13d
lea    (%rdx,%rbx,8),%rdx
xor    %ebx,%ebx
nopl   (%rax)
mov    (%rdx,%rbx,8),%rax
movsd  (%rax,%r11,8),%xmm0
lea    (%rbx,%r13,1),%eax
movsd  %xmm0,(%rdi,%rax,8)
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%r12
jne    11e0 <transpose_pmat_columns+0xe0>
jmp    1140 <transpose_pmat_columns+0x40>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @transpose_pmat_columns(double* %0, double*** %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = alloca double*
%8 = alloca double***
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca double**
store double* %0, double** %7
store double*** %1, double**** %8
store i32 %2, i32* %9
store i32 %3, i32* %10
store i32 %4, i32* %11
store i32 %5, i32* %12
%16 = load i32, i32* %10
store i32 %16, i32* %13
br label %17
17: ; preds = %53, %6
%18 = load i32, i32* %13
%19 = load i32, i32* %11
%20 = icmp ult i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %56
21: ; preds = %17
%22 = load double***, double**** %8
%23 = load i32, i32* %13
%24 = zext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds double**, double*** %22, i64 %24
%26 = load double**, double*** %25
store double** %26, double*** %15
store i32 0, i32* %14
br label %27
27: ; preds = %49, %21
%28 = load i32, i32* %14
%29 = load i32, i32* %12
%30 = icmp ult i32 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %52
31: ; preds = %27
%32 = load double**, double*** %15
%33 = load i32, i32* %14
%34 = zext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds double*, double** %32, i64 %34
%36 = load double*, double** %35
%37 = load i32, i32* %9
%38 = zext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds double, double* %36, i64 %38
%40 = load double, double* %39
%41 = load double*, double** %7
%42 = load i32, i32* %14
%43 = load i32, i32* %13
%44 = load i32, i32* %12
%45 = mul i32 %43, %44
%46 = add i32 %42, %45
%47 = zext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds double, double* %41, i64 %47
store double %40, double* %48
br label %49
49: ; preds = %31
%50 = load i32, i32* %14
%51 = add i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %14
br label %27
52: ; preds = %27
br label %53
53: ; preds = %52
%54 = load i32, i32* %13
%55 = add i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %13
br label %17
56: ; preds = %17
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @transpose_pmat_columns(double* nocapture writeonly %0, double*** nocapture %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = icmp ult i32 %3, %4
br i1 %7, label %8, label %86
8: ; preds = %6
%9 = icmp eq i32 %5, 0
%10 = zext i32 %2 to i64
%11 = zext i32 %3 to i64
%12 = zext i32 %4 to i64
%13 = zext i32 %5 to i64
%14 = add nsw i64 %13, -1
%15 = and i64 %13, 3
%16 = icmp ult i64 %14, 3
%17 = and i64 %13, 4294967292
%18 = icmp eq i64 %15, 0
br label %19
19: ; preds = %8, %83
%20 = phi i64 [ %11, %8 ], [ %84, %83 ]
%21 = getelementptr inbounds double**, double*** %1, i64 %20
%22 = load double**, double*** %21
br i1 %9, label %83, label %23
23: ; preds = %19
%24 = trunc i64 %20 to i32
%25 = mul i32 %24, %5
br i1 %16, label %67, label %26
26: ; preds = %23, %26
%27 = phi i64 [ %64, %26 ], [ 0, %23 ]
%28 = phi i64 [ %65, %26 ], [ 0, %23 ]
%29 = getelementptr inbounds double*, double** %22, i64 %27
%30 = load double*, double** %29
%31 = getelementptr inbounds double, double* %30, i64 %10
%32 = load double, double* %31
%33 = trunc i64 %27 to i32
%34 = add i32 %25, %33
%35 = zext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %35
store double %32, double* %36
%37 = or i64 %27, 1
%38 = getelementptr inbounds double*, double** %22, i64 %37
%39 = load double*, double** %38
%40 = getelementptr inbounds double, double* %39, i64 %10
%41 = load double, double* %40
%42 = trunc i64 %37 to i32
%43 = add i32 %25, %42
%44 = zext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %44
store double %41, double* %45
%46 = or i64 %27, 2
%47 = getelementptr inbounds double*, double** %22, i64 %46
%48 = load double*, double** %47
%49 = getelementptr inbounds double, double* %48, i64 %10
%50 = load double, double* %49
%51 = trunc i64 %46 to i32
%52 = add i32 %25, %51
%53 = zext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %53
store double %50, double* %54
%55 = or i64 %27, 3
%56 = getelementptr inbounds double*, double** %22, i64 %55
%57 = load double*, double** %56
%58 = getelementptr inbounds double, double* %57, i64 %10
%59 = load double, double* %58
%60 = trunc i64 %55 to i32
%61 = add i32 %25, %60
%62 = zext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %62
store double %59, double* %63
%64 = add nuw nsw i64 %27, 4
%65 = add i64 %28, 4
%66 = icmp eq i64 %65, %17
br i1 %66, label %67, label %26
67: ; preds = %26, %23
%68 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %64, %26 ]
br i1 %18, label %83, label %69
69: ; preds = %67, %69
%70 = phi i64 [ %80, %69 ], [ %68, %67 ]
%71 = phi i64 [ %81, %69 ], [ 0, %67 ]
%72 = getelementptr inbounds double*, double** %22, i64 %70
%73 = load double*, double** %72
%74 = getelementptr inbounds double, double* %73, i64 %10
%75 = load double, double* %74
%76 = trunc i64 %70 to i32
%77 = add i32 %25, %76
%78 = zext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %78
store double %75, double* %79
%80 = add nuw nsw i64 %70, 1
%81 = add i64 %71, 1
%82 = icmp eq i64 %81, %15
br i1 %82, label %83, label %69
83: ; preds = %67, %69, %19
%84 = add nuw nsw i64 %20, 1
%85 = icmp eq i64 %84, %12
br i1 %85, label %86, label %19
86: ; preds = %83, %6
ret void
}