void matrix_transpose_matrix_self_product(const double *a, double *product,
                                          unsigned int cols1,
                                          unsigned int rows1) {
  unsigned int i, j, k;
  for (i = 0; i < rows1; ++i)
    for (j = 0; j < rows1; ++j) {
      double res = 0.0;
      for (k = 0; k < cols1; ++k)
        res += a[k * rows1 + i] * a[k * rows1 + j];
      product[i * rows1 + j] = res;
    }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_transpose_matrix_self_product>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jae    11d8 <matrix_transpose_matrix_self_product+0xd8>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jae    11c5 <matrix_transpose_matrix_self_product+0xc5>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jae    119d <matrix_transpose_matrix_self_product+0x9d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
movsd  -0x30(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1147 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x47>
movsd  -0x30(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    112c <matrix_transpose_matrix_self_product+0x2c>
jmp    11ca <matrix_transpose_matrix_self_product+0xca>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1119 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x19>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_transpose_matrix_self_product>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %ecx,%ecx
je     11ea <matrix_transpose_matrix_self_product+0xea>
mov    %ecx,%r9d
mov    %edx,%r8d
mov    %r8d,%r10d
and    $0xfffffffe,%r10d
lea    (%rcx,%rcx,1),%r12d
xor    %r11d,%r11d
jmp    113d <matrix_transpose_matrix_self_product+0x3d>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r11d
cmp    %ecx,%r11d
je     11ea <matrix_transpose_matrix_self_product+0xea>
mov    %r11d,%r14d
imul   %ecx,%r14d
xor    %r15d,%r15d
jmp    1164 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x64>
nopl   0x0(%rax)
mov    %r15d,%eax
add    %r14d,%eax
movsd  %xmm0,(%rsi,%rax,8)
add    $0x1,%r15
cmp    %r9,%r15
je     1130 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x30>
xorpd  %xmm0,%xmm0
test   %edx,%edx
je     1150 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x50>
cmp    $0x1,%edx
jne    1180 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x80>
xor    %r13d,%r13d
jmp    11c5 <matrix_transpose_matrix_self_product+0xc5>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xorpd  %xmm0,%xmm0
mov    %r11d,%ebx
mov    %r15d,%eax
xor    %r13d,%r13d
nopl   (%rax)
mov    %ebx,%ebp
movsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm1
mov    %eax,%ebp
mulsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
lea    (%rcx,%rbx,1),%ebp
movsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm0
lea    (%rcx,%rax,1),%ebp
mulsd  (%rdi,%rbp,8),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
add    $0x2,%r13
add    %r12d,%eax
add    %r12d,%ebx
cmp    %r13,%r10
jne    1190 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x90>
test   $0x1,%r8b
je     1150 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x50>
imul   %ecx,%r13d
lea    (%r11,%r13,1),%eax
movsd  (%rdi,%rax,8),%xmm1
add    %r15d,%r13d
mulsd  (%rdi,%r13,8),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
jmp    1150 <matrix_transpose_matrix_self_product+0x50>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrix_transpose_matrix_self_product(double* %0, double* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca double*
%6 = alloca double*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca double
store double* %0, double** %5
store double* %1, double** %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %65, %4
%14 = load i32, i32* %9
%15 = load i32, i32* %8
%16 = icmp ult i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %68
17: ; preds = %13
store i32 0, i32* %10
br label %18
18: ; preds = %61, %17
%19 = load i32, i32* %10
%20 = load i32, i32* %8
%21 = icmp ult i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %64
22: ; preds = %18
store double 0.000000e+00, double* %12
store i32 0, i32* %11
br label %23
23: ; preds = %48, %22
%24 = load i32, i32* %11
%25 = load i32, i32* %7
%26 = icmp ult i32 %24, %25
br i1 %26, label %27, label %51
27: ; preds = %23
%28 = load double*, double** %5
%29 = load i32, i32* %11
%30 = load i32, i32* %8
%31 = mul i32 %29, %30
%32 = load i32, i32* %9
%33 = add i32 %31, %32
%34 = zext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds double, double* %28, i64 %34
%36 = load double, double* %35
%37 = load double*, double** %5
%38 = load i32, i32* %11
%39 = load i32, i32* %8
%40 = mul i32 %38, %39
%41 = load i32, i32* %10
%42 = add i32 %40, %41
%43 = zext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds double, double* %37, i64 %43
%45 = load double, double* %44
%46 = load double, double* %12
%47 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %36, double %45, double %46)
store double %47, double* %12
br label %48
48: ; preds = %27
%49 = load i32, i32* %11
%50 = add i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %11
br label %23
51: ; preds = %23
%52 = load double, double* %12
%53 = load double*, double** %6
%54 = load i32, i32* %9
%55 = load i32, i32* %8
%56 = mul i32 %54, %55
%57 = load i32, i32* %10
%58 = add i32 %56, %57
%59 = zext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds double, double* %53, i64 %59
store double %52, double* %60
br label %61
61: ; preds = %51
%62 = load i32, i32* %10
%63 = add i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %10
br label %18
64: ; preds = %18
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %9
%67 = add i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %9
br label %13
68: ; preds = %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrix_transpose_matrix_self_product(double* nocapture %0, double* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = icmp eq i32 %3, 0
br i1 %5, label %79, label %6
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = zext i32 %2 to i64
%9 = and i64 %8, 1
%10 = icmp eq i32 %2, 1
%11 = and i64 %8, 4294967294
%12 = icmp eq i64 %9, 0
br label %13
13: ; preds = %6, %76
%14 = phi i32 [ 0, %6 ], [ %77, %76 ]
%15 = mul i32 %14, %3
br label %16
16: ; preds = %13, %68
%17 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %74, %68 ]
%18 = trunc i64 %17 to i32
switch i32 %2, label %19 [
i32 0, label %68
i32 1, label %49
]
19: ; preds = %16, %19
%20 = phi i64 [ %46, %19 ], [ 0, %16 ]
%21 = phi double [ %45, %19 ], [ 0.000000e+00, %16 ]
%22 = phi i64 [ %47, %19 ], [ 0, %16 ]
%23 = trunc i64 %20 to i32
%24 = mul i32 %23, %3
%25 = add i32 %24, %14
%26 = zext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %26
%28 = load double, double* %27
%29 = add i32 %24, %18
%30 = zext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %30
%32 = load double, double* %31
%33 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %28, double %32, double %21)
%34 = trunc i64 %20 to i32
%35 = or i32 %34, 1
%36 = mul i32 %35, %3
%37 = add i32 %36, %14
%38 = zext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %38
%40 = load double, double* %39
%41 = add i32 %36, %18
%42 = zext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %42
%44 = load double, double* %43
%45 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %40, double %44, double %33)
%46 = add nuw nsw i64 %20, 2
%47 = add i64 %22, 2
%48 = icmp eq i64 %47, %11
br i1 %48, label %49, label %19
49: ; preds = %19, %16
%50 = phi double [ undef, %16 ], [ %45, %19 ]
%51 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %46, %19 ]
%52 = phi double [ 0.000000e+00, %16 ], [ %45, %19 ]
br i1 %12, label %65, label %53
53: ; preds = %49
%54 = trunc i64 %51 to i32
%55 = mul i32 %54, %3
%56 = add i32 %55, %14
%57 = zext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %57
%59 = load double, double* %58
%60 = add i32 %55, %18
%61 = zext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %61
%63 = load double, double* %62
%64 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %59, double %63, double %52)
br label %65
65: ; preds = %49, %53
%66 = phi double [ %50, %49 ], [ %64, %53 ]
%67 = trunc i64 %17 to i32
br label %68
68: ; preds = %16, %65
%69 = phi i32 [ %67, %65 ], [ %18, %16 ]
%70 = phi double [ %66, %65 ], [ 0.000000e+00, %16 ]
%71 = add i32 %69, %15
%72 = zext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %72
store double %70, double* %73
%74 = add nuw nsw i64 %17, 1
%75 = icmp eq i64 %74, %7
br i1 %75, label %76, label %16
76: ; preds = %68
%77 = add nuw i32 %14, 1
%78 = icmp eq i32 %77, %3
br i1 %78, label %79, label %13
79: ; preds = %76, %4
ret void
}