void transpose(char *a, char *b, int ho, int hi, int w, int c) {
  int idx = 0;
  for (int i = 0; i < ho; i++) {
    for (int l = 0; l < c; l++) {
      for (int j = 0; j < hi; j++) {
        for (int k = 0; k < w; k++) {
          *b++ = a[idx];
          idx += c;
        }
      }
      idx += 1 - hi * w * c;
    }
    idx += hi * w * c - c;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<transpose>:
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)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11fb <transpose+0xfb>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11d9 <transpose+0xd9>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11b3 <transpose+0xb3>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11a0 <transpose+0xa0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1161 <transpose+0x61>
jmp    11a5 <transpose+0xa5>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    114e <transpose+0x4e>
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
imul   -0x20(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
sub    %ecx,%eax
add    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    113b <transpose+0x3b>
mov    -0x18(%rbp),%eax
imul   -0x1c(%rbp),%eax
imul   -0x20(%rbp),%eax
sub    -0x20(%rbp),%eax
add    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1128 <transpose+0x28>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<transpose>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %r9d,-0x68(%rsp)
mov    %ecx,-0x64(%rsp)
mov    %edx,-0x5c(%rsp)
test   %edx,%edx
jle    13bc <transpose+0x2bc>
mov    %r8d,%ecx
imul   -0x64(%rsp),%ecx
mov    -0x68(%rsp),%eax
imul   %eax,%ecx
mov    $0x1,%edx
sub    %ecx,%edx
mov    %edx,-0x58(%rsp)
sub    %eax,%ecx
mov    %ecx,-0x60(%rsp)
cltq
lea    -0x1(%r8),%ecx
lea    (%rdi,%rcx,1),%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rsp)
lea    0x1(%rcx),%rbp
mov    %rbp,%rdx
mov    %rbp,-0x48(%rsp)
and    $0xffffffffffffffe0,%rbp
lea    -0x20(%rbp),%rdx
mov    %rdx,-0x20(%rsp)
shr    $0x5,%rdx
add    $0x1,%rdx
cmp    $0x1f,%ecx
setae  %cl
cmp    $0x1,%eax
sete   %bl
and    %cl,%bl
mov    %bl,-0x69(%rsp)
mov    %rbp,-0x18(%rsp)
imul   %rax,%rbp
mov    %rbp,-0x30(%rsp)
mov    %rdx,%rcx
mov    %rdx,-0x28(%rsp)
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
mov    %rdx,-0x38(%rsp)
mov    %rax,%r11
shl    $0x5,%r11
lea    0x10(%rdi),%rcx
mov    %rcx,-0x40(%rsp)
mov    %rax,%r14
shl    $0x6,%r14
lea    (%rax,%rax,2),%r9
add    %rdi,%r9
lea    (%rdi,%rax,2),%r12
lea    (%rdi,%rax,1),%r13
xor    %ecx,%ecx
mov    %rcx,-0x50(%rsp)
xor    %r10d,%r10d
mov    %r14,-0x8(%rsp)
jmp    11fc <transpose+0xfc>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    -0x60(%rsp),%r10d
mov    -0x50(%rsp),%rcx
add    $0x1,%ecx
mov    %rcx,-0x50(%rsp)
cmp    -0x5c(%rsp),%ecx
je     13bc <transpose+0x2bc>
cmpl   $0x0,-0x68(%rsp)
jle    11e0 <transpose+0xe0>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1222 <transpose+0x122>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    -0x58(%rsp),%r10d
mov    -0x54(%rsp),%ecx
add    $0x1,%ecx
cmp    -0x68(%rsp),%ecx
je     11e0 <transpose+0xe0>
cmpl   $0x0,-0x64(%rsp)
mov    %ecx,-0x54(%rsp)
jle    1210 <transpose+0x110>
xor    %r15d,%r15d
jmp    1250 <transpose+0x150>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    -0x8(%rsp),%r14
add    $0x1,%r15d
cmp    -0x64(%rsp),%r15d
je     1210 <transpose+0x110>
test   %r8d,%r8d
jle    1245 <transpose+0x145>
movslq %r10d,%r10
xor    %ebp,%ebp
cmpb   $0x0,-0x69(%rsp)
je     1320 <transpose+0x220>
mov    -0x10(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%r10,1),%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jae    1289 <transpose+0x189>
mov    -0x48(%rsp),%rcx
lea    (%rsi,%rcx,1),%rdx
lea    (%rdi,%r10,1),%rbx
cmp    %rdx,%rbx
jb     1320 <transpose+0x220>
cmpq   $0x0,-0x20(%rsp)
je     13aa <transpose+0x2aa>
mov    -0x40(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%r10,1),%rbx
mov    -0x38(%rsp),%rdx
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movups -0x10(%rbx),%xmm0
movups (%rbx),%xmm1
movups %xmm0,(%rsi,%rbp,1)
movups %xmm1,0x10(%rsi,%rbp,1)
movups -0x10(%rbx,%r11,1),%xmm0
movups (%rbx,%r11,1),%xmm1
movups %xmm0,0x20(%rsi,%rbp,1)
movups %xmm1,0x30(%rsi,%rbp,1)
add    $0x40,%rbp
add    %r14,%rbx
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    12b0 <transpose+0x1b0>
testb  $0x1,-0x28(%rsp)
je     1305 <transpose+0x205>
mov    %rbp,%rdx
imul   %rax,%rdx
add    %r10,%rdx
movups (%rdi,%rdx,1),%xmm0
movups 0x10(%rdi,%rdx,1),%xmm1
movups %xmm0,(%rsi,%rbp,1)
movups %xmm1,0x10(%rsi,%rbp,1)
add    -0x30(%rsp),%r10
mov    -0x18(%rsp),%rcx
add    %rcx,%rsi
mov    %ecx,%ebp
cmp    %rcx,-0x48(%rsp)
je     1240 <transpose+0x140>
nop
mov    %r8,%rdx
sub    %ebp,%r8d
mov    %ebp,%r14d
not    %r14d
mov    %rdx,%rcx
add    %edx,%r14d
and    $0x3,%r8d
je     1359 <transpose+0x259>
neg    %r8d
xor    %edx,%edx
nopl   (%rax)
movzbl (%rdi,%r10,1),%ebx
mov    %bl,(%rsi)
add    $0x1,%rsi
add    %rax,%r10
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
cmp    %edx,%r8d
jne    1340 <transpose+0x240>
sub    %edx,%ebp
mov    %rcx,%r8
cmp    $0x3,%r14d
jb     1240 <transpose+0x140>
mov    %r8d,%ebx
sub    %ebp,%ebx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movzbl (%rdi,%r10,1),%edx
mov    %dl,(%rsi)
movzbl 0x0(%r13,%r10,1),%edx
mov    %dl,0x1(%rsi)
movzbl (%r12,%r10,1),%edx
mov    %dl,0x2(%rsi)
movzbl (%r9,%r10,1),%edx
add    %rax,%r10
add    %rax,%r10
add    %rax,%r10
mov    %dl,0x3(%rsi)
add    $0x4,%rsi
add    %rax,%r10
add    $0xfffffffc,%ebx
jne    1370 <transpose+0x270>
jmp    1240 <transpose+0x140>
xor    %ebp,%ebp
testb  $0x1,-0x28(%rsp)
jne    12e9 <transpose+0x1e9>
jmp    1305 <transpose+0x205>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @transpose(i8* %0, i8* %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
store i8* %0, i8** %7
store i8* %1, i8** %8
store i32 %2, i32* %9
store i32 %3, i32* %10
store i32 %4, i32* %11
store i32 %5, i32* %12
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %14
br label %18
18: ; preds = %77, %6
%19 = load i32, i32* %14
%20 = load i32, i32* %9
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %80
22: ; preds = %18
store i32 0, i32* %15
br label %23
23: ; preds = %64, %22
%24 = load i32, i32* %15
%25 = load i32, i32* %12
%26 = icmp slt i32 %24, %25
br i1 %26, label %27, label %67
27: ; preds = %23
store i32 0, i32* %16
br label %28
28: ; preds = %52, %27
%29 = load i32, i32* %16
%30 = load i32, i32* %10
%31 = icmp slt i32 %29, %30
br i1 %31, label %32, label %55
32: ; preds = %28
store i32 0, i32* %17
br label %33
33: ; preds = %48, %32
%34 = load i32, i32* %17
%35 = load i32, i32* %11
%36 = icmp slt i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %51
37: ; preds = %33
%38 = load i8*, i8** %7
%39 = load i32, i32* %13
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i8, i8* %38, i64 %40
%42 = load i8, i8* %41
%43 = load i8*, i8** %8
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %43, i32 1
store i8* %44, i8** %8
store i8 %42, i8* %43
%45 = load i32, i32* %12
%46 = load i32, i32* %13
%47 = add nsw i32 %46, %45
store i32 %47, i32* %13
br label %48
48: ; preds = %37
%49 = load i32, i32* %17
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %17
br label %33
51: ; preds = %33
br label %52
52: ; preds = %51
%53 = load i32, i32* %16
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %16
br label %28
55: ; preds = %28
%56 = load i32, i32* %10
%57 = load i32, i32* %11
%58 = mul nsw i32 %56, %57
%59 = load i32, i32* %12
%60 = mul nsw i32 %58, %59
%61 = sub nsw i32 1, %60
%62 = load i32, i32* %13
%63 = add nsw i32 %62, %61
store i32 %63, i32* %13
br label %64
64: ; preds = %55
%65 = load i32, i32* %15
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %15
br label %23
67: ; preds = %23
%68 = load i32, i32* %10
%69 = load i32, i32* %11
%70 = mul nsw i32 %68, %69
%71 = load i32, i32* %12
%72 = mul nsw i32 %70, %71
%73 = load i32, i32* %12
%74 = sub nsw i32 %72, %73
%75 = load i32, i32* %13
%76 = add nsw i32 %75, %74
store i32 %76, i32* %13
br label %77
77: ; preds = %67
%78 = load i32, i32* %14
%79 = add nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %14
br label %18
80: ; preds = %18
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @transpose(i8* nocapture %0, i8* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %7, label %8, label %42
8: ; preds = %6
%9 = icmp sgt i32 %5, 0
%10 = icmp sgt i32 %3, 0
%11 = icmp sgt i32 %4, 0
%12 = mul nsw i32 %4, %3
%13 = mul nsw i32 %12, %5
%14 = sub i32 1, %13
%15 = sub i32 %13, %5
%16 = sext i32 %5 to i64
%17 = add i32 %4, -1
%18 = zext i32 %17 to i64
%19 = add nuw nsw i64 %18, 1
%20 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %19
%21 = zext i32 %17 to i64
%22 = add nuw nsw i64 %21, 1
%23 = and i64 %22, 8589934560
%24 = add nsw i64 %23, -32
%25 = lshr exact i64 %24, 5
%26 = add nuw nsw i64 %25, 1
%27 = icmp ugt i32 %17, 30
%28 = icmp eq i32 %5, 1
%29 = and i1 %27, %28
%30 = and i64 %22, 8589934560
%31 = mul i64 %30, %16
%32 = trunc i64 %30 to i32
%33 = and i64 %26, 1
%34 = icmp eq i64 %24, 0
%35 = and i64 %26, 1152921504606846974
%36 = icmp eq i64 %33, 0
%37 = icmp eq i64 %22, %30
br label %38
38: ; preds = %8, %47
%39 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %51, %47 ]
%40 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %50, %47 ]
%41 = phi i8* [ %1, %8 ], [ %48, %47 ]
br i1 %9, label %43, label %47
42: ; preds = %47, %6
ret void
43: ; preds = %38, %144
%44 = phi i32 [ %148, %144 ], [ 0, %38 ]
%45 = phi i32 [ %147, %144 ], [ %40, %38 ]
%46 = phi i8* [ %145, %144 ], [ %41, %38 ]
br i1 %10, label %53, label %144
47: ; preds = %144, %38
%48 = phi i8* [ %41, %38 ], [ %145, %144 ]
%49 = phi i32 [ %40, %38 ], [ %147, %144 ]
%50 = add nsw i32 %15, %49
%51 = add nuw nsw i32 %39, 1
%52 = icmp eq i32 %51, %2
br i1 %52, label %42, label %38
53: ; preds = %43, %154
%54 = phi i32 [ %157, %154 ], [ 0, %43 ]
%55 = phi i32 [ %156, %154 ], [ %45, %43 ]
%56 = phi i8* [ %155, %154 ], [ %46, %43 ]
br i1 %11, label %57, label %154
57: ; preds = %53
%58 = sext i32 %55 to i64
br i1 %29, label %59, label %116
59: ; preds = %57
%60 = getelementptr i8, i8* %56, i64 %19
%61 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %58
%62 = getelementptr i8, i8* %20, i64 %58
%63 = icmp ult i8* %56, %62
%64 = icmp ult i8* %61, %60
%65 = and i1 %63, %64
br i1 %65, label %116, label %66
66: ; preds = %59
%67 = add i64 %31, %58
%68 = getelementptr i8, i8* %56, i64 %30
br i1 %34, label %100, label %69
69: ; preds = %66, %69
%70 = phi i64 [ %97, %69 ], [ 0, %66 ]
%71 = phi i64 [ %98, %69 ], [ 0, %66 ]
%72 = mul i64 %70, %16
%73 = add i64 %72, %58
%74 = getelementptr i8, i8* %56, i64 %70
%75 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %73
%76 = bitcast i8* %75 to <16 x i8>*
%77 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %76
%78 = getelementptr inbounds i8, i8* %75, i64 16
%79 = bitcast i8* %78 to <16 x i8>*
%80 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %79
%81 = bitcast i8* %74 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %77, <16 x i8>* %81
%82 = getelementptr i8, i8* %74, i64 16
%83 = bitcast i8* %82 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %80, <16 x i8>* %83
%84 = or i64 %70, 32
%85 = mul i64 %84, %16
%86 = add i64 %85, %58
%87 = getelementptr i8, i8* %56, i64 %84
%88 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %86
%89 = bitcast i8* %88 to <16 x i8>*
%90 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %89
%91 = getelementptr inbounds i8, i8* %88, i64 16
%92 = bitcast i8* %91 to <16 x i8>*
%93 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %92
%94 = bitcast i8* %87 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %90, <16 x i8>* %94
%95 = getelementptr i8, i8* %87, i64 16
%96 = bitcast i8* %95 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %93, <16 x i8>* %96
%97 = add nuw i64 %70, 64
%98 = add i64 %71, 2
%99 = icmp eq i64 %98, %35
br i1 %99, label %100, label %69
100: ; preds = %69, %66
%101 = phi i64 [ 0, %66 ], [ %97, %69 ]
br i1 %36, label %115, label %102
102: ; preds = %100
%103 = mul i64 %101, %16
%104 = add i64 %103, %58
%105 = getelementptr i8, i8* %56, i64 %101
%106 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %104
%107 = bitcast i8* %106 to <16 x i8>*
%108 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %107
%109 = getelementptr inbounds i8, i8* %106, i64 16
%110 = bitcast i8* %109 to <16 x i8>*
%111 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %110
%112 = bitcast i8* %105 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %108, <16 x i8>* %112
%113 = getelementptr i8, i8* %105, i64 16
%114 = bitcast i8* %113 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %111, <16 x i8>* %114
br label %115
115: ; preds = %100, %102
br i1 %37, label %150, label %116
116: ; preds = %59, %57, %115
%117 = phi i64 [ %58, %59 ], [ %58, %57 ], [ %67, %115 ]
%118 = phi i32 [ 0, %59 ], [ 0, %57 ], [ %32, %115 ]
%119 = phi i8* [ %56, %59 ], [ %56, %57 ], [ %68, %115 ]
%120 = sub i32 %4, %118
%121 = xor i32 %118, -1
%122 = add i32 %121, %4
%123 = and i32 %120, 3
%124 = icmp eq i32 %123, 0
br i1 %124, label %137, label %125
125: ; preds = %116, %125
%126 = phi i64 [ %133, %125 ], [ %117, %116 ]
%127 = phi i32 [ %134, %125 ], [ %118, %116 ]
%128 = phi i8* [ %132, %125 ], [ %119, %116 ]
%129 = phi i32 [ %135, %125 ], [ 0, %116 ]
%130 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %126
%131 = load i8, i8* %130
%132 = getelementptr inbounds i8, i8* %128, i64 1
store i8 %131, i8* %128
%133 = add i64 %126, %16
%134 = add nuw nsw i32 %127, 1
%135 = add i32 %129, 1
%136 = icmp eq i32 %135, %123
br i1 %136, label %137, label %125
137: ; preds = %125, %116
%138 = phi i8* [ undef, %116 ], [ %132, %125 ]
%139 = phi i64 [ undef, %116 ], [ %133, %125 ]
%140 = phi i64 [ %117, %116 ], [ %133, %125 ]
%141 = phi i32 [ %118, %116 ], [ %134, %125 ]
%142 = phi i8* [ %119, %116 ], [ %132, %125 ]
%143 = icmp ult i32 %122, 3
br i1 %143, label %150, label %159
144: ; preds = %154, %43
%145 = phi i8* [ %46, %43 ], [ %155, %154 ]
%146 = phi i32 [ %45, %43 ], [ %156, %154 ]
%147 = add nsw i32 %14, %146
%148 = add nuw nsw i32 %44, 1
%149 = icmp eq i32 %148, %5
br i1 %149, label %47, label %43
150: ; preds = %137, %159, %115
%151 = phi i8* [ %68, %115 ], [ %138, %137 ], [ %177, %159 ]
%152 = phi i64 [ %67, %115 ], [ %139, %137 ], [ %178, %159 ]
%153 = trunc i64 %152 to i32
br label %154
154: ; preds = %150, %53
%155 = phi i8* [ %56, %53 ], [ %151, %150 ]
%156 = phi i32 [ %55, %53 ], [ %153, %150 ]
%157 = add nuw nsw i32 %54, 1
%158 = icmp eq i32 %157, %3
br i1 %158, label %144, label %53
159: ; preds = %137, %159
%160 = phi i64 [ %178, %159 ], [ %140, %137 ]
%161 = phi i32 [ %179, %159 ], [ %141, %137 ]
%162 = phi i8* [ %177, %159 ], [ %142, %137 ]
%163 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %160
%164 = load i8, i8* %163
%165 = getelementptr inbounds i8, i8* %162, i64 1
store i8 %164, i8* %162
%166 = add i64 %160, %16
%167 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %166
%168 = load i8, i8* %167
%169 = getelementptr inbounds i8, i8* %162, i64 2
store i8 %168, i8* %165
%170 = add i64 %166, %16
%171 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %170
%172 = load i8, i8* %171
%173 = getelementptr inbounds i8, i8* %162, i64 3
store i8 %172, i8* %169
%174 = add i64 %170, %16
%175 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %174
%176 = load i8, i8* %175
%177 = getelementptr inbounds i8, i8* %162, i64 4
store i8 %176, i8* %173
%178 = add i64 %174, %16
%179 = add nuw nsw i32 %161, 4
%180 = icmp eq i32 %179, %4
br i1 %180, label %150, label %159
}