int *const matrix_transpose(int *const src, int *const dst, const int N,
                            const int M) {
  for (int n = 0; n < N * M; n++) {
    int i = n / N;
    int j = n % N;
    dst[n] = src[M * j + i];
  }
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrix_transpose>:
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
mov    -0x14(%rbp),%ecx
imul   -0x18(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    116c <matrix_transpose+0x6c>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x14(%rbp)
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x24(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1119 <matrix_transpose+0x19>
xor    %eax,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrix_transpose>:
mov    %ecx,%eax
imul   %edx,%eax
test   %eax,%eax
jle    113f <matrix_transpose+0x3f>
mov    %edx,%r8d
mov    %eax,%r10d
xor    %r9d,%r9d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %r9d,%eax
cltd
idiv   %r8d
imul   %ecx,%edx
add    %eax,%edx
movslq %edx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%eax
mov    %eax,(%rsi,%r9,4)
add    $0x1,%r9
cmp    %r9,%r10
jne    1120 <matrix_transpose+0x20>
xor    %eax,%eax
ret

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

LLVM IR (-O2):
define noalias i32* @matrix_transpose(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = mul i32 %3, %2
%6 = icmp sgt i32 %5, 0
br i1 %6, label %7, label %9
7: ; preds = %4
%8 = zext i32 %5 to i64
br label %10
9: ; preds = %10, %4
ret i32* null
10: ; preds = %7, %10
%11 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %21, %10 ]
%12 = trunc i64 %11 to i32
%13 = sdiv i32 %12, %2
%14 = srem i32 %12, %2
%15 = mul nsw i32 %14, %3
%16 = add nsw i32 %15, %13
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %11
store i32 %19, i32* %20
%21 = add nuw nsw i64 %11, 1
%22 = icmp eq i64 %21, %8
br i1 %22, label %9, label %10
}