__attribute__((no)) unsigned long long calc_pdep_u64(unsigned long long a,
                                                     unsigned long long mask) {
  unsigned long long res = 0;
  unsigned long long i, k = 0;
  for (i = 0; i < 64; ++i)
    if (mask & (1LL << i)) {
      res |= ((a & (1LL << k)) >> k) << i;
      ++k;
    }
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<calc_pdep_u64>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x28(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x40,-0x20(%rbp)
jae    119d <calc_pdep_u64+0x9d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
and    %rcx,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1187 <calc_pdep_u64+0x87>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
and    %rcx,%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
shr    %cl,%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    %cl,%rax
or     -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    118c <calc_pdep_u64+0x8c>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1124 <calc_pdep_u64+0x24>
mov    -0x18(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<calc_pdep_u64>:
xor    %r8d,%r8d
xor    %r10d,%r10d
xor    %eax,%eax
jmp    111a <calc_pdep_u64+0x1a>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x2,%r10
cmp    $0x40,%r10
je     1168 <calc_pdep_u64+0x68>
bt     %r10,%rsi
jae    113e <calc_pdep_u64+0x3e>
mov    $0x1,%edx
mov    %r8d,%ecx
shl    %cl,%rdx
and    %rdi,%rdx
shr    %cl,%rdx
mov    %r10d,%ecx
shl    %cl,%rdx
or     %rdx,%rax
add    $0x1,%r8
lea    0x1(%r10),%r9
bt     %r9,%rsi
jae    1110 <calc_pdep_u64+0x10>
mov    $0x1,%edx
mov    %r8d,%ecx
shl    %cl,%rdx
and    %rdi,%rdx
shr    %cl,%rdx
mov    %r9d,%ecx
shl    %cl,%rdx
or     %rdx,%rax
add    $0x1,%r8
jmp    1110 <calc_pdep_u64+0x10>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @calc_pdep_u64(i64 %0, i64 %1) {
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
store i64 %0, i64* %3
store i64 %1, i64* %4
store i64 0, i64* %5
store i64 0, i64* %7
store i64 0, i64* %6
br label %8
8: ; preds = %31, %2
%9 = load i64, i64* %6
%10 = icmp ult i64 %9, 64
br i1 %10, label %11, label %34
11: ; preds = %8
%12 = load i64, i64* %4
%13 = load i64, i64* %6
%14 = shl i64 1, %13
%15 = and i64 %12, %14
%16 = icmp ne i64 %15, 0
br i1 %16, label %17, label %30
17: ; preds = %11
%18 = load i64, i64* %3
%19 = load i64, i64* %7
%20 = shl i64 1, %19
%21 = and i64 %18, %20
%22 = load i64, i64* %7
%23 = lshr i64 %21, %22
%24 = load i64, i64* %6
%25 = shl i64 %23, %24
%26 = load i64, i64* %5
%27 = or i64 %26, %25
store i64 %27, i64* %5
%28 = load i64, i64* %7
%29 = add i64 %28, 1
store i64 %29, i64* %7
br label %30
30: ; preds = %17, %11
br label %31
31: ; preds = %30
%32 = load i64, i64* %6
%33 = add i64 %32, 1
store i64 %33, i64* %6
br label %8
34: ; preds = %8
%35 = load i64, i64* %5
ret i64 %35
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @calc_pdep_u64(i64 %0, i64 %1) {
br label %3
3: ; preds = %31, %2
%4 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %33, %31 ]
%5 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %34, %31 ]
%6 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %32, %31 ]
%7 = shl nuw i64 1, %5
%8 = and i64 %7, %1
%9 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %9, label %17, label %10
10: ; preds = %3
%11 = shl nuw i64 1, %4
%12 = and i64 %11, %0
%13 = lshr i64 %12, %4
%14 = shl i64 %13, %5
%15 = or i64 %14, %6
%16 = add i64 %4, 1
br label %17
17: ; preds = %3, %10
%18 = phi i64 [ %15, %10 ], [ %6, %3 ]
%19 = phi i64 [ %16, %10 ], [ %4, %3 ]
%20 = or i64 %5, 1
%21 = shl nuw i64 1, %20
%22 = and i64 %21, %1
%23 = icmp eq i64 %22, 0
br i1 %23, label %31, label %24
24: ; preds = %17
%25 = shl nuw i64 1, %19
%26 = and i64 %25, %0
%27 = lshr i64 %26, %19
%28 = shl i64 %27, %20
%29 = or i64 %28, %18
%30 = add i64 %19, 1
br label %31
31: ; preds = %24, %17
%32 = phi i64 [ %29, %24 ], [ %18, %17 ]
%33 = phi i64 [ %30, %24 ], [ %19, %17 ]
%34 = add nuw nsw i64 %5, 2
%35 = icmp eq i64 %34, 64
br i1 %35, label %36, label %3
36: ; preds = %31
ret i64 %32
}