int encode(int code) {
  struct {
    unsigned input : 1;
    unsigned reg1 : 1;
    unsigned reg2 : 1;
  } status;
  int encoded = 0;
  status.reg2 = 0;
  status.reg1 = 0;
  for (int j = 0; j < 8; j++) {
    status.input = ((code)&128) >> 7;
    code <<= 1;
    encoded = (encoded << 1) + status.reg1 ^ status.input;
    encoded = (encoded << 1) + status.reg2 ^ status.input;
    encoded = (encoded << 1) + status.reg1 ^ status.input;
    status.reg2 = status.reg1;
    status.reg1 = status.input;
  }
  return encoded;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<encode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%al
and    $0xfb,%al
or     $0x0,%al
mov    %al,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%al
and    $0xfd,%al
or     $0x0,%al
mov    %al,-0x8(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x8,-0x10(%rbp)
jge    1201 <encode+0x101>
mov    -0x4(%rbp),%eax
and    $0x80,%eax
sar    $0x7,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%al
and    $0x1,%cl
and    $0xfe,%al
or     %cl,%al
mov    %al,-0x8(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    -0x8(%rbp),%cl
shr    $0x1,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    -0x8(%rbp),%cl
shr    $0x2,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    -0x8(%rbp),%cl
shr    $0x1,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    -0x8(%rbp),%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%al
shr    $0x1,%al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%al
and    $0x1,%cl
shl    $0x2,%cl
and    $0xfb,%al
or     %cl,%al
mov    %al,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%al
and    $0x1,%cl
shl    $0x1,%cl
and    $0xfd,%al
or     %cl,%al
mov    %al,-0x8(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1129 <encode+0x29>
mov    -0xc(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<encode>:
mov    %edi,%eax
shr    $0x7,%al
movzbl %al,%edx
lea    (%rdx,%rdx,1),%eax
lea    (%rax,%rdx,4),%eax
or     %edx,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0x6,%cl
and    $0x1,%cl
lea    (%rdx,%rax,2),%esi
movzbl %cl,%r8d
xor    %r8d,%esi
lea    (%r8,%r8,1),%ecx
lea    (%rcx,%rsi,4),%ecx
or     %edx,%ecx
xor    %r8d,%ecx
mov    %edi,%eax
shr    $0x5,%al
and    $0x1,%al
lea    (%r8,%rcx,2),%esi
movzbl %al,%r9d
xor    %r9d,%esi
lea    (%rdx,%rsi,2),%eax
xor    %r9d,%eax
lea    (%r8,%rax,2),%eax
xor    %r9d,%eax
mov    %edi,%edx
shr    $0x4,%dl
and    $0x1,%dl
lea    (%r9,%rax,2),%eax
movzbl %dl,%edx
xor    %edx,%eax
lea    (%r8,%rax,2),%eax
xor    %edx,%eax
lea    (%r9,%rax,2),%eax
xor    %edx,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0x3,%cl
and    $0x1,%cl
lea    (%rdx,%rax,2),%esi
movzbl %cl,%r8d
xor    %r8d,%esi
lea    (%r9,%rsi,2),%ecx
xor    %r8d,%ecx
lea    (%rdx,%rcx,2),%ecx
xor    %r8d,%ecx
mov    %edi,%eax
shr    $0x2,%al
and    $0x1,%al
lea    (%r8,%rcx,2),%esi
movzbl %al,%ecx
xor    %ecx,%esi
lea    (%rdx,%rsi,2),%eax
xor    %ecx,%eax
lea    (%r8,%rax,2),%eax
xor    %ecx,%eax
mov    %edi,%edx
shr    %dl
and    $0x1,%dl
lea    (%rcx,%rax,2),%eax
movzbl %dl,%edx
xor    %edx,%eax
lea    (%r8,%rax,2),%eax
xor    %edx,%eax
lea    (%rcx,%rax,2),%eax
xor    %edx,%eax
and    $0x1,%edi
lea    (%rdx,%rax,2),%eax
xor    %edi,%eax
lea    (%rcx,%rax,2),%eax
xor    %edi,%eax
lea    (%rdx,%rax,2),%eax
xor    %edi,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
%struct.anon = type { i8, [3 x i8] }
define i32 @encode(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca %struct.anon
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i32 0, i32* %4
%6 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%7 = load i8, i8* %6
%8 = and i8 %7, -5
%9 = or i8 %8, 0
store i8 %9, i8* %6
%10 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%11 = load i8, i8* %10
%12 = and i8 %11, -3
%13 = or i8 %12, 0
store i8 %13, i8* %10
store i32 0, i32* %5
br label %14
14: ; preds = %94, %1
%15 = load i32, i32* %5
%16 = icmp slt i32 %15, 8
br i1 %16, label %17, label %97
17: ; preds = %14
%18 = load i32, i32* %2
%19 = and i32 %18, 128
%20 = ashr i32 %19, 7
%21 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%22 = trunc i32 %20 to i8
%23 = load i8, i8* %21
%24 = and i8 %22, 1
%25 = and i8 %23, -2
%26 = or i8 %25, %24
store i8 %26, i8* %21
%27 = zext i8 %24 to i32
%28 = load i32, i32* %2
%29 = shl i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %2
%30 = load i32, i32* %4
%31 = shl i32 %30, 1
%32 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%33 = load i8, i8* %32
%34 = lshr i8 %33, 1
%35 = and i8 %34, 1
%36 = zext i8 %35 to i32
%37 = add nsw i32 %31, %36
%38 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%39 = load i8, i8* %38
%40 = and i8 %39, 1
%41 = zext i8 %40 to i32
%42 = xor i32 %37, %41
store i32 %42, i32* %4
%43 = load i32, i32* %4
%44 = shl i32 %43, 1
%45 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%46 = load i8, i8* %45
%47 = lshr i8 %46, 2
%48 = and i8 %47, 1
%49 = zext i8 %48 to i32
%50 = add nsw i32 %44, %49
%51 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%52 = load i8, i8* %51
%53 = and i8 %52, 1
%54 = zext i8 %53 to i32
%55 = xor i32 %50, %54
store i32 %55, i32* %4
%56 = load i32, i32* %4
%57 = shl i32 %56, 1
%58 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%59 = load i8, i8* %58
%60 = lshr i8 %59, 1
%61 = and i8 %60, 1
%62 = zext i8 %61 to i32
%63 = add nsw i32 %57, %62
%64 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%65 = load i8, i8* %64
%66 = and i8 %65, 1
%67 = zext i8 %66 to i32
%68 = xor i32 %63, %67
store i32 %68, i32* %4
%69 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%70 = load i8, i8* %69
%71 = lshr i8 %70, 1
%72 = and i8 %71, 1
%73 = zext i8 %72 to i32
%74 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%75 = trunc i32 %73 to i8
%76 = load i8, i8* %74
%77 = and i8 %75, 1
%78 = shl i8 %77, 2
%79 = and i8 %76, -5
%80 = or i8 %79, %78
store i8 %80, i8* %74
%81 = zext i8 %77 to i32
%82 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%83 = load i8, i8* %82
%84 = and i8 %83, 1
%85 = zext i8 %84 to i32
%86 = bitcast %struct.anon* %3 to i8*
%87 = trunc i32 %85 to i8
%88 = load i8, i8* %86
%89 = and i8 %87, 1
%90 = shl i8 %89, 1
%91 = and i8 %88, -3
%92 = or i8 %91, %90
store i8 %92, i8* %86
%93 = zext i8 %89 to i32
br label %94
94: ; preds = %17
%95 = load i32, i32* %5
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %5
br label %14
97: ; preds = %14
%98 = load i32, i32* %4
ret i32 %98
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @encode(i32 %0) {
%2 = trunc i32 %0 to i8
%3 = lshr i8 %2, 7
%4 = zext i8 %3 to i32
%5 = shl nuw nsw i32 %4, 2
%6 = shl nuw nsw i32 %4, 1
%7 = or i32 %5, %6
%8 = or i32 %7, %4
%9 = trunc i32 %0 to i8
%10 = lshr i8 %9, 6
%11 = and i8 %10, 1
%12 = shl nuw nsw i32 %8, 1
%13 = or i32 %12, %4
%14 = zext i8 %11 to i32
%15 = xor i32 %13, %14
%16 = shl i32 %15, 2
%17 = shl nuw nsw i32 %14, 1
%18 = or i32 %16, %17
%19 = or i32 %18, %4
%20 = xor i32 %19, %14
%21 = trunc i32 %0 to i8
%22 = lshr i8 %21, 5
%23 = and i8 %22, 1
%24 = shl i32 %20, 1
%25 = zext i8 %11 to i32
%26 = or i32 %24, %25
%27 = zext i8 %23 to i32
%28 = xor i32 %26, %27
%29 = shl i32 %28, 1
%30 = zext i8 %3 to i32
%31 = or i32 %29, %30
%32 = xor i32 %31, %27
%33 = shl i32 %32, 1
%34 = or i32 %33, %25
%35 = xor i32 %34, %27
%36 = trunc i32 %0 to i8
%37 = lshr i8 %36, 4
%38 = and i8 %37, 1
%39 = shl i32 %35, 1
%40 = zext i8 %23 to i32
%41 = or i32 %39, %40
%42 = zext i8 %38 to i32
%43 = xor i32 %41, %42
%44 = shl i32 %43, 1
%45 = zext i8 %11 to i32
%46 = or i32 %44, %45
%47 = xor i32 %46, %42
%48 = shl i32 %47, 1
%49 = or i32 %48, %40
%50 = xor i32 %49, %42
%51 = trunc i32 %0 to i8
%52 = lshr i8 %51, 3
%53 = and i8 %52, 1
%54 = shl i32 %50, 1
%55 = zext i8 %38 to i32
%56 = or i32 %54, %55
%57 = zext i8 %53 to i32
%58 = xor i32 %56, %57
%59 = shl i32 %58, 1
%60 = zext i8 %23 to i32
%61 = or i32 %59, %60
%62 = xor i32 %61, %57
%63 = shl i32 %62, 1
%64 = or i32 %63, %55
%65 = xor i32 %64, %57
%66 = trunc i32 %0 to i8
%67 = lshr i8 %66, 2
%68 = and i8 %67, 1
%69 = shl i32 %65, 1
%70 = zext i8 %53 to i32
%71 = or i32 %69, %70
%72 = zext i8 %68 to i32
%73 = xor i32 %71, %72
%74 = shl i32 %73, 1
%75 = zext i8 %38 to i32
%76 = or i32 %74, %75
%77 = xor i32 %76, %72
%78 = shl i32 %77, 1
%79 = or i32 %78, %70
%80 = xor i32 %79, %72
%81 = trunc i32 %0 to i8
%82 = lshr i8 %81, 1
%83 = and i8 %82, 1
%84 = shl i32 %80, 1
%85 = zext i8 %68 to i32
%86 = or i32 %84, %85
%87 = zext i8 %83 to i32
%88 = xor i32 %86, %87
%89 = shl i32 %88, 1
%90 = zext i8 %53 to i32
%91 = or i32 %89, %90
%92 = xor i32 %91, %87
%93 = shl i32 %92, 1
%94 = or i32 %93, %85
%95 = xor i32 %94, %87
%96 = and i32 %0, 1
%97 = shl i32 %95, 1
%98 = zext i8 %83 to i32
%99 = or i32 %97, %98
%100 = xor i32 %99, %96
%101 = shl i32 %100, 1
%102 = zext i8 %68 to i32
%103 = or i32 %101, %102
%104 = xor i32 %103, %96
%105 = shl i32 %104, 1
%106 = or i32 %105, %98
%107 = xor i32 %106, %96
ret i32 %107
}