char getBase(unsigned long long int *nucleotideSequence,
             unsigned int nucleotidePosition) {
  unsigned long long int mask = 0x3;
  unsigned long long int result;
  char base = 'E';
  unsigned int sequenceIndex = nucleotidePosition / 32;
  unsigned long long int sequence = nucleotideSequence[sequenceIndex];
  unsigned int shift = (31 - (nucleotidePosition % 32)) * 2;
  result = (sequence >> shift) & mask;
  if (result == 0x0) {
    base = 'A';
  } else if (result == 0x1) {
    base = 'G';
  } else if (result == 0x2) {
    base = 'C';
  } else if (result == 0x3) {
    base = 'T';
  }
  return base;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<getBase>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movq   $0x3,-0x18(%rbp)
movb   $0x45,-0x21(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shr    $0x5,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
and    $0x1f,%ecx
mov    $0x1f,%eax
sub    %ecx,%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shr    %cl,%rax
and    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    1168 <getBase+0x68>
movb   $0x41,-0x21(%rbp)
jmp    11ae <getBase+0xae>
cmpq   $0x1,-0x20(%rbp)
jne    117c <getBase+0x7c>
movb   $0x47,-0x21(%rbp)
jmp    11a9 <getBase+0xa9>
cmpq   $0x2,-0x20(%rbp)
jne    1190 <getBase+0x90>
movb   $0x43,-0x21(%rbp)
jmp    11a4 <getBase+0xa4>
cmpq   $0x3,-0x20(%rbp)
jne    119f <getBase+0x9f>
movb   $0x54,-0x21(%rbp)
jmp    11a4 <getBase+0xa4>
jmp    11a9 <getBase+0xa9>
jmp    11ae <getBase+0xae>
movsbl -0x21(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<getBase>:
lea    (%rsi,%rsi,1),%ecx
shr    $0x5,%esi
mov    (%rdi,%rsi,8),%rax
not    %cl
and    $0x3e,%cl
shr    %cl,%rax
and    $0x3,%eax
lea    0x0(,%rax,8),%ecx
mov    $0x434741,%edx
shr    %cl,%edx
cmp    $0x3,%rax
mov    $0x54,%eax
cmovne %edx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define signext i8 @getBase(i64* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i64*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i8
%8 = alloca i32
%9 = alloca i64
%10 = alloca i32
store i64* %0, i64** %3
store i32 %1, i32* %4
store i64 3, i64* %5
store i8 69, i8* %7
%11 = load i32, i32* %4
%12 = udiv i32 %11, 32
store i32 %12, i32* %8
%13 = load i64*, i64** %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = getelementptr inbounds i64, i64* %13, i64 %15
%17 = load i64, i64* %16
store i64 %17, i64* %9
%18 = load i32, i32* %4
%19 = urem i32 %18, 32
%20 = sub i32 31, %19
%21 = mul i32 %20, 2
store i32 %21, i32* %10
%22 = load i64, i64* %9
%23 = load i32, i32* %10
%24 = zext i32 %23 to i64
%25 = lshr i64 %22, %24
%26 = load i64, i64* %5
%27 = and i64 %25, %26
store i64 %27, i64* %6
%28 = load i64, i64* %6
%29 = icmp eq i64 %28, 0
br i1 %29, label %30, label %31
30: ; preds = %2
store i8 65, i8* %7
br label %46
31: ; preds = %2
%32 = load i64, i64* %6
%33 = icmp eq i64 %32, 1
br i1 %33, label %34, label %35
34: ; preds = %31
store i8 71, i8* %7
br label %45
35: ; preds = %31
%36 = load i64, i64* %6
%37 = icmp eq i64 %36, 2
br i1 %37, label %38, label %39
38: ; preds = %35
store i8 67, i8* %7
br label %44
39: ; preds = %35
%40 = load i64, i64* %6
%41 = icmp eq i64 %40, 3
br i1 %41, label %42, label %43
42: ; preds = %39
store i8 84, i8* %7
br label %43
43: ; preds = %42, %39
br label %44
44: ; preds = %43, %38
br label %45
45: ; preds = %44, %34
br label %46
46: ; preds = %45, %30
%47 = load i8, i8* %7
ret i8 %47
}

LLVM IR (-O2):
define signext i8 @getBase(i64* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = lshr i32 %1, 5
%4 = zext i32 %3 to i64
%5 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %4
%6 = load i64, i64* %5
%7 = shl i32 %1, 1
%8 = and i32 %7, 62
%9 = xor i32 %8, 62
%10 = zext i32 %9 to i64
%11 = lshr i64 %6, %10
%12 = and i64 %11, 3
%13 = icmp eq i64 %12, 3
%14 = trunc i64 %12 to i24
%15 = shl nuw nsw i24 %14, 3
%16 = lshr i24 4409153, %15
%17 = trunc i24 %16 to i8
%18 = select i1 %13, i8 84, i8 %17
ret i8 %18
}