unsigned short checksum(unsigned short *addr, char len) {
  register long sum = 0;
  while (len > 1) {
    sum += *addr++;
    len -= 2;
  }
  while (sum >> 16)
    sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
  return ~sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<checksum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %sil,%al
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %al,-0x9(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
movsbl -0x9(%rbp),%eax
cmp    $0x1,%eax
jle    114c <checksum+0x4c>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x2,%rcx
mov    %rcx,-0x8(%rbp)
movzwl (%rax),%eax
add    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movsbl -0x9(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
mov    %al,-0x9(%rbp)
jmp    1116 <checksum+0x16>
jmp    1151 <checksum+0x51>
mov    -0x18(%rbp),%rax
sar    $0x10,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1181 <checksum+0x81>
mov    -0x18(%rbp),%rax
and    $0xffff,%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
sar    $0x10,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    1151 <checksum+0x51>
mov    -0x18(%rbp),%rax
xor    $0xffffffffffffffff,%rax
movzwl %ax,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<checksum>:
xor    %eax,%eax
cmp    $0x2,%sil
jl     1245 <checksum+0x145>
mov    %esi,%ecx
sub    $0x3,%cl
movzbl %cl,%ecx
cmovb  %eax,%ecx
add    $0x1,%cl
cmp    $0x2,%cl
jb     1208 <checksum+0x108>
shr    %cl
add    $0x1,%cl
movzbl %cl,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
lea    -0x2(%r9),%rdx
mov    %rdx,%rax
shr    %rax
add    $0x1,%rax
mov    %eax,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x6,%rdx
jae    1154 <checksum+0x54>
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
jmp    11c1 <checksum+0xc1>
and    $0xfffffffffffffffc,%rax
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm0,%xmm0
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movd   (%rdi,%rdx,2),%xmm2
punpcklwd %xmm1,%xmm2
punpckldq %xmm1,%xmm2
paddq  %xmm0,%xmm2
movd   0x4(%rdi,%rdx,2),%xmm0
punpcklwd %xmm1,%xmm0
punpckldq %xmm1,%xmm0
movd   0x8(%rdi,%rdx,2),%xmm3
punpcklwd %xmm1,%xmm3
punpckldq %xmm1,%xmm3
paddq  %xmm0,%xmm3
paddq  %xmm2,%xmm3
movd   0xc(%rdi,%rdx,2),%xmm0
punpcklwd %xmm1,%xmm0
punpckldq %xmm1,%xmm0
paddq  %xmm3,%xmm0
add    $0x8,%rdx
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
jne    1170 <checksum+0x70>
test   %rcx,%rcx
je     11ea <checksum+0xea>
lea    (%rdi,%rdx,2),%rax
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm1,%xmm1
movd   (%rax,%rdx,4),%xmm2
punpcklwd %xmm1,%xmm2
punpckldq %xmm1,%xmm2
paddq  %xmm2,%xmm0
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jne    11d0 <checksum+0xd0>
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%rax
cmp    %r8,%r9
je     1224 <checksum+0x124>
lea    (%r9,%r9,1),%ecx
sub    %cl,%sil
lea    (%rdi,%r9,2),%rdi
add    $0x2,%sil
nopl   0x0(%rax)
movzwl (%rdi),%ecx
add    $0x2,%rdi
add    %rcx,%rax
add    $0xfe,%sil
cmp    $0x3,%sil
ja     1210 <checksum+0x110>
cmp    $0x10000,%rax
jb     1245 <checksum+0x145>
nopl   0x0(%rax)
mov    %rax,%rcx
sar    $0x10,%rcx
movzwl %ax,%eax
add    %rcx,%rax
cmp    $0xffff,%rax
ja     1230 <checksum+0x130>
not    %eax
ret

LLVM IR (-O0):
define zeroext i16 @checksum(i16* %0, i8 signext %1) {
%3 = alloca i16*
%4 = alloca i8
%5 = alloca i64
store i16* %0, i16** %3
store i8 %1, i8* %4
store i64 0, i64* %5
br label %6
6: ; preds = %10, %2
%7 = load i8, i8* %4
%8 = sext i8 %7 to i32
%9 = icmp sgt i32 %8, 1
br i1 %9, label %10, label %21
10: ; preds = %6
%11 = load i16*, i16** %3
%12 = getelementptr inbounds i16, i16* %11, i32 1
store i16* %12, i16** %3
%13 = load i16, i16* %11
%14 = zext i16 %13 to i64
%15 = load i64, i64* %5
%16 = add nsw i64 %15, %14
store i64 %16, i64* %5
%17 = load i8, i8* %4
%18 = sext i8 %17 to i32
%19 = sub nsw i32 %18, 2
%20 = trunc i32 %19 to i8
store i8 %20, i8* %4
br label %6
21: ; preds = %6
br label %22
22: ; preds = %26, %21
%23 = load i64, i64* %5
%24 = ashr i64 %23, 16
%25 = icmp ne i64 %24, 0
br i1 %25, label %26, label %32
26: ; preds = %22
%27 = load i64, i64* %5
%28 = and i64 %27, 65535
%29 = load i64, i64* %5
%30 = ashr i64 %29, 16
%31 = add nsw i64 %28, %30
store i64 %31, i64* %5
br label %22
32: ; preds = %22
%33 = load i64, i64* %5
%34 = xor i64 %33, -1
%35 = trunc i64 %34 to i16
ret i16 %35
}

LLVM IR (-O2):
define zeroext i16 @checksum(i16* nocapture %0, i8 signext %1) {
%3 = icmp sgt i8 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %99
4: ; preds = %2
%5 = add i8 %1, 1
%6 = call i8 @llvm.umin.i8(i8 %1, i8 3)
%7 = sub i8 %5, %6
%8 = lshr i8 %7, 1
%9 = add nuw i8 %8, 1
%10 = zext i8 %9 to i64
%11 = icmp ult i8 %7, 2
br i1 %11, label %76, label %12
12: ; preds = %4
%13 = and i64 %10, 254
%14 = trunc i64 %13 to i8
%15 = mul i8 %14, -2
%16 = add i8 %15, %1
%17 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %13
%18 = add nsw i64 %13, -2
%19 = lshr exact i64 %18, 1
%20 = add nuw i64 %19, 1
%21 = and i64 %20, 3
%22 = icmp ult i64 %18, 6
br i1 %22, label %55, label %23
23: ; preds = %12
%24 = and i64 %20, -4
br label %25
25: ; preds = %25, %23
%26 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %52, %25 ]
%27 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %23 ], [ %51, %25 ]
%28 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %53, %25 ]
%29 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %26
%30 = bitcast i16* %29 to <2 x i16>*
%31 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %30
%32 = zext <2 x i16> %31 to <2 x i64>
%33 = add <2 x i64> %27, %32
%34 = or i64 %26, 2
%35 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %34
%36 = bitcast i16* %35 to <2 x i16>*
%37 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %36
%38 = zext <2 x i16> %37 to <2 x i64>
%39 = add <2 x i64> %33, %38
%40 = or i64 %26, 4
%41 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %40
%42 = bitcast i16* %41 to <2 x i16>*
%43 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %42
%44 = zext <2 x i16> %43 to <2 x i64>
%45 = add <2 x i64> %39, %44
%46 = or i64 %26, 6
%47 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %46
%48 = bitcast i16* %47 to <2 x i16>*
%49 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %48
%50 = zext <2 x i16> %49 to <2 x i64>
%51 = add <2 x i64> %45, %50
%52 = add nuw i64 %26, 8
%53 = add i64 %28, 4
%54 = icmp eq i64 %53, %24
br i1 %54, label %55, label %25
55: ; preds = %25, %12
%56 = phi <2 x i64> [ undef, %12 ], [ %51, %25 ]
%57 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %52, %25 ]
%58 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %12 ], [ %51, %25 ]
%59 = icmp eq i64 %21, 0
br i1 %59, label %72, label %60
60: ; preds = %55, %60
%61 = phi i64 [ %69, %60 ], [ %57, %55 ]
%62 = phi <2 x i64> [ %68, %60 ], [ %58, %55 ]
%63 = phi i64 [ %70, %60 ], [ 0, %55 ]
%64 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %61
%65 = bitcast i16* %64 to <2 x i16>*
%66 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %65
%67 = zext <2 x i16> %66 to <2 x i64>
%68 = add <2 x i64> %62, %67
%69 = add nuw i64 %61, 2
%70 = add i64 %63, 1
%71 = icmp eq i64 %70, %21
br i1 %71, label %72, label %60
72: ; preds = %60, %55
%73 = phi <2 x i64> [ %56, %55 ], [ %68, %60 ]
%74 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %73)
%75 = icmp eq i64 %13, %10
br i1 %75, label %80, label %76
76: ; preds = %4, %72
%77 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %74, %72 ]
%78 = phi i8 [ %1, %4 ], [ %16, %72 ]
%79 = phi i16* [ %0, %4 ], [ %17, %72 ]
br label %83
80: ; preds = %83, %72
%81 = phi i64 [ %74, %72 ], [ %90, %83 ]
%82 = icmp ult i64 %81, 65536
br i1 %82, label %99, label %93
83: ; preds = %76, %83
%84 = phi i64 [ %90, %83 ], [ %77, %76 ]
%85 = phi i8 [ %91, %83 ], [ %78, %76 ]
%86 = phi i16* [ %87, %83 ], [ %79, %76 ]
%87 = getelementptr inbounds i16, i16* %86, i64 1
%88 = load i16, i16* %86
%89 = zext i16 %88 to i64
%90 = add nuw nsw i64 %84, %89
%91 = add nsw i8 %85, -2
%92 = icmp ugt i8 %85, 3
br i1 %92, label %83, label %80
93: ; preds = %80, %93
%94 = phi i64 [ %97, %93 ], [ %81, %80 ]
%95 = ashr i64 %94, 16
%96 = and i64 %94, 65535
%97 = add nsw i64 %96, %95
%98 = icmp ult i64 %97, 65536
br i1 %98, label %99, label %93
99: ; preds = %93, %2, %80
%100 = phi i64 [ %81, %80 ], [ 0, %2 ], [ %97, %93 ]
%101 = trunc i64 %100 to i16
%102 = xor i16 %101, -1
ret i16 %102
}