void base_w(int *output, const int out_len, const unsigned char *input) {
  int in = 0;
  int out = 0;
  unsigned char total;
  int bits = 0;
  int consumed;
  for (consumed = 0; consumed < out_len; consumed++) {
    if (bits == 0) {
      total = input[in];
      in++;
      bits += 8;
    }
    bits -= 4;
    output[out] = (total >> bits) & (16 - 1);
    out++;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<base_w>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1198 <base_w+0x98>
cmpl   $0x0,-0x28(%rbp)
jne    1161 <base_w+0x61>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x8,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
sub    $0x4,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
movzbl -0x21(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%ecx
sar    %cl,%edx
and    $0xf,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    112b <base_w+0x2b>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<base_w>:
test   %esi,%esi
jle    1138 <base_w+0x38>
mov    %esi,%r8d
cmp    $0x1,%esi
jne    1139 <base_w+0x39>
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
xor    %r11d,%r11d
test   $0x1,%r8b
je     1138 <base_w+0x38>
test   %ecx,%ecx
jne    1129 <base_w+0x29>
movslq %r11d,%rcx
mov    (%rdx,%rcx,1),%r9b
mov    $0x8,%ecx
movzbl %r9b,%edx
add    $0xfc,%cl
shr    %cl,%edx
and    $0xf,%edx
mov    %edx,(%rdi,%rax,4)
ret
mov    %r8d,%r10d
and    $0xfffffffe,%r10d
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
xor    %r11d,%r11d
jmp    1169 <base_w+0x69>
nopl   0x0(%rax)
add    $0xfffffffc,%ecx
movzbl %r9b,%esi
shr    %cl,%esi
and    $0xf,%esi
mov    %esi,0x4(%rdi,%rax,4)
add    $0x2,%rax
cmp    %rax,%r10
je     1113 <base_w+0x13>
test   %ecx,%ecx
jne    117e <base_w+0x7e>
movslq %r11d,%r11
movzbl (%rdx,%r11,1),%r9d
add    $0x1,%r11d
mov    $0x8,%ecx
add    $0xfffffffc,%ecx
movzbl %r9b,%esi
shr    %cl,%esi
and    $0xf,%esi
mov    %esi,(%rdi,%rax,4)
test   %ecx,%ecx
jne    1150 <base_w+0x50>
movslq %r11d,%r11
movzbl (%rdx,%r11,1),%r9d
add    $0x1,%r11d
mov    $0x8,%ecx
jmp    1150 <base_w+0x50>

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

LLVM IR (-O2):
define void @base_w(i32* nocapture writeonly %0, i32 %1, i8* nocapture %2) {
%4 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %4, label %5, label %71
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %1 to i64
%7 = and i64 %6, 1
%8 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %8, label %51, label %9
9: ; preds = %5
%10 = and i64 %6, 4294967294
br label %11
11: ; preds = %39, %9
%12 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %48, %39 ]
%13 = phi i32 [ 0, %9 ], [ %43, %39 ]
%14 = phi i8 [ undef, %9 ], [ %41, %39 ]
%15 = phi i32 [ 0, %9 ], [ %40, %39 ]
%16 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %49, %39 ]
%17 = icmp eq i32 %13, 0
br i1 %17, label %18, label %23
18: ; preds = %11
%19 = sext i32 %15 to i64
%20 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %19
%21 = load i8, i8* %20
%22 = add nsw i32 %15, 1
br label %23
23: ; preds = %18, %11
%24 = phi i32 [ %22, %18 ], [ %15, %11 ]
%25 = phi i8 [ %21, %18 ], [ %14, %11 ]
%26 = phi i32 [ 8, %18 ], [ %13, %11 ]
%27 = add nsw i32 %26, -4
%28 = zext i8 %25 to i32
%29 = lshr i32 %28, %27
%30 = and i32 %29, 15
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %12
store i32 %30, i32* %31
%32 = or i64 %12, 1
%33 = icmp eq i32 %27, 0
br i1 %33, label %34, label %39
34: ; preds = %23
%35 = sext i32 %24 to i64
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %35
%37 = load i8, i8* %36
%38 = add nsw i32 %24, 1
br label %39
39: ; preds = %34, %23
%40 = phi i32 [ %38, %34 ], [ %24, %23 ]
%41 = phi i8 [ %37, %34 ], [ %25, %23 ]
%42 = phi i32 [ 8, %34 ], [ %27, %23 ]
%43 = add nsw i32 %42, -4
%44 = zext i8 %41 to i32
%45 = lshr i32 %44, %43
%46 = and i32 %45, 15
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
store i32 %46, i32* %47
%48 = add nuw nsw i64 %12, 2
%49 = add i64 %16, 2
%50 = icmp eq i64 %49, %10
br i1 %50, label %51, label %11
51: ; preds = %39, %5
%52 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %48, %39 ]
%53 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %43, %39 ]
%54 = phi i8 [ undef, %5 ], [ %41, %39 ]
%55 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %40, %39 ]
%56 = icmp eq i64 %7, 0
br i1 %56, label %71, label %57
57: ; preds = %51
%58 = icmp eq i32 %53, 0
br i1 %58, label %59, label %63
59: ; preds = %57
%60 = sext i32 %55 to i64
%61 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %60
%62 = load i8, i8* %61
br label %63
63: ; preds = %59, %57
%64 = phi i8 [ %62, %59 ], [ %54, %57 ]
%65 = phi i32 [ 8, %59 ], [ %53, %57 ]
%66 = add nsw i32 %65, -4
%67 = zext i8 %64 to i32
%68 = lshr i32 %67, %66
%69 = and i32 %68, 15
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %52
store i32 %69, i32* %70
br label %71
71: ; preds = %63, %51, %3
ret void
}