unsigned long nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort(unsigned long arg) {
  unsigned long pos = 0;
  unsigned long res = 0;
  for (int i = 0; i < 16; i++) {
    unsigned long n = arg & 0xf;
    unsigned long n_pos = (pos >> (n * 4)) & 0xf;
    unsigned long mask = 0xffffffffffffffff << (n_pos * 4);
    res = (res & mask) << 4 | n << (n_pos * 4) | (res & ~mask);
    pos += 0x1111111111111111 << (n * 4);
    arg >>= 4;
  }
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movq   $0x0,-0x10(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x10,-0x1c(%rbp)
jge    11d0 <nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort+0xd0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
and    $0xf,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
shr    %cl,%rax
and    $0xf,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
mov    $0xffffffffffffffff,%rax
shl    %cl,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
and    -0x38(%rbp),%rax
shl    $0x4,%rax
mov    -0x28(%rbp),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
or     %rcx,%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
xor    $0xffffffffffffffff,%rdx
and    %rdx,%rcx
or     %rcx,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
movabs $0x1111111111111111,%rax
11 11 11
shl    %cl,%rax
add    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    111f <nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort+0x1f>
mov    -0x18(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort>:
push   %r14
push   %rbx
mov    $0x10,%r9d
xor    %r11d,%r11d
movabs $0x1111111111111111,%r10
11 11 11
xor    %eax,%eax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,%r14d
and    $0xf,%r14d
lea    0x0(,%r14,4),%r8d
mov    %r11,%rsi
mov    %r8d,%ecx
shr    %cl,%rsi
shl    $0x2,%esi
mov    $0xffffffffffffffff,%rbx
mov    %esi,%ecx
shl    %cl,%rbx
mov    %rbx,%rdx
shl    %cl,%r14
and    %rax,%rdx
shl    $0x4,%rdx
not    %rbx
and    %rax,%rbx
or     %r14,%rbx
mov    %rbx,%rax
mov    %r10,%rsi
mov    %r8d,%ecx
shl    %cl,%rsi
or     %rdx,%rax
add    %rsi,%r11
shr    $0x4,%rdi
add    $0xffffffff,%r9d
jne    1120 <nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort+0x20>
pop    %rbx
pop    %r14
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
%5 = alloca i32
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
store i64 0, i64* %3
store i64 0, i64* %4
store i32 0, i32* %5
br label %9
9: ; preds = %44, %1
%10 = load i32, i32* %5
%11 = icmp slt i32 %10, 16
br i1 %11, label %12, label %47
12: ; preds = %9
%13 = load i64, i64* %2
%14 = and i64 %13, 15
store i64 %14, i64* %6
%15 = load i64, i64* %3
%16 = load i64, i64* %6
%17 = mul i64 %16, 4
%18 = lshr i64 %15, %17
%19 = and i64 %18, 15
store i64 %19, i64* %7
%20 = load i64, i64* %7
%21 = mul i64 %20, 4
%22 = shl i64 -1, %21
store i64 %22, i64* %8
%23 = load i64, i64* %4
%24 = load i64, i64* %8
%25 = and i64 %23, %24
%26 = shl i64 %25, 4
%27 = load i64, i64* %6
%28 = load i64, i64* %7
%29 = mul i64 %28, 4
%30 = shl i64 %27, %29
%31 = or i64 %26, %30
%32 = load i64, i64* %4
%33 = load i64, i64* %8
%34 = xor i64 %33, -1
%35 = and i64 %32, %34
%36 = or i64 %31, %35
store i64 %36, i64* %4
%37 = load i64, i64* %6
%38 = mul i64 %37, 4
%39 = shl i64 1229782938247303441, %38
%40 = load i64, i64* %3
%41 = add i64 %40, %39
store i64 %41, i64* %3
%42 = load i64, i64* %2
%43 = lshr i64 %42, 4
store i64 %43, i64* %2
br label %44
44: ; preds = %12
%45 = load i32, i32* %5
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %5
br label %9
47: ; preds = %9
%48 = load i64, i64* %4
ret i64 %48
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @nibble_sort_word_mkbosmans_insertionsort(i64 %0) {
br label %3
2: ; preds = %3
ret i64 %20
3: ; preds = %1, %3
%4 = phi i64 [ %0, %1 ], [ %23, %3 ]
%5 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %22, %3 ]
%6 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %20, %3 ]
%7 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %24, %3 ]
%8 = and i64 %4, 15
%9 = shl nuw nsw i64 %8, 2
%10 = lshr i64 %5, %9
%11 = shl i64 %10, 2
%12 = and i64 %11, 60
%13 = shl nsw i64 -1, %12
%14 = and i64 %13, %6
%15 = shl i64 %14, 4
%16 = shl nuw i64 %8, %12
%17 = xor i64 %13, -1
%18 = and i64 %6, %17
%19 = or i64 %18, %16
%20 = or i64 %19, %15
%21 = shl i64 1229782938247303441, %9
%22 = add i64 %21, %5
%23 = lshr i64 %4, 4
%24 = add nuw nsw i32 %7, 1
%25 = icmp eq i32 %24, 16
br i1 %25, label %2, label %3
}