unsigned calc_compensation(int k) {
  int int_bit_count = sizeof(int) * 8;
  unsigned compensation = 1;
  for (int i = 0; i < k; i++) {
    compensation *= 2;
  }
  return (compensation - 1) << (int_bit_count - k);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<calc_compensation>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movl   $0x20,-0x8(%rbp)
movl   $0x1,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    113f <calc_compensation+0x3f>
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    111c <calc_compensation+0x1c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    -0x4(%rbp),%ecx
shl    %cl,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<calc_compensation>:
mov    %edi,%ecx
test   %edi,%edi
jle    111a <calc_compensation+0x1a>
lea    -0x1(%rcx),%eax
mov    %ecx,%edx
and    $0x7,%edx
cmp    $0x7,%eax
jae    111e <calc_compensation+0x1e>
mov    $0x1,%eax
jmp    1138 <calc_compensation+0x38>
xor    %eax,%eax
jmp    114a <calc_compensation+0x4a>
mov    %ecx,%esi
and    $0xfffffff8,%esi
mov    $0x1,%eax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
shl    $0x8,%eax
add    $0xfffffff8,%esi
jne    1130 <calc_compensation+0x30>
test   %edx,%edx
je     1147 <calc_compensation+0x47>
nopl   0x0(%rax)
add    %eax,%eax
add    $0xffffffff,%edx
jne    1140 <calc_compensation+0x40>
add    $0xffffffff,%eax
neg    %cl
shl    %cl,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @calc_compensation(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i32 32, i32* %3
store i32 1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
br label %6
6: ; preds = %13, %1
%7 = load i32, i32* %5
%8 = load i32, i32* %2
%9 = icmp slt i32 %7, %8
br i1 %9, label %10, label %16
10: ; preds = %6
%11 = load i32, i32* %4
%12 = mul i32 %11, 2
store i32 %12, i32* %4
br label %13
13: ; preds = %10
%14 = load i32, i32* %5
%15 = add nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %5
br label %6
16: ; preds = %6
%17 = load i32, i32* %4
%18 = sub i32 %17, 1
%19 = load i32, i32* %3
%20 = load i32, i32* %2
%21 = sub nsw i32 %19, %20
%22 = shl i32 %18, %21
ret i32 %22
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @calc_compensation(i32 %0) {
%2 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %2, label %3, label %22
3: ; preds = %1
%4 = add i32 %0, -1
%5 = and i32 %0, 7
%6 = icmp ult i32 %4, 7
br i1 %6, label %9, label %7
7: ; preds = %3
%8 = and i32 %0, -8
br label %26
9: ; preds = %26, %3
%10 = phi i32 [ undef, %3 ], [ %29, %26 ]
%11 = phi i32 [ 1, %3 ], [ %29, %26 ]
%12 = icmp eq i32 %5, 0
br i1 %12, label %19, label %13
13: ; preds = %9, %13
%14 = phi i32 [ %16, %13 ], [ %11, %9 ]
%15 = phi i32 [ %17, %13 ], [ 0, %9 ]
%16 = shl i32 %14, 1
%17 = add i32 %15, 1
%18 = icmp eq i32 %17, %5
br i1 %18, label %19, label %13
19: ; preds = %13, %9
%20 = phi i32 [ %10, %9 ], [ %16, %13 ]
%21 = add i32 %20, -1
br label %22
22: ; preds = %19, %1
%23 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %21, %19 ]
%24 = sub nsw i32 32, %0
%25 = shl i32 %23, %24
ret i32 %25
26: ; preds = %26, %7
%27 = phi i32 [ 1, %7 ], [ %29, %26 ]
%28 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %30, %26 ]
%29 = shl i32 %27, 8
%30 = add i32 %28, 8
%31 = icmp eq i32 %30, %8
br i1 %31, label %9, label %26
}