void decode(unsigned char *out, const unsigned char *in, const int n) {
  int i, k;
  unsigned char tmp;
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    tmp = in[i];
    k = 4 * i;
    out[k++] = (tmp & 3);
    out[k++] = (tmp & 12) >> 2;
    out[k++] = (tmp & 48) >> 4;
    out[k] = (tmp & 192) >> 6;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<decode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11c0 <decode+0xc0>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movzbl -0x1d(%rbp),%eax
and    $0x3,%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
movzbl -0x1d(%rbp),%eax
and    $0xc,%eax
sar    $0x2,%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
movzbl -0x1d(%rbp),%eax
and    $0x30,%eax
sar    $0x4,%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
movzbl -0x1d(%rbp),%eax
and    $0xc0,%eax
sar    $0x6,%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1116 <decode+0x16>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<decode>:
test   %edx,%edx
jle    1204 <decode+0x104>
mov    %edx,%r8d
cmp    $0x10,%edx
jae    1117 <decode+0x17>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11d0 <decode+0xd0>
lea    (%rsi,%r8,1),%rcx
cmp    %rdi,%rcx
jbe    1130 <decode+0x30>
lea    (%rdi,%r8,4),%rcx
cmp    %rsi,%rcx
jbe    1130 <decode+0x30>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11d0 <decode+0xd0>
mov    %r8d,%ecx
and    $0xfffffff0,%ecx
xor    %edx,%edx
movdqa 0xec0(%rip),%xmm0
movdqu (%rsi,%rdx,1),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm2
pand   %xmm0,%xmm2
movdqa %xmm1,%xmm3
psrlw  $0x2,%xmm3
pand   %xmm0,%xmm3
movdqa %xmm1,%xmm4
psrlw  $0x4,%xmm4
pand   %xmm0,%xmm4
psrlw  $0x6,%xmm1
pand   %xmm0,%xmm1
movdqa %xmm4,%xmm5
punpcklbw %xmm1,%xmm5
movdqa %xmm2,%xmm6
punpcklbw %xmm3,%xmm6
movdqa %xmm6,%xmm7
punpcklwd %xmm5,%xmm7
punpckhwd %xmm5,%xmm6
punpckhbw %xmm1,%xmm4
punpckhbw %xmm3,%xmm2
movdqa %xmm2,%xmm1
punpcklwd %xmm4,%xmm1
punpckhwd %xmm4,%xmm2
movdqu %xmm2,0x30(%rdi,%rdx,4)
movdqu %xmm1,0x20(%rdi,%rdx,4)
movdqu %xmm6,0x10(%rdi,%rdx,4)
movdqu %xmm7,(%rdi,%rdx,4)
add    $0x10,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jne    1140 <decode+0x40>
cmp    %r8,%rcx
je     1204 <decode+0x104>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movzbl (%rsi,%rcx,1),%eax
mov    %eax,%edx
and    $0x3,%dl
mov    %dl,(%rdi,%rcx,4)
mov    %eax,%edx
shr    $0x2,%dl
and    $0x3,%dl
mov    %dl,0x1(%rdi,%rcx,4)
mov    %eax,%edx
shr    $0x4,%dl
and    $0x3,%dl
mov    %dl,0x2(%rdi,%rcx,4)
shr    $0x6,%al
mov    %al,0x3(%rdi,%rcx,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r8
jne    11d0 <decode+0xd0>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @decode(i8* %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i8
store i8* %0, i8** %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %10
10: ; preds = %60, %3
%11 = load i32, i32* %7
%12 = load i32, i32* %6
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %63
14: ; preds = %10
%15 = load i8*, i8** %5
%16 = load i32, i32* %7
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %15, i64 %17
%19 = load i8, i8* %18
store i8 %19, i8* %9
%20 = load i32, i32* %7
%21 = mul nsw i32 4, %20
store i32 %21, i32* %8
%22 = load i8, i8* %9
%23 = zext i8 %22 to i32
%24 = and i32 %23, 3
%25 = trunc i32 %24 to i8
%26 = load i8*, i8** %4
%27 = load i32, i32* %8
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %8
%29 = sext i32 %27 to i64
%30 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 %29
store i8 %25, i8* %30
%31 = load i8, i8* %9
%32 = zext i8 %31 to i32
%33 = and i32 %32, 12
%34 = ashr i32 %33, 2
%35 = trunc i32 %34 to i8
%36 = load i8*, i8** %4
%37 = load i32, i32* %8
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %8
%39 = sext i32 %37 to i64
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %36, i64 %39
store i8 %35, i8* %40
%41 = load i8, i8* %9
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = and i32 %42, 48
%44 = ashr i32 %43, 4
%45 = trunc i32 %44 to i8
%46 = load i8*, i8** %4
%47 = load i32, i32* %8
%48 = add nsw i32 %47, 1
store i32 %48, i32* %8
%49 = sext i32 %47 to i64
%50 = getelementptr inbounds i8, i8* %46, i64 %49
store i8 %45, i8* %50
%51 = load i8, i8* %9
%52 = zext i8 %51 to i32
%53 = and i32 %52, 192
%54 = ashr i32 %53, 6
%55 = trunc i32 %54 to i8
%56 = load i8*, i8** %4
%57 = load i32, i32* %8
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i8, i8* %56, i64 %58
store i8 %55, i8* %59
br label %60
60: ; preds = %14
%61 = load i32, i32* %7
%62 = add nsw i32 %61, 1
store i32 %62, i32* %7
br label %10
63: ; preds = %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @decode(i8* nocapture writeonly %0, i8* nocapture %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %4, label %5, label %62
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %2 to i64
%7 = icmp ult i32 %2, 16
br i1 %7, label %40, label %8
8: ; preds = %5
%9 = shl nuw nsw i64 %6, 2
%10 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %9
%11 = getelementptr i8, i8* %1, i64 %6
%12 = icmp ugt i8* %11, %0
%13 = icmp ugt i8* %10, %1
%14 = and i1 %12, %13
br i1 %14, label %40, label %15
15: ; preds = %8
%16 = and i64 %6, 4294967280
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 -3
br label %18
18: ; preds = %18, %15
%19 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %36, %18 ]
%20 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %19
%21 = bitcast i8* %20 to <16 x i8>*
%22 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %21
%23 = shl nsw i64 %19, 2
%24 = and <16 x i8> %22, <i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3>
%25 = lshr <16 x i8> %22, <i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2, i8 2>
%26 = and <16 x i8> %25, <i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3>
%27 = lshr <16 x i8> %22, <i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4, i8 4>
%28 = and <16 x i8> %27, <i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3, i8 3>
%29 = or i64 %23, 3
%30 = lshr <16 x i8> %22, <i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6, i8 6>
%31 = getelementptr inbounds i8, i8* %17, i64 %29
%32 = bitcast i8* %31 to <64 x i8>*
%33 = shufflevector <16 x i8> %24, <16 x i8> %26, <32 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7, i32 8, i32 9, i32 10, i32 11, i32 12, i32 13, i32 14, i32 15, i32 16, i32 17, i32 18, i32 19, i32 20, i32 21, i32 22, i32 23, i32 24, i32 25, i32 26, i32 27, i32 28, i32 29, i32 30, i32 31>
%34 = shufflevector <16 x i8> %28, <16 x i8> %30, <32 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7, i32 8, i32 9, i32 10, i32 11, i32 12, i32 13, i32 14, i32 15, i32 16, i32 17, i32 18, i32 19, i32 20, i32 21, i32 22, i32 23, i32 24, i32 25, i32 26, i32 27, i32 28, i32 29, i32 30, i32 31>
%35 = shufflevector <32 x i8> %33, <32 x i8> %34, <64 x i32> <i32 0, i32 16, i32 32, i32 48, i32 1, i32 17, i32 33, i32 49, i32 2, i32 18, i32 34, i32 50, i32 3, i32 19, i32 35, i32 51, i32 4, i32 20, i32 36, i32 52, i32 5, i32 21, i32 37, i32 53, i32 6, i32 22, i32 38, i32 54, i32 7, i32 23, i32 39, i32 55, i32 8, i32 24, i32 40, i32 56, i32 9, i32 25, i32 41, i32 57, i32 10, i32 26, i32 42, i32 58, i32 11, i32 27, i32 43, i32 59, i32 12, i32 28, i32 44, i32 60, i32 13, i32 29, i32 45, i32 61, i32 14, i32 30, i32 46, i32 62, i32 15, i32 31, i32 47, i32 63>
store <64 x i8> %35, <64 x i8>* %32
%36 = add nuw i64 %19, 16
%37 = icmp eq i64 %36, %16
br i1 %37, label %38, label %18
38: ; preds = %18
%39 = icmp eq i64 %16, %6
br i1 %39, label %62, label %40
40: ; preds = %8, %5, %38
%41 = phi i64 [ 0, %8 ], [ 0, %5 ], [ %16, %38 ]
br label %42
42: ; preds = %40, %42
%43 = phi i64 [ %60, %42 ], [ %41, %40 ]
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %43
%45 = load i8, i8* %44
%46 = shl nsw i64 %43, 2
%47 = and i8 %45, 3
%48 = or i64 %46, 1
%49 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %46
store i8 %47, i8* %49
%50 = lshr i8 %45, 2
%51 = and i8 %50, 3
%52 = or i64 %46, 2
%53 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %48
store i8 %51, i8* %53
%54 = lshr i8 %45, 4
%55 = and i8 %54, 3
%56 = or i64 %46, 3
%57 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %52
store i8 %55, i8* %57
%58 = lshr i8 %45, 6
%59 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %56
store i8 %58, i8* %59
%60 = add nuw nsw i64 %43, 1
%61 = icmp eq i64 %60, %6
br i1 %61, label %62, label %42
62: ; preds = %42, %38, %3
ret void
}