int count_dirty_bits_byte(char byte, int num_bits) {
  int num = 0;
  switch (num_bits) {
  case 8:
    if (byte & 128)
      num++;
  case 7:
    if (byte & 64)
      num++;
  case 6:
    if (byte & 32)
      num++;
  case 5:
    if (byte & 16)
      num++;
  case 4:
    if (byte & 8)
      num++;
  case 3:
    if (byte & 4)
      num++;
  case 2:
    if (byte & 2)
      num++;
  case 1:
    if (byte & 1)
      num++;
  default:
    break;
  }
  return num;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<count_dirty_bits_byte>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %dil,%al
mov    %al,-0x1(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,%ecx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
sub    $0x7,%eax
ja     122f <count_dirty_bits_byte+0x12f>
mov    -0x18(%rbp),%rax
lea    0xecc(%rip),%rcx
movslq (%rcx,%rax,4),%rax
add    %rcx,%rax
jmp    *%rax
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x80,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1158 <count_dirty_bits_byte+0x58>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    115d <count_dirty_bits_byte+0x5d>
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x40,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1176 <count_dirty_bits_byte+0x76>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    117b <count_dirty_bits_byte+0x7b>
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x20,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1194 <count_dirty_bits_byte+0x94>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1199 <count_dirty_bits_byte+0x99>
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x10,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     11b2 <count_dirty_bits_byte+0xb2>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    11b7 <count_dirty_bits_byte+0xb7>
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x8,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     11d0 <count_dirty_bits_byte+0xd0>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    11d5 <count_dirty_bits_byte+0xd5>
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x4,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     11ee <count_dirty_bits_byte+0xee>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    11f3 <count_dirty_bits_byte+0xf3>
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x2,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     120c <count_dirty_bits_byte+0x10c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1211 <count_dirty_bits_byte+0x111>
movsbl -0x1(%rbp),%eax
and    $0x1,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     122a <count_dirty_bits_byte+0x12a>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    122f <count_dirty_bits_byte+0x12f>
jmp    1234 <count_dirty_bits_byte+0x134>
mov    -0xc(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<count_dirty_bits_byte>:
xor    %eax,%eax
add    $0xffffffff,%esi
cmp    $0x7,%esi
ja     1179 <count_dirty_bits_byte+0x79>
lea    0xeef(%rip),%rcx
movslq (%rcx,%rsi,4),%rdx
add    %rcx,%rdx
jmp    *%rdx
mov    %edi,%eax
shr    $0x7,%al
movzbl %al,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0x6,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0x5,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0x4,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0x3,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0x2,%cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    %cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
add    %ecx,%eax
and    $0x1,%dil
movzbl %dil,%ecx
add    %ecx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @count_dirty_bits_byte(i8 signext %0, i32 %1) {
%3 = alloca i8
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i8 %0, i8* %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
%6 = load i32, i32* %4
switch i32 %6, label %79 [
i32 8, label %7
i32 7, label %16
i32 6, label %25
i32 5, label %34
i32 4, label %43
i32 3, label %52
i32 2, label %61
i32 1, label %70
]
7: ; preds = %2
%8 = load i8, i8* %3
%9 = sext i8 %8 to i32
%10 = and i32 %9, 128
%11 = icmp ne i32 %10, 0
br i1 %11, label %12, label %15
12: ; preds = %7
%13 = load i32, i32* %5
%14 = add nsw i32 %13, 1
store i32 %14, i32* %5
br label %15
15: ; preds = %12, %7
br label %16
16: ; preds = %2, %15
%17 = load i8, i8* %3
%18 = sext i8 %17 to i32
%19 = and i32 %18, 64
%20 = icmp ne i32 %19, 0
br i1 %20, label %21, label %24
21: ; preds = %16
%22 = load i32, i32* %5
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %5
br label %24
24: ; preds = %21, %16
br label %25
25: ; preds = %2, %24
%26 = load i8, i8* %3
%27 = sext i8 %26 to i32
%28 = and i32 %27, 32
%29 = icmp ne i32 %28, 0
br i1 %29, label %30, label %33
30: ; preds = %25
%31 = load i32, i32* %5
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %5
br label %33
33: ; preds = %30, %25
br label %34
34: ; preds = %2, %33
%35 = load i8, i8* %3
%36 = sext i8 %35 to i32
%37 = and i32 %36, 16
%38 = icmp ne i32 %37, 0
br i1 %38, label %39, label %42
39: ; preds = %34
%40 = load i32, i32* %5
%41 = add nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %5
br label %42
42: ; preds = %39, %34
br label %43
43: ; preds = %2, %42
%44 = load i8, i8* %3
%45 = sext i8 %44 to i32
%46 = and i32 %45, 8
%47 = icmp ne i32 %46, 0
br i1 %47, label %48, label %51
48: ; preds = %43
%49 = load i32, i32* %5
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %5
br label %51
51: ; preds = %48, %43
br label %52
52: ; preds = %2, %51
%53 = load i8, i8* %3
%54 = sext i8 %53 to i32
%55 = and i32 %54, 4
%56 = icmp ne i32 %55, 0
br i1 %56, label %57, label %60
57: ; preds = %52
%58 = load i32, i32* %5
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %5
br label %60
60: ; preds = %57, %52
br label %61
61: ; preds = %2, %60
%62 = load i8, i8* %3
%63 = sext i8 %62 to i32
%64 = and i32 %63, 2
%65 = icmp ne i32 %64, 0
br i1 %65, label %66, label %69
66: ; preds = %61
%67 = load i32, i32* %5
%68 = add nsw i32 %67, 1
store i32 %68, i32* %5
br label %69
69: ; preds = %66, %61
br label %70
70: ; preds = %2, %69
%71 = load i8, i8* %3
%72 = sext i8 %71 to i32
%73 = and i32 %72, 1
%74 = icmp ne i32 %73, 0
br i1 %74, label %75, label %78
75: ; preds = %70
%76 = load i32, i32* %5
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %5
br label %78
78: ; preds = %75, %70
br label %79
79: ; preds = %2, %78
br label %80
80: ; preds = %79
%81 = load i32, i32* %5
ret i32 %81
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @count_dirty_bits_byte(i8 signext %0, i32 %1) {
switch i32 %1, label %47 [
i32 8, label %3
i32 7, label %6
i32 6, label %12
i32 5, label %18
i32 4, label %24
i32 3, label %30
i32 2, label %36
i32 1, label %42
]
3: ; preds = %2
%4 = lshr i8 %0, 7
%5 = zext i8 %4 to i32
br label %6
6: ; preds = %3, %2
%7 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %5, %3 ]
%8 = lshr i8 %0, 6
%9 = and i8 %8, 1
%10 = zext i8 %9 to i32
%11 = add nuw nsw i32 %7, %10
br label %12
12: ; preds = %6, %2
%13 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %11, %6 ]
%14 = lshr i8 %0, 5
%15 = and i8 %14, 1
%16 = zext i8 %15 to i32
%17 = add nuw nsw i32 %13, %16
br label %18
18: ; preds = %12, %2
%19 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %17, %12 ]
%20 = lshr i8 %0, 4
%21 = and i8 %20, 1
%22 = zext i8 %21 to i32
%23 = add nuw nsw i32 %19, %22
br label %24
24: ; preds = %18, %2
%25 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %23, %18 ]
%26 = lshr i8 %0, 3
%27 = and i8 %26, 1
%28 = zext i8 %27 to i32
%29 = add nuw nsw i32 %25, %28
br label %30
30: ; preds = %24, %2
%31 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %29, %24 ]
%32 = lshr i8 %0, 2
%33 = and i8 %32, 1
%34 = zext i8 %33 to i32
%35 = add nuw nsw i32 %31, %34
br label %36
36: ; preds = %30, %2
%37 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %35, %30 ]
%38 = lshr i8 %0, 1
%39 = and i8 %38, 1
%40 = zext i8 %39 to i32
%41 = add nuw nsw i32 %37, %40
br label %42
42: ; preds = %36, %2
%43 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %41, %36 ]
%44 = and i8 %0, 1
%45 = zext i8 %44 to i32
%46 = add nuw nsw i32 %43, %45
br label %47
47: ; preds = %42, %2
%48 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %46, %42 ]
ret i32 %48
}