unsigned short checksum(unsigned short *addr, int len) {
  register int left = len;
  register unsigned short *curr = addr;
  register int sum = 0;
  unsigned short cksum = 0;
  while (left > 1) {
    sum += *curr++;
    left -= 2;
  }
  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
  sum += (sum >> 16);
  cksum = ~sum;
  return cksum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<checksum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movw   $0x0,-0x1e(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x10(%rbp)
jle    1156 <checksum+0x56>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x2,%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
movzwl (%rax),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1126 <checksum+0x26>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sar    $0x10,%eax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
and    $0xffff,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sar    $0x10,%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
xor    $0xffffffff,%eax
mov    %ax,-0x1e(%rbp)
movzwl -0x1e(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<checksum>:
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x2,%esi
jl     1211 <checksum+0x111>
xor    %ecx,%ecx
mov    %esi,%eax
sub    $0x3,%eax
cmovb  %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
cmp    $0xe,%eax
jb     11ef <checksum+0xef>
shr    %eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,%r8d
and    $0xfffffff8,%r8d
lea    -0x8(%r8),%rcx
mov    %rcx,%r9
shr    $0x3,%r9
add    $0x1,%r9
test   %rcx,%rcx
je     1225 <checksum+0x125>
mov    %r9,%rdx
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
pxor   %xmm2,%xmm2
xor    %ecx,%ecx
pxor   %xmm0,%xmm0
pxor   %xmm1,%xmm1
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movq   (%rdi,%rcx,2),%xmm3
movq   0x8(%rdi,%rcx,2),%xmm4
punpcklwd %xmm2,%xmm3
paddd  %xmm0,%xmm3
punpcklwd %xmm2,%xmm4
paddd  %xmm1,%xmm4
movq   0x10(%rdi,%rcx,2),%xmm0
movq   0x18(%rdi,%rcx,2),%xmm1
punpcklwd %xmm2,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm0
punpcklwd %xmm2,%xmm1
paddd  %xmm4,%xmm1
add    $0x10,%rcx
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    1160 <checksum+0x60>
test   $0x1,%r9b
je     11c6 <checksum+0xc6>
movq   (%rdi,%rcx,2),%xmm2
movq   0x8(%rdi,%rcx,2),%xmm3
pxor   %xmm4,%xmm4
punpcklwd %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm0
punpcklwd %xmm4,%xmm3
paddd  %xmm3,%xmm1
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%ecx
cmp    %rax,%r8
je     1211 <checksum+0x111>
lea    (%rdi,%r8,2),%rdi
sub    %r8d,%esi
sub    %r8d,%esi
add    $0x2,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movzwl (%rdi),%eax
add    $0x2,%rdi
add    %eax,%ecx
add    $0xfffffffe,%esi
cmp    $0x3,%esi
ja     1200 <checksum+0x100>
mov    %ecx,%eax
shr    $0x10,%eax
movzwl %cx,%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,%eax
shr    $0x10,%eax
add    %ecx,%eax
not    %eax
ret
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %ecx,%ecx
pxor   %xmm1,%xmm1
test   $0x1,%r9b
jne    11a7 <checksum+0xa7>
jmp    11c6 <checksum+0xc6>

LLVM IR (-O0):
define zeroext i16 @checksum(i16* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i16*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i16*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i16
store i16* %0, i16** %3
store i32 %1, i32* %4
%9 = load i32, i32* %4
store i32 %9, i32* %5
%10 = load i16*, i16** %3
store i16* %10, i16** %6
store i32 0, i32* %7
store i16 0, i16* %8
br label %11
11: ; preds = %14, %2
%12 = load i32, i32* %5
%13 = icmp sgt i32 %12, 1
br i1 %13, label %14, label %23
14: ; preds = %11
%15 = load i16*, i16** %6
%16 = getelementptr inbounds i16, i16* %15, i32 1
store i16* %16, i16** %6
%17 = load i16, i16* %15
%18 = zext i16 %17 to i32
%19 = load i32, i32* %7
%20 = add nsw i32 %19, %18
store i32 %20, i32* %7
%21 = load i32, i32* %5
%22 = sub nsw i32 %21, 2
store i32 %22, i32* %5
br label %11
23: ; preds = %11
%24 = load i32, i32* %7
%25 = ashr i32 %24, 16
%26 = load i32, i32* %7
%27 = and i32 %26, 65535
%28 = add nsw i32 %25, %27
store i32 %28, i32* %7
%29 = load i32, i32* %7
%30 = ashr i32 %29, 16
%31 = load i32, i32* %7
%32 = add nsw i32 %31, %30
store i32 %32, i32* %7
%33 = load i32, i32* %7
%34 = xor i32 %33, -1
%35 = trunc i32 %34 to i16
store i16 %35, i16* %8
%36 = load i16, i16* %8
ret i16 %36
}

LLVM IR (-O2):
define zeroext i16 @checksum(i16* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %92
4: ; preds = %2
%5 = add i32 %1, 1
%6 = call i32 @llvm.umin.i32(i32 %1, i32 3)
%7 = sub i32 %5, %6
%8 = lshr i32 %7, 1
%9 = add nuw i32 %8, 1
%10 = zext i32 %9 to i64
%11 = icmp ult i32 %7, 14
br i1 %11, label %78, label %12
12: ; preds = %4
%13 = and i64 %10, 4294967288
%14 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %13
%15 = trunc i64 %13 to i32
%16 = mul i32 %15, -2
%17 = add i32 %16, %1
%18 = add nsw i64 %13, -8
%19 = lshr exact i64 %18, 3
%20 = add nuw nsw i64 %19, 1
%21 = and i64 %20, 1
%22 = icmp eq i64 %18, 0
br i1 %22, label %54, label %23
23: ; preds = %12
%24 = and i64 %20, 4611686018427387902
br label %25
25: ; preds = %25, %23
%26 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %51, %25 ]
%27 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %23 ], [ %49, %25 ]
%28 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %23 ], [ %50, %25 ]
%29 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %52, %25 ]
%30 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %26
%31 = bitcast i16* %30 to <4 x i16>*
%32 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %31
%33 = getelementptr i16, i16* %30, i64 4
%34 = bitcast i16* %33 to <4 x i16>*
%35 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %34
%36 = zext <4 x i16> %32 to <4 x i32>
%37 = zext <4 x i16> %35 to <4 x i32>
%38 = add <4 x i32> %27, %36
%39 = add <4 x i32> %28, %37
%40 = or i64 %26, 8
%41 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %40
%42 = bitcast i16* %41 to <4 x i16>*
%43 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %42
%44 = getelementptr i16, i16* %41, i64 4
%45 = bitcast i16* %44 to <4 x i16>*
%46 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %45
%47 = zext <4 x i16> %43 to <4 x i32>
%48 = zext <4 x i16> %46 to <4 x i32>
%49 = add <4 x i32> %38, %47
%50 = add <4 x i32> %39, %48
%51 = add nuw i64 %26, 16
%52 = add i64 %29, 2
%53 = icmp eq i64 %52, %24
br i1 %53, label %54, label %25
54: ; preds = %25, %12
%55 = phi <4 x i32> [ undef, %12 ], [ %49, %25 ]
%56 = phi <4 x i32> [ undef, %12 ], [ %50, %25 ]
%57 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %51, %25 ]
%58 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %12 ], [ %49, %25 ]
%59 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %12 ], [ %50, %25 ]
%60 = icmp eq i64 %21, 0
br i1 %60, label %72, label %61
61: ; preds = %54
%62 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %57
%63 = bitcast i16* %62 to <4 x i16>*
%64 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %63
%65 = getelementptr i16, i16* %62, i64 4
%66 = bitcast i16* %65 to <4 x i16>*
%67 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %66
%68 = zext <4 x i16> %64 to <4 x i32>
%69 = zext <4 x i16> %67 to <4 x i32>
%70 = add <4 x i32> %58, %68
%71 = add <4 x i32> %59, %69
br label %72
72: ; preds = %54, %61
%73 = phi <4 x i32> [ %55, %54 ], [ %70, %61 ]
%74 = phi <4 x i32> [ %56, %54 ], [ %71, %61 ]
%75 = add <4 x i32> %74, %73
%76 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %75)
%77 = icmp eq i64 %13, %10
br i1 %77, label %92, label %78
78: ; preds = %4, %72
%79 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %76, %72 ]
%80 = phi i16* [ %0, %4 ], [ %14, %72 ]
%81 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %17, %72 ]
br label %82
82: ; preds = %78, %82
%83 = phi i32 [ %89, %82 ], [ %79, %78 ]
%84 = phi i16* [ %86, %82 ], [ %80, %78 ]
%85 = phi i32 [ %90, %82 ], [ %81, %78 ]
%86 = getelementptr inbounds i16, i16* %84, i64 1
%87 = load i16, i16* %84
%88 = zext i16 %87 to i32
%89 = add nuw nsw i32 %83, %88
%90 = add nsw i32 %85, -2
%91 = icmp ugt i32 %85, 3
br i1 %91, label %82, label %92
92: ; preds = %82, %72, %2
%93 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %76, %72 ], [ %89, %82 ]
%94 = lshr i32 %93, 16
%95 = and i32 %93, 65535
%96 = add nuw nsw i32 %94, %95
%97 = lshr i32 %96, 16
%98 = add nuw nsw i32 %97, %96
%99 = trunc i32 %98 to i16
%100 = xor i16 %99, -1
ret i16 %100
}