unsigned short csum(unsigned short *buf, unsigned long nwords) {
  unsigned long sum = 0;
  unsigned long i;
  for (i = 0; i < nwords; i++) {
    sum += buf[i];
  }
  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
  sum += (sum >> 16);
  return (unsigned short)(~sum);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<csum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    114f <csum+0x4f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
movzwl (%rax,%rcx,2),%eax
add    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    111c <csum+0x1c>
mov    -0x18(%rbp),%rax
shr    $0x10,%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
and    $0xffff,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
shr    $0x10,%rax
add    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
xor    $0xffffffffffffffff,%rax
movzwl %ax,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<csum>:
test   %rsi,%rsi
je     1114 <csum+0x14>
cmp    $0x4,%rsi
jae    111b <csum+0x1b>
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
jmp    11f0 <csum+0xf0>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1200 <csum+0x100>
mov    %rsi,%rax
and    $0xfffffffffffffffc,%rax
lea    -0x4(%rax),%rcx
mov    %rcx,%r8
shr    $0x2,%r8
add    $0x1,%r8
test   %rcx,%rcx
je     1216 <csum+0x116>
mov    %r8,%rcx
and    $0xfffffffffffffffe,%rcx
pxor   %xmm2,%xmm2
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm0,%xmm0
pxor   %xmm1,%xmm1
nop
movd   (%rdi,%rdx,2),%xmm3
movd   0x4(%rdi,%rdx,2),%xmm4
punpcklwd %xmm2,%xmm3
punpckldq %xmm2,%xmm3
paddq  %xmm0,%xmm3
punpcklwd %xmm2,%xmm4
punpckldq %xmm2,%xmm4
paddq  %xmm1,%xmm4
movd   0x8(%rdi,%rdx,2),%xmm0
movd   0xc(%rdi,%rdx,2),%xmm1
punpcklwd %xmm2,%xmm0
punpckldq %xmm2,%xmm0
paddq  %xmm3,%xmm0
punpcklwd %xmm2,%xmm1
punpckldq %xmm2,%xmm1
paddq  %xmm4,%xmm1
add    $0x8,%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%rcx
jne    1150 <csum+0x50>
test   $0x1,%r8b
je     11ce <csum+0xce>
movd   (%rdi,%rdx,2),%xmm2
movd   0x4(%rdi,%rdx,2),%xmm3
pxor   %xmm4,%xmm4
punpcklwd %xmm4,%xmm2
punpckldq %xmm4,%xmm2
paddq  %xmm2,%xmm0
punpcklwd %xmm4,%xmm3
punpckldq %xmm4,%xmm3
paddq  %xmm3,%xmm1
paddq  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%rcx
cmp    %rsi,%rax
je     1200 <csum+0x100>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movzwl (%rdi,%rax,2),%edx
add    %rdx,%rcx
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%rsi
jne    11f0 <csum+0xf0>
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x10,%rdx
movzwl %cx,%eax
add    %eax,%edx
mov    %edx,%eax
shr    $0x10,%eax
add    %edx,%eax
not    %eax
ret
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm1,%xmm1
test   $0x1,%r8b
jne    11a7 <csum+0xa7>
jmp    11ce <csum+0xce>

LLVM IR (-O0):
define zeroext i16 @csum(i16* %0, i64 %1) {
%3 = alloca i16*
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
store i16* %0, i16** %3
store i64 %1, i64* %4
store i64 0, i64* %5
store i64 0, i64* %6
br label %7
7: ; preds = %19, %2
%8 = load i64, i64* %6
%9 = load i64, i64* %4
%10 = icmp ult i64 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %22
11: ; preds = %7
%12 = load i16*, i16** %3
%13 = load i64, i64* %6
%14 = getelementptr inbounds i16, i16* %12, i64 %13
%15 = load i16, i16* %14
%16 = zext i16 %15 to i64
%17 = load i64, i64* %5
%18 = add i64 %17, %16
store i64 %18, i64* %5
br label %19
19: ; preds = %11
%20 = load i64, i64* %6
%21 = add i64 %20, 1
store i64 %21, i64* %6
br label %7
22: ; preds = %7
%23 = load i64, i64* %5
%24 = lshr i64 %23, 16
%25 = load i64, i64* %5
%26 = and i64 %25, 65535
%27 = add i64 %24, %26
store i64 %27, i64* %5
%28 = load i64, i64* %5
%29 = lshr i64 %28, 16
%30 = load i64, i64* %5
%31 = add i64 %30, %29
store i64 %31, i64* %5
%32 = load i64, i64* %5
%33 = xor i64 %32, -1
%34 = trunc i64 %33 to i16
ret i16 %34
}

LLVM IR (-O2):
define zeroext i16 @csum(i16* nocapture %0, i64 %1) {
%3 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %3, label %80, label %4
4: ; preds = %2
%5 = icmp ult i64 %1, 4
br i1 %5, label %68, label %6
6: ; preds = %4
%7 = and i64 %1, -4
%8 = add i64 %7, -4
%9 = lshr exact i64 %8, 2
%10 = add nuw nsw i64 %9, 1
%11 = and i64 %10, 1
%12 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %12, label %44, label %13
13: ; preds = %6
%14 = and i64 %10, 9223372036854775806
br label %15
15: ; preds = %15, %13
%16 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %41, %15 ]
%17 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %13 ], [ %39, %15 ]
%18 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %13 ], [ %40, %15 ]
%19 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %42, %15 ]
%20 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %16
%21 = bitcast i16* %20 to <2 x i16>*
%22 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %21
%23 = getelementptr inbounds i16, i16* %20, i64 2
%24 = bitcast i16* %23 to <2 x i16>*
%25 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %24
%26 = zext <2 x i16> %22 to <2 x i64>
%27 = zext <2 x i16> %25 to <2 x i64>
%28 = add <2 x i64> %17, %26
%29 = add <2 x i64> %18, %27
%30 = or i64 %16, 4
%31 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %30
%32 = bitcast i16* %31 to <2 x i16>*
%33 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %32
%34 = getelementptr inbounds i16, i16* %31, i64 2
%35 = bitcast i16* %34 to <2 x i16>*
%36 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %35
%37 = zext <2 x i16> %33 to <2 x i64>
%38 = zext <2 x i16> %36 to <2 x i64>
%39 = add <2 x i64> %28, %37
%40 = add <2 x i64> %29, %38
%41 = add nuw i64 %16, 8
%42 = add i64 %19, 2
%43 = icmp eq i64 %42, %14
br i1 %43, label %44, label %15
44: ; preds = %15, %6
%45 = phi <2 x i64> [ undef, %6 ], [ %39, %15 ]
%46 = phi <2 x i64> [ undef, %6 ], [ %40, %15 ]
%47 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %41, %15 ]
%48 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %6 ], [ %39, %15 ]
%49 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %6 ], [ %40, %15 ]
%50 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %50, label %62, label %51
51: ; preds = %44
%52 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %47
%53 = bitcast i16* %52 to <2 x i16>*
%54 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %53
%55 = getelementptr inbounds i16, i16* %52, i64 2
%56 = bitcast i16* %55 to <2 x i16>*
%57 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %56
%58 = zext <2 x i16> %54 to <2 x i64>
%59 = zext <2 x i16> %57 to <2 x i64>
%60 = add <2 x i64> %48, %58
%61 = add <2 x i64> %49, %59
br label %62
62: ; preds = %44, %51
%63 = phi <2 x i64> [ %45, %44 ], [ %60, %51 ]
%64 = phi <2 x i64> [ %46, %44 ], [ %61, %51 ]
%65 = add <2 x i64> %64, %63
%66 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %65)
%67 = icmp eq i64 %7, %1
br i1 %67, label %80, label %68
68: ; preds = %4, %62
%69 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %7, %62 ]
%70 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %66, %62 ]
br label %71
71: ; preds = %68, %71
%72 = phi i64 [ %78, %71 ], [ %69, %68 ]
%73 = phi i64 [ %77, %71 ], [ %70, %68 ]
%74 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %72
%75 = load i16, i16* %74
%76 = zext i16 %75 to i64
%77 = add i64 %73, %76
%78 = add nuw i64 %72, 1
%79 = icmp eq i64 %78, %1
br i1 %79, label %80, label %71
80: ; preds = %71, %62, %2
%81 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %66, %62 ], [ %77, %71 ]
%82 = lshr i64 %81, 16
%83 = and i64 %81, 65535
%84 = add nuw nsw i64 %82, %83
%85 = lshr i64 %84, 16
%86 = add nuw nsw i64 %85, %84
%87 = trunc i64 %86 to i16
%88 = xor i16 %87, -1
ret i16 %88
}