void jo_calcBits(int val, unsigned short bits[2]) {
  int tmp1 = val < 0 ? -val : val;
  val = val < 0 ? val - 1 : val;
  bits[1] = 1;
  while (tmp1 >>= 1) {
    ++bits[1];
  }
  bits[0] = val & ((1 << bits[1]) - 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<jo_calcBits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
jge    1122 <jo_calcBits+0x22>
xor    %eax,%eax
sub    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1128 <jo_calcBits+0x28>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
jge    1146 <jo_calcBits+0x46>
mov    -0x4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    114c <jo_calcBits+0x4c>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movw   $0x1,0x2(%rax)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     1183 <jo_calcBits+0x83>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x2(%rax),%cx
add    $0x1,%cx
mov    %cx,0x2(%rax)
jmp    115c <jo_calcBits+0x5c>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movzwl 0x2(%rcx),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
sub    $0x1,%ecx
and    %ecx,%eax
mov    %ax,%cx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cx,(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<jo_calcBits>:
mov    %edi,%eax
neg    %eax
cmovs  %edi,%eax
mov    $0x1,%cx
cmp    $0x2,%eax
jb     112c <jo_calcBits+0x2c>
mov    $0x1,%cx
mov    %eax,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
shr    %edx
add    $0x1,%ecx
cmp    $0x3,%eax
mov    %edx,%eax
ja     1120 <jo_calcBits+0x20>
mov    %cx,0x2(%rsi)
mov    %edi,%eax
sar    $0x1f,%eax
mov    $0xffffffff,%edx
shl    %cl,%edx
add    %edi,%eax
not    %edx
and    %eax,%edx
mov    %dx,(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @jo_calcBits(i32 %0, i16* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i16*
%5 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i16* %1, i16** %4
%6 = load i32, i32* %3
%7 = icmp slt i32 %6, 0
br i1 %7, label %8, label %11
8: ; preds = %2
%9 = load i32, i32* %3
%10 = sub nsw i32 0, %9
br label %13
11: ; preds = %2
%12 = load i32, i32* %3
br label %13
13: ; preds = %11, %8
%14 = phi i32 [ %10, %8 ], [ %12, %11 ]
store i32 %14, i32* %5
%15 = load i32, i32* %3
%16 = icmp slt i32 %15, 0
br i1 %16, label %17, label %20
17: ; preds = %13
%18 = load i32, i32* %3
%19 = sub nsw i32 %18, 1
br label %22
20: ; preds = %13
%21 = load i32, i32* %3
br label %22
22: ; preds = %20, %17
%23 = phi i32 [ %19, %17 ], [ %21, %20 ]
store i32 %23, i32* %3
%24 = load i16*, i16** %4
%25 = getelementptr inbounds i16, i16* %24, i64 1
store i16 1, i16* %25
br label %26
26: ; preds = %30, %22
%27 = load i32, i32* %5
%28 = ashr i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %5
%29 = icmp ne i32 %28, 0
br i1 %29, label %30, label %35
30: ; preds = %26
%31 = load i16*, i16** %4
%32 = getelementptr inbounds i16, i16* %31, i64 1
%33 = load i16, i16* %32
%34 = add i16 %33, 1
store i16 %34, i16* %32
br label %26
35: ; preds = %26
%36 = load i32, i32* %3
%37 = load i16*, i16** %4
%38 = getelementptr inbounds i16, i16* %37, i64 1
%39 = load i16, i16* %38
%40 = zext i16 %39 to i32
%41 = shl i32 1, %40
%42 = sub nsw i32 %41, 1
%43 = and i32 %36, %42
%44 = trunc i32 %43 to i16
%45 = load i16*, i16** %4
%46 = getelementptr inbounds i16, i16* %45, i64 0
store i16 %44, i16* %46
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @jo_calcBits(i32 %0, i16* nocapture %1) {
%3 = tail call i32 @llvm.abs.i32(i32 %0, i1 true)
%4 = icmp ult i32 %3, 2
br i1 %4, label %11, label %5
5: ; preds = %2, %5
%6 = phi i32 [ %8, %5 ], [ %3, %2 ]
%7 = phi i16 [ %9, %5 ], [ 1, %2 ]
%8 = lshr i32 %6, 1
%9 = add nuw nsw i16 %7, 1
%10 = icmp ult i32 %6, 4
br i1 %10, label %11, label %5
11: ; preds = %5, %2
%12 = phi i16 [ 1, %2 ], [ %9, %5 ]
%13 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 1
store i16 %12, i16* %13
%14 = ashr i32 %0, 31
%15 = add nsw i32 %14, %0
%16 = zext i16 %12 to i32
%17 = shl nsw i32 -1, %16
%18 = xor i32 %17, -1
%19 = and i32 %15, %18
%20 = trunc i32 %19 to i16
store i16 %20, i16* %1
ret void
}