float HalfToSinglePrecision(const unsigned short half) {
  typedef union _SinglePrecision {
    unsigned int fixed_point;
    float single_precision;
  } SinglePrecision;
  register unsigned int exponent, significand, sign_bit;
  SinglePrecision map;
  unsigned int value;
  sign_bit = (unsigned int)((half >> 15) & 0x00000001);
  exponent = (unsigned int)((half >> 10) & 0x0000001f);
  significand = (unsigned int)(half & 0x000003ff);
  if (exponent == 0) {
    if (significand == 0)
      value = sign_bit << 31;
    else {
      while ((significand & 0x00000400) == 0) {
        significand <<= 1;
        exponent--;
      }
      exponent++;
      significand &= (~0x00000400);
      exponent += (127 - 15);
      value = (sign_bit << 31) | (exponent << 23) | (significand << 13);
    }
  } else if (exponent == 31) {
    value = (sign_bit << 31) | 0x7f800000;
    if (significand != 0)
      value |= (significand << 13);
  } else {
    exponent += (127 - 15);
    significand <<= 13;
    value = (sign_bit << 31) | (exponent << 23) | significand;
  }
  map.fixed_point = value;
  return (map.single_precision);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<HalfToSinglePrecision>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %di,%ax
mov    %ax,-0x2(%rbp)
movzwl -0x2(%rbp),%eax
sar    $0xf,%eax
and    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
movzwl -0x2(%rbp),%eax
sar    $0xa,%eax
and    $0x1f,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
movzwl -0x2(%rbp),%eax
and    $0x3ff,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jne    11bb <HalfToSinglePrecision+0xbb>
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jne    1153 <HalfToSinglePrecision+0x53>
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1f,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11b6 <HalfToSinglePrecision+0xb6>
jmp    1158 <HalfToSinglePrecision+0x58>
mov    -0xc(%rbp),%eax
and    $0x400,%eax
cmp    $0x0,%eax
jne    1180 <HalfToSinglePrecision+0x80>
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1158 <HalfToSinglePrecision+0x58>
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
and    $0xfffffbff,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x70,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1f,%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
shl    $0x17,%ecx
or     %ecx,%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0xd,%ecx
or     %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1219 <HalfToSinglePrecision+0x119>
cmpl   $0x1f,-0x8(%rbp)
jne    11ee <HalfToSinglePrecision+0xee>
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1f,%eax
or     $0x7f800000,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
je     11e9 <HalfToSinglePrecision+0xe9>
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0xd,%eax
or     -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1214 <HalfToSinglePrecision+0x114>
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x70,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0xd,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1f,%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
shl    $0x17,%ecx
or     %ecx,%eax
or     -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1219 <HalfToSinglePrecision+0x119>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<HalfToSinglePrecision>:
mov    %edi,%eax
shr    $0xf,%eax
mov    %edi,%ecx
shr    $0xa,%ecx
and    $0x1f,%ecx
and    $0x3ff,%edi
cmp    $0x1f,%ecx
je     1158 <HalfToSinglePrecision+0x58>
test   %ecx,%ecx
jne    116e <HalfToSinglePrecision+0x6e>
test   %edi,%edi
je     1186 <HalfToSinglePrecision+0x86>
mov    $0x38800000,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %edi,%edx
lea    (%rdx,%rdx,1),%edi
add    $0xff800000,%ecx
test   $0x200,%edx
je     1130 <HalfToSinglePrecision+0x30>
shl    $0x1f,%eax
shl    $0xe,%edx
and    $0xff7fc000,%edx
or     %eax,%edx
or     %ecx,%edx
movd   %edx,%xmm0
ret
shl    $0x1f,%eax
or     $0x7f800000,%eax
test   %edi,%edi
je     1181 <HalfToSinglePrecision+0x81>
shl    $0xd,%edi
or     %edi,%eax
movd   %eax,%xmm0
ret
shl    $0xd,%edi
shl    $0x1f,%eax
shl    $0x17,%ecx
or     %eax,%ecx
lea    (%rdi,%rcx,1),%eax
add    $0x38000000,%eax
movd   %eax,%xmm0
ret
shl    $0x1f,%eax
movd   %eax,%xmm0
ret

LLVM IR (-O0):
%union._SinglePrecision = type { i32 }
define float @HalfToSinglePrecision(i16 zeroext %0) {
%2 = alloca i16
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca %union._SinglePrecision
%7 = alloca i32
store i16 %0, i16* %2
%8 = load i16, i16* %2
%9 = zext i16 %8 to i32
%10 = ashr i32 %9, 15
%11 = and i32 %10, 1
store i32 %11, i32* %5
%12 = load i16, i16* %2
%13 = zext i16 %12 to i32
%14 = ashr i32 %13, 10
%15 = and i32 %14, 31
store i32 %15, i32* %3
%16 = load i16, i16* %2
%17 = zext i16 %16 to i32
%18 = and i32 %17, 1023
store i32 %18, i32* %4
%19 = load i32, i32* %3
%20 = icmp eq i32 %19, 0
br i1 %20, label %21, label %53
21: ; preds = %1
%22 = load i32, i32* %4
%23 = icmp eq i32 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %27
24: ; preds = %21
%25 = load i32, i32* %5
%26 = shl i32 %25, 31
store i32 %26, i32* %7
br label %52
27: ; preds = %21
br label %28
28: ; preds = %32, %27
%29 = load i32, i32* %4
%30 = and i32 %29, 1024
%31 = icmp eq i32 %30, 0
br i1 %31, label %32, label %37
32: ; preds = %28
%33 = load i32, i32* %4
%34 = shl i32 %33, 1
store i32 %34, i32* %4
%35 = load i32, i32* %3
%36 = add i32 %35, -1
store i32 %36, i32* %3
br label %28
37: ; preds = %28
%38 = load i32, i32* %3
%39 = add i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %3
%40 = load i32, i32* %4
%41 = and i32 %40, -1025
store i32 %41, i32* %4
%42 = load i32, i32* %3
%43 = add i32 %42, 112
store i32 %43, i32* %3
%44 = load i32, i32* %5
%45 = shl i32 %44, 31
%46 = load i32, i32* %3
%47 = shl i32 %46, 23
%48 = or i32 %45, %47
%49 = load i32, i32* %4
%50 = shl i32 %49, 13
%51 = or i32 %48, %50
store i32 %51, i32* %7
br label %52
52: ; preds = %37, %24
br label %81
53: ; preds = %1
%54 = load i32, i32* %3
%55 = icmp eq i32 %54, 31
br i1 %55, label %56, label %68
56: ; preds = %53
%57 = load i32, i32* %5
%58 = shl i32 %57, 31
%59 = or i32 %58, 2139095040
store i32 %59, i32* %7
%60 = load i32, i32* %4
%61 = icmp ne i32 %60, 0
br i1 %61, label %62, label %67
62: ; preds = %56
%63 = load i32, i32* %4
%64 = shl i32 %63, 13
%65 = load i32, i32* %7
%66 = or i32 %65, %64
store i32 %66, i32* %7
br label %67
67: ; preds = %62, %56
br label %80
68: ; preds = %53
%69 = load i32, i32* %3
%70 = add i32 %69, 112
store i32 %70, i32* %3
%71 = load i32, i32* %4
%72 = shl i32 %71, 13
store i32 %72, i32* %4
%73 = load i32, i32* %5
%74 = shl i32 %73, 31
%75 = load i32, i32* %3
%76 = shl i32 %75, 23
%77 = or i32 %74, %76
%78 = load i32, i32* %4
%79 = or i32 %77, %78
store i32 %79, i32* %7
br label %80
80: ; preds = %68, %67
br label %81
81: ; preds = %80, %52
%82 = load i32, i32* %7
%83 = bitcast %union._SinglePrecision* %6 to i32*
store i32 %82, i32* %83
%84 = bitcast %union._SinglePrecision* %6 to float*
%85 = load float, float* %84
ret float %85
}

LLVM IR (-O2):
define float @HalfToSinglePrecision(i16 zeroext %0) {
%2 = zext i16 %0 to i32
%3 = lshr i32 %2, 15
%4 = lshr i32 %2, 10
%5 = and i32 %4, 31
%6 = and i32 %2, 1023
switch i32 %5, label %33 [
i32 0, label %7
i32 31, label %26
]
7: ; preds = %1
%8 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %8, label %9, label %11
9: ; preds = %7
%10 = shl nuw i32 %3, 31
br label %40
11: ; preds = %7, %11
%12 = phi i32 [ %15, %11 ], [ 0, %7 ]
%13 = phi i32 [ %14, %11 ], [ %6, %7 ]
%14 = shl i32 %13, 1
%15 = add i32 %12, -1
%16 = and i32 %13, 512
%17 = icmp eq i32 %16, 0
br i1 %17, label %11, label %18
18: ; preds = %11
%19 = shl nuw i32 %3, 31
%20 = shl i32 %15, 23
%21 = add i32 %20, 947912704
%22 = shl i32 %13, 14
%23 = and i32 %22, -8404992
%24 = or i32 %23, %19
%25 = or i32 %24, %21
br label %40
26: ; preds = %1
%27 = shl nuw i32 %3, 31
%28 = or i32 %27, 2139095040
%29 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %29, label %40, label %30
30: ; preds = %26
%31 = shl nuw nsw i32 %6, 13
%32 = or i32 %28, %31
br label %40
33: ; preds = %1
%34 = shl nuw nsw i32 %6, 13
%35 = shl nuw i32 %3, 31
%36 = shl nuw nsw i32 %5, 23
%37 = add nuw nsw i32 %36, 939524096
%38 = or i32 %37, %35
%39 = or i32 %38, %34
br label %40
40: ; preds = %33, %30, %26, %9, %18
%41 = phi i32 [ %10, %9 ], [ %25, %18 ], [ %32, %30 ], [ %28, %26 ], [ %39, %33 ]
%42 = bitcast i32 %41 to float
ret float %42
}