void byte_to_base32(char *dest, const unsigned char *src, unsigned len,
                    int upper_case) {
  const char a = (upper_case ? 'A' : 'a');
  unsigned shift = 0;
  unsigned char word;
  const unsigned char *e = src + len;
  while (src < e) {
    if (shift > 3) {
      word = (*src & (0xFF >> shift));
      shift = (shift + 5) % 8;
      word <<= shift;
      if (src + 1 < e)
        word |= *(src + 1) >> (8 - shift);
      ++src;
    } else {
      shift = (shift + 5) % 8;
      word = (*src >> ((8 - shift) & 7)) & 0x1F;
      if (shift == 0)
        src++;
    }
    *dest++ = (word < 26 ? word + a : word + '2' - 26);
  }
  *dest = '\0';
}


x86 assembly (clang, -O0):
<byte_to_base32>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    $0x61,%eax
mov    $0x41,%ecx
cmp    $0x0,%edx
cmovne %ecx,%eax
mov    %al,-0x19(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
cmp    -0x30(%rbp),%rax
jae    124d <byte_to_base32+0x14d>
cmpl   $0x3,-0x20(%rbp)
jbe    11c5 <byte_to_base32+0xc5>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    $0xff,%edx
sar    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    %ecx,%eax
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x5,%eax
and    $0x7,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
movzbl -0x21(%rbp),%eax
shl    %cl,%eax
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
cmp    -0x30(%rbp),%rax
jae    11b4 <byte_to_base32+0xb4>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movzbl 0x1(%rax),%eax
mov    $0x8,%ecx
sub    -0x20(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %eax,%ecx
movzbl -0x21(%rbp),%eax
or     %ecx,%eax
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1206 <byte_to_base32+0x106>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x5,%eax
and    $0x7,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
mov    $0x8,%ecx
sub    -0x20(%rbp),%ecx
and    $0x7,%ecx
sar    %cl,%eax
and    $0x1f,%eax
mov    %al,-0x21(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    1201 <byte_to_base32+0x101>
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1206 <byte_to_base32+0x106>
movzbl -0x21(%rbp),%eax
cmp    $0x1a,%eax
jge    1225 <byte_to_base32+0x125>
movzbl -0x21(%rbp),%eax
movsbl -0x19(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1232 <byte_to_base32+0x132>
movzbl -0x21(%rbp),%eax
add    $0x32,%eax
sub    $0x1a,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x8(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
jmp    113d <byte_to_base32+0x3d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movb   $0x0,(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<byte_to_base32>:
test   %ecx,%ecx
sete   %cl
test   %edx,%edx
je     1199 <byte_to_base32+0x99>
shl    $0x5,%cl
or     $0x41,%cl
mov    %edx,%r9d
add    %rsi,%r9
xor    %eax,%eax
movzbl %cl,%r8d
jmp    1163 <byte_to_base32+0x63>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    $0x3,%cl
sub    %al,%cl
add    $0x5,%eax
movzbl (%rsi),%edx
shr    %cl,%edx
and    $0x1f,%dl
xor    %ecx,%ecx
and    $0x7,%eax
sete   %cl
add    %rcx,%rsi
cmp    $0x1a,%dl
mov    $0x18,%ecx
cmovb  %r8d,%ecx
add    %dl,%cl
mov    %cl,(%rdi)
add    $0x1,%rdi
cmp    %r9,%rsi
jae    1199 <byte_to_base32+0x99>
cmp    $0x4,%eax
jb     1130 <byte_to_base32+0x30>
mov    $0xff,%edx
mov    %eax,%ecx
shr    %cl,%edx
and    (%rsi),%dl
movzbl %dl,%edx
add    $0x5,%eax
and    $0x7,%eax
mov    %eax,%ecx
shl    %cl,%edx
add    $0x1,%rsi
cmp    %r9,%rsi
jae    114a <byte_to_base32+0x4a>
movzbl (%rsi),%r10d
mov    $0x8,%cl
sub    %al,%cl
shr    %cl,%r10d
or     %r10d,%edx
jmp    114a <byte_to_base32+0x4a>
movb   $0x0,(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @byte_to_base32(i8* %0, i8* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i8
%10 = alloca i32
%11 = alloca i8
%12 = alloca i8*
store i8* %0, i8** %5
store i8* %1, i8** %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%13 = load i32, i32* %8
%14 = icmp ne i32 %13, 0
%15 = zext i1 %14 to i64
%16 = select i1 %14, i32 65, i32 97
%17 = trunc i32 %16 to i8
store i8 %17, i8* %9
store i32 0, i32* %10
%18 = load i8*, i8** %6
%19 = load i32, i32* %7
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %18, i64 %20
store i8* %21, i8** %12
br label %22
22: ; preds = %98, %4
%23 = load i8*, i8** %6
%24 = load i8*, i8** %12
%25 = icmp ult i8* %23, %24
br i1 %25, label %26, label %103
26: ; preds = %22
%27 = load i32, i32* %10
%28 = icmp ugt i32 %27, 3
br i1 %28, label %29, label %64
29: ; preds = %26
%30 = load i8*, i8** %6
%31 = load i8, i8* %30
%32 = zext i8 %31 to i32
%33 = load i32, i32* %10
%34 = ashr i32 255, %33
%35 = and i32 %32, %34
%36 = trunc i32 %35 to i8
store i8 %36, i8* %11
%37 = load i32, i32* %10
%38 = add i32 %37, 5
%39 = urem i32 %38, 8
store i32 %39, i32* %10
%40 = load i32, i32* %10
%41 = load i8, i8* %11
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = shl i32 %42, %40
%44 = trunc i32 %43 to i8
store i8 %44, i8* %11
%45 = load i8*, i8** %6
%46 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 1
%47 = load i8*, i8** %12
%48 = icmp ult i8* %46, %47
br i1 %48, label %49, label %61
49: ; preds = %29
%50 = load i8*, i8** %6
%51 = getelementptr inbounds i8, i8* %50, i64 1
%52 = load i8, i8* %51
%53 = zext i8 %52 to i32
%54 = load i32, i32* %10
%55 = sub i32 8, %54
%56 = ashr i32 %53, %55
%57 = load i8, i8* %11
%58 = zext i8 %57 to i32
%59 = or i32 %58, %56
%60 = trunc i32 %59 to i8
store i8 %60, i8* %11
br label %61
61: ; preds = %49, %29
%62 = load i8*, i8** %6
%63 = getelementptr inbounds i8, i8* %62, i32 1
store i8* %63, i8** %6
br label %83
64: ; preds = %26
%65 = load i32, i32* %10
%66 = add i32 %65, 5
%67 = urem i32 %66, 8
store i32 %67, i32* %10
%68 = load i8*, i8** %6
%69 = load i8, i8* %68
%70 = zext i8 %69 to i32
%71 = load i32, i32* %10
%72 = sub i32 8, %71
%73 = and i32 %72, 7
%74 = ashr i32 %70, %73
%75 = and i32 %74, 31
%76 = trunc i32 %75 to i8
store i8 %76, i8* %11
%77 = load i32, i32* %10
%78 = icmp eq i32 %77, 0
br i1 %78, label %79, label %82
79: ; preds = %64
%80 = load i8*, i8** %6
%81 = getelementptr inbounds i8, i8* %80, i32 1
store i8* %81, i8** %6
br label %82
82: ; preds = %79, %64
br label %83
83: ; preds = %82, %61
%84 = load i8, i8* %11
%85 = zext i8 %84 to i32
%86 = icmp slt i32 %85, 26
br i1 %86, label %87, label %93
87: ; preds = %83
%88 = load i8, i8* %11
%89 = zext i8 %88 to i32
%90 = load i8, i8* %9
%91 = sext i8 %90 to i32
%92 = add nsw i32 %89, %91
br label %98
93: ; preds = %83
%94 = load i8, i8* %11
%95 = zext i8 %94 to i32
%96 = add nsw i32 %95, 50
%97 = sub nsw i32 %96, 26
br label %98
98: ; preds = %93, %87
%99 = phi i32 [ %92, %87 ], [ %97, %93 ]
%100 = trunc i32 %99 to i8
%101 = load i8*, i8** %5
%102 = getelementptr inbounds i8, i8* %101, i32 1
store i8* %102, i8** %5
store i8 %100, i8* %101
br label %22
103: ; preds = %22
%104 = load i8*, i8** %5
store i8 0, i8* %104
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @byte_to_base32(i8* nocapture writeonly %0, i8* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = icmp eq i32 %3, 0
%6 = select i1 %5, i8 97, i8 65
%7 = zext i32 %2 to i64
%8 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %7
%9 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %9, label %56, label %10
10: ; preds = %4, %47
%11 = phi i8* [ %54, %47 ], [ %0, %4 ]
%12 = phi i32 [ %49, %47 ], [ 0, %4 ]
%13 = phi i8* [ %48, %47 ], [ %1, %4 ]
%14 = icmp ugt i32 %12, 3
br i1 %14, label %15, label %35
15: ; preds = %10
%16 = load i8, i8* %13
%17 = lshr i32 255, %12
%18 = trunc i32 %17 to i8
%19 = and i8 %16, %18
%20 = add nsw i32 %12, 5
%21 = and i32 %20, 7
%22 = zext i8 %19 to i32
%23 = shl nuw nsw i32 %22, %21
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %13, i64 1
%25 = icmp ult i8* %24, %8
br i1 %25, label %26, label %32
26: ; preds = %15
%27 = load i8, i8* %24
%28 = zext i8 %27 to i32
%29 = sub nuw nsw i32 8, %21
%30 = lshr i32 %28, %29
%31 = or i32 %30, %23
br label %32
32: ; preds = %26, %15
%33 = phi i32 [ %31, %26 ], [ %23, %15 ]
%34 = trunc i32 %33 to i8
br label %47
35: ; preds = %10
%36 = add nuw nsw i32 %12, 5
%37 = and i32 %36, 7
%38 = load i8, i8* %13
%39 = zext i8 %38 to i32
%40 = sub nuw nsw i32 3, %12
%41 = lshr i32 %39, %40
%42 = trunc i32 %41 to i8
%43 = and i8 %42, 31
%44 = icmp eq i32 %37, 0
%45 = zext i1 %44 to i64
%46 = getelementptr i8, i8* %13, i64 %45
br label %47
47: ; preds = %35, %32
%48 = phi i8* [ %24, %32 ], [ %46, %35 ]
%49 = phi i32 [ %21, %32 ], [ %37, %35 ]
%50 = phi i8 [ %34, %32 ], [ %43, %35 ]
%51 = icmp ult i8 %50, 26
%52 = select i1 %51, i8 %6, i8 24
%53 = add i8 %52, %50
%54 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 1
store i8 %53, i8* %11
%55 = icmp ult i8* %48, %8
br i1 %55, label %10, label %56
56: ; preds = %47, %4
%57 = phi i8* [ %0, %4 ], [ %54, %47 ]
store i8 0, i8* %57
ret void
}