unsigned long
count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1(unsigned long num) {
  unsigned long total_bits_set, index, bit_index;
  unsigned long bits_set_in_num;
  total_bits_set = 0;
  for (index = 0; index <= num; ++index) {
    bits_set_in_num = 0;
    for (bit_index = 0; bit_index < (sizeof(num) * 8); bit_index++) {
      if (index & (1 << bit_index)) {
        bits_set_in_num++;
      }
    }
    total_bits_set += bits_set_in_num;
  }
  return (total_bits_set);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movq   $0x0,-0x10(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
ja     11a1 <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0xa1>
movq   $0x0,-0x28(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x40,-0x20(%rbp)
jae    1184 <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0x84>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
and    %rcx,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     116e <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0x6e>
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    1173 <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0x73>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1136 <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0x36>
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    1118 <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0x18>
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1>:
xor    %r8d,%r8d
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
xor    %esi,%esi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    $0x1,%r9d
mov    %edx,%ecx
shl    %cl,%r9d
movslq %r9d,%rcx
and    %r8,%rcx
cmp    $0x1,%rcx
sbb    $0xffffffffffffffff,%rsi
lea    0x1(%rdx),%ecx
mov    $0x1,%r9d
shl    %cl,%r9d
movslq %r9d,%rcx
and    %r8,%rcx
cmp    $0x1,%rcx
sbb    $0xffffffffffffffff,%rsi
add    $0x2,%rdx
cmp    $0x40,%rdx
jne    1120 <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0x20>
add    %rsi,%rax
lea    0x1(%r8),%rcx
cmp    %rdi,%r8
mov    %rcx,%r8
jne    1110 <count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1+0x10>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
store i64 0, i64* %3
store i64 0, i64* %4
br label %7
7: ; preds = %34, %1
%8 = load i64, i64* %4
%9 = load i64, i64* %2
%10 = icmp ule i64 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %37
11: ; preds = %7
store i64 0, i64* %6
store i64 0, i64* %5
br label %12
12: ; preds = %27, %11
%13 = load i64, i64* %5
%14 = icmp ult i64 %13, 64
br i1 %14, label %15, label %30
15: ; preds = %12
%16 = load i64, i64* %4
%17 = load i64, i64* %5
%18 = trunc i64 %17 to i32
%19 = shl i32 1, %18
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = and i64 %16, %20
%22 = icmp ne i64 %21, 0
br i1 %22, label %23, label %26
23: ; preds = %15
%24 = load i64, i64* %6
%25 = add i64 %24, 1
store i64 %25, i64* %6
br label %26
26: ; preds = %23, %15
br label %27
27: ; preds = %26
%28 = load i64, i64* %5
%29 = add i64 %28, 1
store i64 %29, i64* %5
br label %12
30: ; preds = %12
%31 = load i64, i64* %6
%32 = load i64, i64* %3
%33 = add i64 %32, %31
store i64 %33, i64* %3
br label %34
34: ; preds = %30
%35 = load i64, i64* %4
%36 = add i64 %35, 1
store i64 %36, i64* %4
br label %7
37: ; preds = %7
%38 = load i64, i64* %3
ret i64 %38
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @count_num_bits_set_for_all_positive_numbers_v1(i64 %0) {
br label %2
2: ; preds = %1, %25
%3 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %27, %25 ]
%4 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %26, %25 ]
br label %5
5: ; preds = %5, %2
%6 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %22, %5 ]
%7 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %23, %5 ]
%8 = trunc i64 %7 to i32
%9 = shl nuw i32 1, %8
%10 = sext i32 %9 to i64
%11 = and i64 %3, %10
%12 = icmp ne i64 %11, 0
%13 = zext i1 %12 to i64
%14 = add i64 %6, %13
%15 = trunc i64 %7 to i32
%16 = or i32 %15, 1
%17 = shl nuw i32 1, %16
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = and i64 %3, %18
%20 = icmp ne i64 %19, 0
%21 = zext i1 %20 to i64
%22 = add i64 %14, %21
%23 = add nuw nsw i64 %7, 2
%24 = icmp eq i64 %23, 64
br i1 %24, label %25, label %5
25: ; preds = %5
%26 = add i64 %22, %4
%27 = add nuw i64 %3, 1
%28 = icmp eq i64 %3, %0
br i1 %28, label %29, label %2
29: ; preds = %25
ret i64 %26
}