int mul(short a, short b) {
  int r = 0;
  int ai = a << 1;
  for (int i = 0; i++ < 16; ai >>= 1, b <<= 1)
    switch (ai & 3) {
    case 1:
      r += b;
      break;
    case 2:
      r -= b;
      break;
    }
  return r;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mul>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %si,%ax
mov    %di,%cx
mov    %cx,-0x2(%rbp)
mov    %ax,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0x8(%rbp)
movswl -0x2(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x10(%rbp)
cmp    $0x10,%eax
jge    119f <mul+0x9f>
mov    -0xc(%rbp),%eax
and    $0x3,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
sub    $0x1,%eax
je     1166 <mul+0x66>
jmp    1155 <mul+0x55>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
je     1175 <mul+0x75>
jmp    1181 <mul+0x81>
movswl -0x4(%rbp),%eax
add    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1181 <mul+0x81>
movswl -0x4(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1186 <mul+0x86>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
movswl -0x4(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %ax,-0x4(%rbp)
jmp    112a <mul+0x2a>
mov    -0x8(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mul>:
add    %edi,%edi
xor    %eax,%eax
mov    $0x10,%ecx
jmp    1121 <mul+0x21>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movswl %r8w,%edx
add    %edx,%eax
sar    $0x2,%edi
shl    $0x2,%esi
add    $0xfffffffe,%ecx
je     1162 <mul+0x62>
mov    %edi,%edx
and    $0x3,%edx
cmp    $0x2,%edx
je     1140 <mul+0x40>
cmp    $0x1,%edx
jne    1145 <mul+0x45>
movswl %si,%edx
add    %edx,%eax
jmp    1145 <mul+0x45>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movswl %si,%edx
sub    %edx,%eax
mov    %edi,%edx
shr    %edx
lea    (%rsi,%rsi,1),%r8d
and    $0x3,%edx
cmp    $0x1,%edx
je     1110 <mul+0x10>
cmp    $0x2,%edx
jne    1116 <mul+0x16>
movswl %r8w,%edx
sub    %edx,%eax
jmp    1116 <mul+0x16>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @mul(i16 signext %0, i16 signext %1) {
%3 = alloca i16
%4 = alloca i16
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i16 %0, i16* %3
store i16 %1, i16* %4
store i32 0, i32* %5
%8 = load i16, i16* %3
%9 = sext i16 %8 to i32
%10 = shl i32 %9, 1
store i32 %10, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %11
11: ; preds = %29, %2
%12 = load i32, i32* %7
%13 = add nsw i32 %12, 1
store i32 %13, i32* %7
%14 = icmp slt i32 %12, 16
br i1 %14, label %15, label %36
15: ; preds = %11
%16 = load i32, i32* %6
%17 = and i32 %16, 3
switch i32 %17, label %28 [
i32 1, label %18
i32 2, label %23
]
18: ; preds = %15
%19 = load i16, i16* %4
%20 = sext i16 %19 to i32
%21 = load i32, i32* %5
%22 = add nsw i32 %21, %20
store i32 %22, i32* %5
br label %28
23: ; preds = %15
%24 = load i16, i16* %4
%25 = sext i16 %24 to i32
%26 = load i32, i32* %5
%27 = sub nsw i32 %26, %25
store i32 %27, i32* %5
br label %28
28: ; preds = %15, %23, %18
br label %29
29: ; preds = %28
%30 = load i32, i32* %6
%31 = ashr i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %6
%32 = load i16, i16* %4
%33 = sext i16 %32 to i32
%34 = shl i32 %33, 1
%35 = trunc i32 %34 to i16
store i16 %35, i16* %4
br label %11
36: ; preds = %11
%37 = load i32, i32* %5
ret i32 %37
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @mul(i16 signext %0, i16 signext %1) {
%3 = sext i16 %0 to i32
%4 = shl nsw i32 %3, 1
br label %6
5: ; preds = %29
ret i32 %30
6: ; preds = %29, %2
%7 = phi i32 [ 1, %2 ], [ %33, %29 ]
%8 = phi i32 [ %4, %2 ], [ %31, %29 ]
%9 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %30, %29 ]
%10 = phi i16 [ %1, %2 ], [ %32, %29 ]
%11 = and i32 %8, 3
switch i32 %11, label %18 [
i32 1, label %12
i32 2, label %15
]
12: ; preds = %6
%13 = sext i16 %10 to i32
%14 = add nsw i32 %9, %13
br label %18
15: ; preds = %6
%16 = sext i16 %10 to i32
%17 = sub nsw i32 %9, %16
br label %18
18: ; preds = %12, %15, %6
%19 = phi i32 [ %9, %6 ], [ %17, %15 ], [ %14, %12 ]
%20 = lshr i32 %8, 1
%21 = shl i16 %10, 1
%22 = and i32 %20, 3
switch i32 %22, label %29 [
i32 1, label %26
i32 2, label %23
]
23: ; preds = %18
%24 = sext i16 %21 to i32
%25 = sub nsw i32 %19, %24
br label %29
26: ; preds = %18
%27 = sext i16 %21 to i32
%28 = add nsw i32 %19, %27
br label %29
29: ; preds = %26, %23, %18
%30 = phi i32 [ %19, %18 ], [ %25, %23 ], [ %28, %26 ]
%31 = ashr i32 %8, 2
%32 = shl i16 %10, 2
%33 = add nuw nsw i32 %7, 2
%34 = icmp eq i32 %33, 17
br i1 %34, label %5, label %6
}