unsigned int readbits(unsigned char **ptr, int *bitptr, int nbits) {
  unsigned int val = 0U;
  unsigned int extract_mask = 0x80U >> *bitptr;
  unsigned char thisval = **ptr;
  while (nbits--) {
    val <<= 1;
    val |= ((extract_mask & thisval) != 0);
    *bitptr = (*bitptr) + 1;
    extract_mask >>= 1;
    if (!extract_mask) {
      extract_mask = 0x80U;
      *ptr = (*ptr) + 1;
      *bitptr = 0;
      if (nbits)
        thisval = **ptr;
    }
  }
  return val;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<readbits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
mov    $0x80,%eax
shr    %cl,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rax
mov    (%rax),%al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     11ce <readbits+0xce>
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
movzbl -0x1d(%rbp),%ecx
and    %ecx,%eax
cmp    $0x0,%eax
setne  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
or     -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
shr    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
jne    11c9 <readbits+0xc9>
movl   $0x80,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
je     11c4 <readbits+0xc4>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rax
mov    (%rax),%al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jmp    11c9 <readbits+0xc9>
jmp    1132 <readbits+0x32>
mov    -0x18(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<readbits>:
push   %rbx
test   %edx,%edx
je     1167 <readbits+0x67>
mov    (%rsi),%ecx
mov    (%rdi),%r8
mov    (%r8),%r9b
mov    $0x80,%r10d
shr    %cl,%r10d
xor    %eax,%eax
jmp    1128 <readbits+0x28>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
shr    %r10d
add    $0xffffffff,%edx
je     1165 <readbits+0x65>
movzbl %r9b,%r11d
xor    %ebx,%ebx
test   %r11d,%r10d
setne  %bl
lea    (%rbx,%rax,2),%eax
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,(%rsi)
cmp    $0x1,%r10d
ja     1120 <readbits+0x20>
add    $0x1,%r8
mov    %r8,(%rdi)
movl   $0x0,(%rsi)
cmp    $0x1,%edx
je     1165 <readbits+0x65>
movzbl (%r8),%r9d
mov    $0x80,%r10d
xor    %ecx,%ecx
add    $0xffffffff,%edx
jne    1128 <readbits+0x28>
pop    %rbx
ret
xor    %eax,%eax
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @readbits(i8** %0, i32* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8**
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i8
store i8** %0, i8*** %4
store i32* %1, i32** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
%10 = load i32*, i32** %5
%11 = load i32, i32* %10
%12 = lshr i32 128, %11
store i32 %12, i32* %8
%13 = load i8**, i8*** %4
%14 = load i8*, i8** %13
%15 = load i8, i8* %14
store i8 %15, i8* %9
br label %16
16: ; preds = %52, %3
%17 = load i32, i32* %6
%18 = add nsw i32 %17, -1
store i32 %18, i32* %6
%19 = icmp ne i32 %17, 0
br i1 %19, label %20, label %53
20: ; preds = %16
%21 = load i32, i32* %7
%22 = shl i32 %21, 1
store i32 %22, i32* %7
%23 = load i32, i32* %8
%24 = load i8, i8* %9
%25 = zext i8 %24 to i32
%26 = and i32 %23, %25
%27 = icmp ne i32 %26, 0
%28 = zext i1 %27 to i32
%29 = load i32, i32* %7
%30 = or i32 %29, %28
store i32 %30, i32* %7
%31 = load i32*, i32** %5
%32 = load i32, i32* %31
%33 = add nsw i32 %32, 1
%34 = load i32*, i32** %5
store i32 %33, i32* %34
%35 = load i32, i32* %8
%36 = lshr i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %8
%37 = load i32, i32* %8
%38 = icmp ne i32 %37, 0
br i1 %38, label %52, label %39
39: ; preds = %20
store i32 128, i32* %8
%40 = load i8**, i8*** %4
%41 = load i8*, i8** %40
%42 = getelementptr inbounds i8, i8* %41, i64 1
%43 = load i8**, i8*** %4
store i8* %42, i8** %43
%44 = load i32*, i32** %5
store i32 0, i32* %44
%45 = load i32, i32* %6
%46 = icmp ne i32 %45, 0
br i1 %46, label %47, label %51
47: ; preds = %39
%48 = load i8**, i8*** %4
%49 = load i8*, i8** %48
%50 = load i8, i8* %49
store i8 %50, i8* %9
br label %51
51: ; preds = %47, %39
br label %52
52: ; preds = %51, %20
br label %16
53: ; preds = %16
%54 = load i32, i32* %7
ret i32 %54
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @readbits(i8** nocapture %0, i32* nocapture %1, i32 %2) {
%4 = load i32, i32* %1
%5 = load i8*, i8** %0
%6 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %6, label %38, label %7
7: ; preds = %3
%8 = load i8, i8* %5
%9 = lshr i32 128, %4
br label %10
10: ; preds = %7, %32
%11 = phi i8* [ %33, %32 ], [ %5, %7 ]
%12 = phi i32 [ %34, %32 ], [ %4, %7 ]
%13 = phi i32 [ %17, %32 ], [ %2, %7 ]
%14 = phi i8 [ %36, %32 ], [ %8, %7 ]
%15 = phi i32 [ %35, %32 ], [ %9, %7 ]
%16 = phi i32 [ %23, %32 ], [ 0, %7 ]
%17 = add nsw i32 %13, -1
%18 = shl i32 %16, 1
%19 = zext i8 %14 to i32
%20 = and i32 %15, %19
%21 = icmp ne i32 %20, 0
%22 = zext i1 %21 to i32
%23 = or i32 %18, %22
%24 = add nsw i32 %12, 1
store i32 %24, i32* %1
%25 = lshr i32 %15, 1
%26 = icmp ult i32 %15, 2
br i1 %26, label %27, label %32
27: ; preds = %10
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 1
store i8* %28, i8** %0
store i32 0, i32* %1
%29 = icmp eq i32 %17, 0
br i1 %29, label %38, label %30
30: ; preds = %27
%31 = load i8, i8* %28
br label %32
32: ; preds = %30, %10
%33 = phi i8* [ %11, %10 ], [ %28, %30 ]
%34 = phi i32 [ %24, %10 ], [ 0, %30 ]
%35 = phi i32 [ %25, %10 ], [ 128, %30 ]
%36 = phi i8 [ %14, %10 ], [ %31, %30 ]
%37 = icmp eq i32 %17, 0
br i1 %37, label %38, label %10
38: ; preds = %27, %32, %3
%39 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %23, %32 ], [ %23, %27 ]
ret i32 %39
}