unsigned long long bit_reverse(unsigned long long value, unsigned int bits) {
  unsigned int out = 0;
  while (bits--) {
    out = (out << 1) | (value & 1);
    value >>= 1;
  }
  return out;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bit_reverse>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0xc(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     114d <bit_reverse+0x4d>
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
and    $0x1,%rcx
or     %rcx,%rax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1112 <bit_reverse+0x12>
mov    -0x10(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bit_reverse>:
xor    %eax,%eax
test   %esi,%esi
je     1172 <bit_reverse+0x72>
lea    -0x1(%rsi),%edx
mov    %esi,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%edx
jb     1150 <bit_reverse+0x50>
and    $0xfffffffc,%esi
xor    %eax,%eax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,%edx
and    $0x1,%edx
shl    $0x2,%edx
lea    (%rdx,%rax,8),%eax
mov    %edi,%edx
and    $0x2,%edx
or     %eax,%edx
mov    %edi,%eax
shr    $0x2,%eax
and    $0x1,%eax
or     %edx,%eax
mov    %edi,%edx
shr    $0x3,%edx
and    $0x1,%edx
lea    (%rdx,%rax,2),%eax
shr    $0x4,%rdi
add    $0xfffffffc,%esi
jne    1120 <bit_reverse+0x20>
test   %ecx,%ecx
je     1170 <bit_reverse+0x70>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    %edi,%edx
and    $0x1,%edx
lea    (%rdx,%rax,2),%eax
shr    %rdi
add    $0xffffffff,%ecx
jne    1160 <bit_reverse+0x60>
mov    %eax,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @bit_reverse(i64 %0, i32 %1) {
%3 = alloca i64
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i64 %0, i64* %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
br label %6
6: ; preds = %10, %2
%7 = load i32, i32* %4
%8 = add i32 %7, -1
store i32 %8, i32* %4
%9 = icmp ne i32 %7, 0
br i1 %9, label %10, label %20
10: ; preds = %6
%11 = load i32, i32* %5
%12 = shl i32 %11, 1
%13 = zext i32 %12 to i64
%14 = load i64, i64* %3
%15 = and i64 %14, 1
%16 = or i64 %13, %15
%17 = trunc i64 %16 to i32
store i32 %17, i32* %5
%18 = load i64, i64* %3
%19 = lshr i64 %18, 1
store i64 %19, i64* %3
br label %6
20: ; preds = %6
%21 = load i32, i32* %5
%22 = zext i32 %21 to i64
ret i64 %22
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @bit_reverse(i64 %0, i32 %1) {
%3 = icmp eq i32 %1, 0
br i1 %3, label %53, label %4
4: ; preds = %2
%5 = add i32 %1, -1
%6 = and i32 %1, 3
%7 = icmp ult i32 %5, 3
br i1 %7, label %34, label %8
8: ; preds = %4
%9 = and i32 %1, -4
br label %10
10: ; preds = %10, %8
%11 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %30, %10 ]
%12 = phi i64 [ %0, %8 ], [ %31, %10 ]
%13 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %32, %10 ]
%14 = trunc i64 %12 to i32
%15 = shl i32 %11, 3
%16 = shl i32 %14, 2
%17 = and i32 %16, 4
%18 = or i32 %15, %17
%19 = trunc i64 %12 to i32
%20 = and i32 %19, 2
%21 = or i32 %18, %20
%22 = trunc i64 %12 to i32
%23 = lshr i32 %22, 2
%24 = and i32 %23, 1
%25 = or i32 %21, %24
%26 = shl i32 %25, 1
%27 = trunc i64 %12 to i32
%28 = lshr i32 %27, 3
%29 = and i32 %28, 1
%30 = or i32 %26, %29
%31 = lshr i64 %12, 4
%32 = add i32 %13, 4
%33 = icmp eq i32 %32, %9
br i1 %33, label %34, label %10
34: ; preds = %10, %4
%35 = phi i32 [ undef, %4 ], [ %30, %10 ]
%36 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %30, %10 ]
%37 = phi i64 [ %0, %4 ], [ %31, %10 ]
%38 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %38, label %50, label %39
39: ; preds = %34, %39
%40 = phi i32 [ %46, %39 ], [ %36, %34 ]
%41 = phi i64 [ %47, %39 ], [ %37, %34 ]
%42 = phi i32 [ %48, %39 ], [ 0, %34 ]
%43 = shl i32 %40, 1
%44 = trunc i64 %41 to i32
%45 = and i32 %44, 1
%46 = or i32 %43, %45
%47 = lshr i64 %41, 1
%48 = add i32 %42, 1
%49 = icmp eq i32 %48, %6
br i1 %49, label %50, label %39
50: ; preds = %39, %34
%51 = phi i32 [ %35, %34 ], [ %46, %39 ]
%52 = zext i32 %51 to i64
br label %53
53: ; preds = %50, %2
%54 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %52, %50 ]
ret i64 %54
}