int query(int bit, unsigned short *nums, int n) {
  int i;
  int count = 0;
  unsigned short mask = (1 << bit);
  for (i = 0; i < n; i++) {
    if (nums[i] & mask > 0)
      count++;
  }
  return count;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<query>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %ax,-0x1e(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1179 <query+0x79>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movzwl (%rax,%rcx,2),%eax
movzwl -0x1e(%rbp),%ecx
cmp    $0x0,%ecx
setg   %cl
and    $0x1,%cl
movzbl %cl,%ecx
and    %ecx,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1166 <query+0x66>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    116b <query+0x6b>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    112a <query+0x2a>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<query>:
test   %edx,%edx
jle    111d <query+0x1d>
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x10,%edi
setb   %cl
mov    %edx,%r9d
cmp    $0x8,%edx
jae    1120 <query+0x20>
xor    %edx,%edx
xor    %eax,%eax
jmp    1200 <query+0x100>
xor    %eax,%eax
ret
mov    %r9d,%edx
and    $0xfffffff8,%edx
movd   %ecx,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm0
lea    -0x8(%rdx),%rax
mov    %rax,%r8
shr    $0x3,%r8
add    $0x1,%r8
test   %rax,%rax
je     1212 <query+0x112>
mov    %r8,%rdi
and    $0xfffffffffffffffe,%rdi
pxor   %xmm3,%xmm3
xor    %eax,%eax
pxor   %xmm1,%xmm1
pxor   %xmm2,%xmm2
nopl   0x0(%rax)
movq   (%rsi,%rax,2),%xmm4
movq   0x8(%rsi,%rax,2),%xmm5
punpcklwd %xmm3,%xmm4
punpcklwd %xmm3,%xmm5
pand   %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm1,%xmm4
pand   %xmm0,%xmm5
paddd  %xmm2,%xmm5
movq   0x10(%rsi,%rax,2),%xmm1
movq   0x18(%rsi,%rax,2),%xmm2
punpcklwd %xmm3,%xmm1
punpcklwd %xmm3,%xmm2
pand   %xmm0,%xmm1
paddd  %xmm4,%xmm1
pand   %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm5,%xmm2
add    $0x10,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rdi
jne    1160 <query+0x60>
test   $0x1,%r8b
je     11de <query+0xde>
movq   (%rsi,%rax,2),%xmm3
movq   0x8(%rsi,%rax,2),%xmm4
pxor   %xmm5,%xmm5
punpcklwd %xmm5,%xmm3
punpcklwd %xmm5,%xmm4
pand   %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm3,%xmm1
pand   %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0x55,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
cmp    %r9,%rdx
je     1211 <query+0x111>
nopl   (%rax)
movzwl (%rsi,%rdx,2),%edi
and    %ecx,%edi
add    %edi,%eax
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%r9
jne    1200 <query+0x100>
ret
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
pxor   %xmm2,%xmm2
test   $0x1,%r8b
jne    11b7 <query+0xb7>
jmp    11de <query+0xde>

LLVM IR (-O0):
define i32 @query(i32 %0, i16* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i16*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i16
store i32 %0, i32* %4
store i16* %1, i16** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %8
%10 = load i32, i32* %4
%11 = shl i32 1, %10
%12 = trunc i32 %11 to i16
store i16 %12, i16* %9
store i32 0, i32* %7
br label %13
13: ; preds = %34, %3
%14 = load i32, i32* %7
%15 = load i32, i32* %6
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %37
17: ; preds = %13
%18 = load i16*, i16** %5
%19 = load i32, i32* %7
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i16, i16* %18, i64 %20
%22 = load i16, i16* %21
%23 = zext i16 %22 to i32
%24 = load i16, i16* %9
%25 = zext i16 %24 to i32
%26 = icmp sgt i32 %25, 0
%27 = zext i1 %26 to i32
%28 = and i32 %23, %27
%29 = icmp ne i32 %28, 0
br i1 %29, label %30, label %33
30: ; preds = %17
%31 = load i32, i32* %8
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %8
br label %33
33: ; preds = %30, %17
br label %34
34: ; preds = %33
%35 = load i32, i32* %7
%36 = add nsw i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %7
br label %13
37: ; preds = %13
%38 = load i32, i32* %8
ret i32 %38
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @query(i32 %0, i16* nocapture %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %4, label %5, label %95
5: ; preds = %3
%6 = icmp ult i32 %0, 16
%7 = zext i1 %6 to i32
%8 = zext i32 %2 to i64
%9 = icmp ult i32 %2, 8
br i1 %9, label %82, label %10
10: ; preds = %5
%11 = and i64 %8, 4294967288
%12 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %7, i64 0
%13 = shufflevector <4 x i32> %12, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%14 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %7, i64 0
%15 = shufflevector <4 x i32> %14, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%16 = add nsw i64 %11, -8
%17 = lshr exact i64 %16, 3
%18 = add nuw nsw i64 %17, 1
%19 = and i64 %18, 1
%20 = icmp eq i64 %16, 0
br i1 %20, label %56, label %21
21: ; preds = %10
%22 = and i64 %18, 4611686018427387902
br label %23
23: ; preds = %23, %21
%24 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %53, %23 ]
%25 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %21 ], [ %51, %23 ]
%26 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %21 ], [ %52, %23 ]
%27 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %54, %23 ]
%28 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %24
%29 = bitcast i16* %28 to <4 x i16>*
%30 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %29
%31 = getelementptr inbounds i16, i16* %28, i64 4
%32 = bitcast i16* %31 to <4 x i16>*
%33 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %32
%34 = zext <4 x i16> %30 to <4 x i32>
%35 = zext <4 x i16> %33 to <4 x i32>
%36 = and <4 x i32> %13, %34
%37 = and <4 x i32> %15, %35
%38 = add <4 x i32> %36, %25
%39 = add <4 x i32> %37, %26
%40 = or i64 %24, 8
%41 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %40
%42 = bitcast i16* %41 to <4 x i16>*
%43 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %42
%44 = getelementptr inbounds i16, i16* %41, i64 4
%45 = bitcast i16* %44 to <4 x i16>*
%46 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %45
%47 = zext <4 x i16> %43 to <4 x i32>
%48 = zext <4 x i16> %46 to <4 x i32>
%49 = and <4 x i32> %13, %47
%50 = and <4 x i32> %15, %48
%51 = add <4 x i32> %49, %38
%52 = add <4 x i32> %50, %39
%53 = add nuw i64 %24, 16
%54 = add i64 %27, 2
%55 = icmp eq i64 %54, %22
br i1 %55, label %56, label %23
56: ; preds = %23, %10
%57 = phi <4 x i32> [ undef, %10 ], [ %51, %23 ]
%58 = phi <4 x i32> [ undef, %10 ], [ %52, %23 ]
%59 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %53, %23 ]
%60 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %10 ], [ %51, %23 ]
%61 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %10 ], [ %52, %23 ]
%62 = icmp eq i64 %19, 0
br i1 %62, label %76, label %63
63: ; preds = %56
%64 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %59
%65 = bitcast i16* %64 to <4 x i16>*
%66 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %65
%67 = getelementptr inbounds i16, i16* %64, i64 4
%68 = bitcast i16* %67 to <4 x i16>*
%69 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %68
%70 = zext <4 x i16> %66 to <4 x i32>
%71 = zext <4 x i16> %69 to <4 x i32>
%72 = and <4 x i32> %13, %70
%73 = and <4 x i32> %15, %71
%74 = add <4 x i32> %72, %60
%75 = add <4 x i32> %73, %61
br label %76
76: ; preds = %56, %63
%77 = phi <4 x i32> [ %57, %56 ], [ %74, %63 ]
%78 = phi <4 x i32> [ %58, %56 ], [ %75, %63 ]
%79 = add <4 x i32> %78, %77
%80 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %79)
%81 = icmp eq i64 %11, %8
br i1 %81, label %95, label %82
82: ; preds = %5, %76
%83 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %11, %76 ]
%84 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %80, %76 ]
br label %85
85: ; preds = %82, %85
%86 = phi i64 [ %93, %85 ], [ %83, %82 ]
%87 = phi i32 [ %92, %85 ], [ %84, %82 ]
%88 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %86
%89 = load i16, i16* %88
%90 = zext i16 %89 to i32
%91 = and i32 %90, %7
%92 = add nuw nsw i32 %91, %87
%93 = add nuw nsw i64 %86, 1
%94 = icmp eq i64 %93, %8
br i1 %94, label %95, label %85
95: ; preds = %85, %76, %3
%96 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %80, %76 ], [ %92, %85 ]
ret i32 %96
}