unsigned long long mirror_horizontal(unsigned long long mask) {
  const unsigned long long k1 = 0x5555555555555555ull;
  const unsigned long long k2 = 0x3333333333333333ull;
  const unsigned long long k4 = 0x0f0f0f0f0f0f0f0full;
  mask = ((mask >> 1) & k1) + 2 * (mask & k1);
  mask = ((mask >> 2) & k2) + 4 * (mask & k2);
  mask = ((mask >> 4) & k4) + 16 * (mask & k4);
  return mask;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mirror_horizontal>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movabs $0x5555555555555555,%rax
55 55 55
mov    %rax,-0x10(%rbp)
movabs $0x3333333333333333,%rax
33 33 33
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movabs $0xf0f0f0f0f0f0f0f,%rax
0f 0f 0f
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
movabs $0x5555555555555555,%rcx
55 55 55
and    %rcx,%rax
movabs $0x5555555555555555,%rcx
55 55 55
and    -0x8(%rbp),%rcx
shl    $0x1,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x2,%rax
movabs $0x3333333333333333,%rcx
33 33 33
and    %rcx,%rax
movabs $0x3333333333333333,%rcx
33 33 33
and    -0x8(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x4,%rax
movabs $0xf0f0f0f0f0f0f0f,%rcx
0f 0f 0f
and    %rcx,%rax
movabs $0xf0f0f0f0f0f0f0f,%rcx
0f 0f 0f
and    -0x8(%rbp),%rcx
shl    $0x4,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mirror_horizontal>:
movabs $0xd555555555555555,%rax
55 55 d5
and    %rdi,%rax
shr    %rdi
movabs $0x5555555555555555,%rcx
55 55 55
and    %rdi,%rcx
lea    (%rcx,%rax,2),%rax
movabs $0xf333333333333333,%rcx
33 33 f3
and    %rax,%rcx
shr    $0x2,%rax
movabs $0x3333333333333333,%rdx
33 33 33
and    %rax,%rdx
lea    (%rdx,%rcx,4),%rcx
mov    %rcx,%rax
shr    $0x4,%rax
movabs $0xf0f0f0f0f0f0f0f,%rdx
0f 0f 0f
and    %rax,%rdx
shl    $0x4,%rcx
movabs $0xf0f0f0f0f0f0f0f0,%rax
f0 f0 f0
and    %rcx,%rax
or     %rdx,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @mirror_horizontal(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
store i64 6148914691236517205, i64* %3
store i64 3689348814741910323, i64* %4
store i64 1085102592571150095, i64* %5
%6 = load i64, i64* %2
%7 = lshr i64 %6, 1
%8 = and i64 %7, 6148914691236517205
%9 = load i64, i64* %2
%10 = and i64 %9, 6148914691236517205
%11 = mul i64 2, %10
%12 = add i64 %8, %11
store i64 %12, i64* %2
%13 = load i64, i64* %2
%14 = lshr i64 %13, 2
%15 = and i64 %14, 3689348814741910323
%16 = load i64, i64* %2
%17 = and i64 %16, 3689348814741910323
%18 = mul i64 4, %17
%19 = add i64 %15, %18
store i64 %19, i64* %2
%20 = load i64, i64* %2
%21 = lshr i64 %20, 4
%22 = and i64 %21, 1085102592571150095
%23 = load i64, i64* %2
%24 = and i64 %23, 1085102592571150095
%25 = mul i64 16, %24
%26 = add i64 %22, %25
store i64 %26, i64* %2
%27 = load i64, i64* %2
ret i64 %27
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @mirror_horizontal(i64 %0) {
%2 = lshr i64 %0, 1
%3 = and i64 %2, 6148914691236517205
%4 = shl i64 %0, 1
%5 = and i64 %4, -6148914691236517206
%6 = or i64 %3, %5
%7 = lshr i64 %6, 2
%8 = and i64 %7, 3689348814741910323
%9 = shl i64 %6, 2
%10 = and i64 %9, -3689348814741910324
%11 = or i64 %8, %10
%12 = lshr i64 %11, 4
%13 = and i64 %12, 1085102592571150095
%14 = shl i64 %11, 4
%15 = and i64 %14, -1085102592571150096
%16 = or i64 %13, %15
ret i64 %16
}