long long int bitval(int bits) {
  long long int val = 0;
  while (bits-- > 0)
    val |= 1ll << bits;
  return val;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bitval>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movq   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x4(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
jle    113d <bitval+0x3d>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%rax
or     -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    110f <bitval+0xf>
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bitval>:
test   %edi,%edi
jle    1112 <bitval+0x12>
mov    %edi,%ecx
cmp    $0x4,%edi
jae    1115 <bitval+0x15>
xor    %eax,%eax
jmp    12f9 <bitval+0x1f9>
xor    %eax,%eax
ret
mov    %ecx,%edx
and    $0xfffffffc,%edx
movq   %rcx,%xmm0
pshufd $0x44,%xmm0,%xmm3
paddq  0xed4(%rip),%xmm3
lea    -0x4(%rdx),%rsi
mov    %rsi,%rax
shr    $0x2,%rax
add    $0x1,%rax
test   %rsi,%rsi
je     1312 <bitval+0x212>
mov    %rax,%rsi
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
pxor   %xmm13,%xmm13
pcmpeqd %xmm8,%xmm8
movdqa 0xeb2(%rip),%xmm9
movdqa 0xeb9(%rip),%xmm14
movdqa 0xec0(%rip),%xmm15
movdqa 0xec7(%rip),%xmm10
movdqa 0xece(%rip),%xmm11
movdqa 0xed5(%rip),%xmm12
xorpd  %xmm1,%xmm1
xorpd  %xmm2,%xmm2
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movdqa %xmm3,%xmm5
paddq  %xmm8,%xmm5
movdqa %xmm3,%xmm0
paddq  %xmm9,%xmm0
movdqa %xmm5,%xmm7
pand   %xmm14,%xmm7
movdqa %xmm0,%xmm6
pand   %xmm14,%xmm6
movdqa %xmm15,%xmm4
psllq  %xmm7,%xmm4
punpckhdq %xmm13,%xmm5
movdqa %xmm15,%xmm7
psllq  %xmm5,%xmm7
movsd  %xmm4,%xmm7
orpd   %xmm1,%xmm7
movdqa %xmm15,%xmm1
psllq  %xmm6,%xmm1
punpckhdq %xmm13,%xmm0
movdqa %xmm15,%xmm5
psllq  %xmm0,%xmm5
movsd  %xmm1,%xmm5
orpd   %xmm2,%xmm5
movdqa %xmm3,%xmm0
paddq  %xmm10,%xmm0
movdqa %xmm3,%xmm4
movdqa %xmm0,%xmm1
pand   %xmm14,%xmm1
movdqa %xmm15,%xmm2
psllq  %xmm1,%xmm2
paddq  %xmm11,%xmm4
movdqa %xmm4,%xmm6
punpckhdq %xmm13,%xmm0
movdqa %xmm15,%xmm1
psllq  %xmm0,%xmm1
pand   %xmm14,%xmm6
movsd  %xmm2,%xmm1
movdqa %xmm15,%xmm0
psllq  %xmm6,%xmm0
orpd   %xmm7,%xmm1
punpckhdq %xmm13,%xmm4
movdqa %xmm15,%xmm2
psllq  %xmm4,%xmm2
movsd  %xmm0,%xmm2
orpd   %xmm5,%xmm2
paddq  %xmm12,%xmm3
add    $0xfffffffffffffffe,%rsi
jne    11a0 <bitval+0xa0>
test   $0x1,%al
je     12df <bitval+0x1df>
pcmpeqd %xmm0,%xmm0
paddq  %xmm3,%xmm0
paddq  0xd89(%rip),%xmm3
movdqa 0xd90(%rip),%xmm8
movdqa %xmm0,%xmm5
pand   %xmm8,%xmm5
pand   %xmm3,%xmm8
movdqa 0xd8a(%rip),%xmm7
movdqa %xmm7,%xmm4
psllq  %xmm5,%xmm4
pxor   %xmm5,%xmm5
punpckhdq %xmm5,%xmm0
movdqa %xmm7,%xmm6
psllq  %xmm0,%xmm6
movsd  %xmm4,%xmm6
orpd   %xmm6,%xmm1
movdqa %xmm7,%xmm0
psllq  %xmm8,%xmm0
punpckhdq %xmm5,%xmm3
psllq  %xmm3,%xmm7
movsd  %xmm0,%xmm7
orpd   %xmm7,%xmm2
orpd   %xmm2,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm0
por    %xmm1,%xmm0
movq   %xmm0,%rax
cmp    %rcx,%rdx
je     1311 <bitval+0x211>
and    $0x3,%ecx
add    $0x1,%rcx
nopl   (%rax)
lea    -0x2(%rcx),%edx
bts    %rdx,%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
cmp    $0x1,%rcx
ja     1300 <bitval+0x200>
ret
xorpd  %xmm1,%xmm1
xorpd  %xmm2,%xmm2
test   $0x1,%al
jne    1277 <bitval+0x177>
jmp    12df <bitval+0x1df>

LLVM IR (-O0):
define i64 @bitval(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i64
store i32 %0, i32* %2
store i64 0, i64* %3
br label %4
4: ; preds = %8, %1
%5 = load i32, i32* %2
%6 = add nsw i32 %5, -1
store i32 %6, i32* %2
%7 = icmp sgt i32 %5, 0
br i1 %7, label %8, label %14
8: ; preds = %4
%9 = load i32, i32* %2
%10 = zext i32 %9 to i64
%11 = shl i64 1, %10
%12 = load i64, i64* %3
%13 = or i64 %12, %11
store i64 %13, i64* %3
br label %4
14: ; preds = %4
%15 = load i64, i64* %3
ret i64 %15
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @bitval(i32 %0) {
%2 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %2, label %3, label %76
3: ; preds = %1
%4 = zext i32 %0 to i64
%5 = icmp ult i32 %0, 4
br i1 %5, label %65, label %6
6: ; preds = %3
%7 = and i64 %4, 4294967292
%8 = and i64 %4, 3
%9 = insertelement <2 x i64> poison, i64 %4, i64 0
%10 = shufflevector <2 x i64> %9, <2 x i64> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%11 = add nsw <2 x i64> %10, <i64 0, i64 -1>
%12 = add nsw i64 %7, -4
%13 = lshr exact i64 %12, 2
%14 = add nuw nsw i64 %13, 1
%15 = and i64 %14, 1
%16 = icmp eq i64 %12, 0
br i1 %16, label %43, label %17
17: ; preds = %6
%18 = and i64 %14, 9223372036854775806
br label %19
19: ; preds = %19, %17
%20 = phi <2 x i64> [ %11, %17 ], [ %40, %19 ]
%21 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %17 ], [ %38, %19 ]
%22 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %17 ], [ %39, %19 ]
%23 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %41, %19 ]
%24 = add <2 x i64> %20, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%25 = add <2 x i64> %20, <i64 4294967293, i64 4294967293>
%26 = and <2 x i64> %24, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%27 = and <2 x i64> %25, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%28 = shl nuw <2 x i64> <i64 1, i64 1>, %26
%29 = shl nuw <2 x i64> <i64 1, i64 1>, %27
%30 = or <2 x i64> %28, %21
%31 = or <2 x i64> %29, %22
%32 = add <2 x i64> %20, <i64 4294967291, i64 4294967291>
%33 = add <2 x i64> %20, <i64 4294967289, i64 4294967289>
%34 = and <2 x i64> %32, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%35 = and <2 x i64> %33, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%36 = shl nuw <2 x i64> <i64 1, i64 1>, %34
%37 = shl nuw <2 x i64> <i64 1, i64 1>, %35
%38 = or <2 x i64> %36, %30
%39 = or <2 x i64> %37, %31
%40 = add <2 x i64> %20, <i64 -8, i64 -8>
%41 = add i64 %23, 2
%42 = icmp eq i64 %41, %18
br i1 %42, label %43, label %19
43: ; preds = %19, %6
%44 = phi <2 x i64> [ undef, %6 ], [ %38, %19 ]
%45 = phi <2 x i64> [ undef, %6 ], [ %39, %19 ]
%46 = phi <2 x i64> [ %11, %6 ], [ %40, %19 ]
%47 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %6 ], [ %38, %19 ]
%48 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %6 ], [ %39, %19 ]
%49 = icmp eq i64 %15, 0
br i1 %49, label %59, label %50
50: ; preds = %43
%51 = add <2 x i64> %46, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%52 = add <2 x i64> %46, <i64 4294967293, i64 4294967293>
%53 = and <2 x i64> %51, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%54 = and <2 x i64> %52, <i64 4294967295, i64 4294967295>
%55 = shl nuw <2 x i64> <i64 1, i64 1>, %53
%56 = shl nuw <2 x i64> <i64 1, i64 1>, %54
%57 = or <2 x i64> %55, %47
%58 = or <2 x i64> %56, %48
br label %59
59: ; preds = %43, %50
%60 = phi <2 x i64> [ %44, %43 ], [ %57, %50 ]
%61 = phi <2 x i64> [ %45, %43 ], [ %58, %50 ]
%62 = or <2 x i64> %61, %60
%63 = call i64 @llvm.vector.reduce.or.v2i64(<2 x i64> %62)
%64 = icmp eq i64 %7, %4
br i1 %64, label %76, label %65
65: ; preds = %3, %59
%66 = phi i64 [ %4, %3 ], [ %8, %59 ]
%67 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %63, %59 ]
br label %68
68: ; preds = %65, %68
%69 = phi i64 [ %71, %68 ], [ %66, %65 ]
%70 = phi i64 [ %74, %68 ], [ %67, %65 ]
%71 = add nsw i64 %69, -1
%72 = and i64 %71, 4294967295
%73 = shl nuw i64 1, %72
%74 = or i64 %73, %70
%75 = icmp ugt i64 %69, 1
br i1 %75, label %68, label %76
76: ; preds = %68, %59, %1
%77 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %63, %59 ], [ %74, %68 ]
ret i64 %77
}