void hist(int bucket[512 * 4], int a[2048], int exp) {
  int blockID = 0, maskID = 0;
loop2:
  for (blockID = 0; blockID < 512; blockID++) {
  loop1:
    for (maskID = 0; maskID < 4; maskID++)
      bucket[((a[blockID * 4 + maskID] >> exp) & 0x3) * 512 + blockID + 1]++;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<hist>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x200,-0x18(%rbp)
jge    119e <hist+0x9e>
jmp    1136 <hist+0x36>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x1c(%rbp)
jge    118b <hist+0x8b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    -0x1c(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sar    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    $0x3,%ecx
shl    $0x9,%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    113d <hist+0x3d>
jmp    1190 <hist+0x90>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1124 <hist+0x24>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<hist>:
mov    %edx,%ecx
mov    $0x1,%r8d
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rsi,%rdx,1),%eax
sar    %cl,%eax
and    $0x3,%eax
shl    $0x9,%eax
add    %r8d,%eax
addl   $0x1,(%rdi,%rax,4)
mov    0x4(%rsi,%rdx,1),%eax
sar    %cl,%eax
and    $0x3,%eax
shl    $0x9,%eax
add    %r8d,%eax
addl   $0x1,(%rdi,%rax,4)
mov    0x8(%rsi,%rdx,1),%eax
sar    %cl,%eax
and    $0x3,%eax
shl    $0x9,%eax
add    %r8d,%eax
addl   $0x1,(%rdi,%rax,4)
mov    0xc(%rsi,%rdx,1),%eax
sar    %cl,%eax
and    $0x3,%eax
shl    $0x9,%eax
add    %r8d,%eax
addl   $0x1,(%rdi,%rax,4)
add    $0x10,%rdx
add    $0x1,%r8d
cmp    $0x2000,%rdx
jne    1110 <hist+0x10>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @hist(i32* %0, i32* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32* %1, i32** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %8
br label %9
9: ; preds = %3
store i32 0, i32* %7
br label %10
10: ; preds = %43, %9
%11 = load i32, i32* %7
%12 = icmp slt i32 %11, 512
br i1 %12, label %13, label %46
13: ; preds = %10
br label %14
14: ; preds = %13
store i32 0, i32* %8
br label %15
15: ; preds = %39, %14
%16 = load i32, i32* %8
%17 = icmp slt i32 %16, 4
br i1 %17, label %18, label %42
18: ; preds = %15
%19 = load i32*, i32** %4
%20 = load i32*, i32** %5
%21 = load i32, i32* %7
%22 = mul nsw i32 %21, 4
%23 = load i32, i32* %8
%24 = add nsw i32 %22, %23
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = load i32, i32* %6
%29 = ashr i32 %27, %28
%30 = and i32 %29, 3
%31 = mul nsw i32 %30, 512
%32 = load i32, i32* %7
%33 = add nsw i32 %31, %32
%34 = add nsw i32 %33, 1
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %36
br label %39
39: ; preds = %18
%40 = load i32, i32* %8
%41 = add nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %8
br label %15
42: ; preds = %15
br label %43
43: ; preds = %42
%44 = load i32, i32* %7
%45 = add nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %7
br label %10
46: ; preds = %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @hist(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32 %2) {
br label %4
4: ; preds = %3, %4
%5 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %7, %4 ]
%6 = shl nsw i64 %5, 2
%7 = add nuw nsw i64 %5, 1
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %6
%9 = load i32, i32* %8
%10 = ashr i32 %9, %2
%11 = shl i32 %10, 9
%12 = and i32 %11, 1536
%13 = trunc i64 %7 to i32
%14 = add i32 %12, %13
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
%17 = load i32, i32* %16
%18 = add nsw i32 %17, 1
store i32 %18, i32* %16
%19 = or i64 %6, 1
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = ashr i32 %21, %2
%23 = shl i32 %22, 9
%24 = and i32 %23, 1536
%25 = add i32 %24, %13
%26 = zext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %27
%30 = or i64 %6, 2
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = ashr i32 %32, %2
%34 = shl i32 %33, 9
%35 = and i32 %34, 1536
%36 = add i32 %35, %13
%37 = zext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %38
%41 = or i64 %6, 3
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = ashr i32 %43, %2
%45 = shl i32 %44, 9
%46 = and i32 %45, 1536
%47 = add i32 %46, %13
%48 = zext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %48
%50 = load i32, i32* %49
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %49
%52 = icmp eq i64 %7, 512
br i1 %52, label %53, label %4
53: ; preds = %4
ret void
}