void set_grey(unsigned char *grey, int i, unsigned char val) {
  if (i % 2 == 1) {
    grey[i / 2] = (grey[i / 2] & 0xF0) | (val >> 4);
  } else {
    grey[i / 2] = (grey[i / 2] & 0x0F) | (val & 0xF0);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<set_grey>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %dl,%al
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %al,-0xd(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x1,%edx
jne    117c <set_grey+0x7c>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0xf0,%eax
movzbl -0xd(%rbp),%ecx
sar    $0x4,%ecx
or     %ecx,%eax
mov    %al,-0x19(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x19(%rbp),%dl
mov    %eax,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
jmp    11d0 <set_grey+0xd0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0xf,%eax
movzbl -0xd(%rbp),%ecx
and    $0xf0,%ecx
or     %ecx,%eax
mov    %al,-0x31(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x31(%rbp),%dl
mov    %eax,%ecx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<set_grey>:
mov    %esi,%eax
shr    $0x1f,%eax
add    %esi,%eax
mov    %eax,%ecx
sar    %ecx
and    $0xfffffffe,%eax
sub    %eax,%esi
movslq %ecx,%rax
mov    (%rdi,%rax,1),%cl
cmp    $0x1,%esi
jne    1123 <set_grey+0x23>
and    $0xf0,%cl
shr    $0x4,%dl
jmp    1129 <set_grey+0x29>
and    $0xf,%cl
and    $0xf0,%dl
or     %cl,%dl
mov    %dl,(%rdi,%rax,1)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @set_grey(i8* %0, i32 %1, i8 zeroext %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i8
store i8* %0, i8** %4
store i32 %1, i32* %5
store i8 %2, i8* %6
%7 = load i32, i32* %5
%8 = srem i32 %7, 2
%9 = icmp eq i32 %8, 1
br i1 %9, label %10, label %29
10: ; preds = %3
%11 = load i8*, i8** %4
%12 = load i32, i32* %5
%13 = sdiv i32 %12, 2
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 %14
%16 = load i8, i8* %15
%17 = zext i8 %16 to i32
%18 = and i32 %17, 240
%19 = load i8, i8* %6
%20 = zext i8 %19 to i32
%21 = ashr i32 %20, 4
%22 = or i32 %18, %21
%23 = trunc i32 %22 to i8
%24 = load i8*, i8** %4
%25 = load i32, i32* %5
%26 = sdiv i32 %25, 2
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %24, i64 %27
store i8 %23, i8* %28
br label %48
29: ; preds = %3
%30 = load i8*, i8** %4
%31 = load i32, i32* %5
%32 = sdiv i32 %31, 2
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i8, i8* %30, i64 %33
%35 = load i8, i8* %34
%36 = zext i8 %35 to i32
%37 = and i32 %36, 15
%38 = load i8, i8* %6
%39 = zext i8 %38 to i32
%40 = and i32 %39, 240
%41 = or i32 %37, %40
%42 = trunc i32 %41 to i8
%43 = load i8*, i8** %4
%44 = load i32, i32* %5
%45 = sdiv i32 %44, 2
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i8, i8* %43, i64 %46
store i8 %42, i8* %47
br label %48
48: ; preds = %29, %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @set_grey(i8* nocapture %0, i32 %1, i8 zeroext %2) {
%4 = srem i32 %1, 2
%5 = icmp eq i32 %4, 1
%6 = sdiv i32 %1, 2
%7 = sext i32 %6 to i64
%8 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %7
%9 = load i8, i8* %8
br i1 %5, label %10, label %14
10: ; preds = %3
%11 = and i8 %9, -16
%12 = lshr i8 %2, 4
%13 = or i8 %11, %12
br label %18
14: ; preds = %3
%15 = and i8 %9, 15
%16 = and i8 %2, -16
%17 = or i8 %15, %16
br label %18
18: ; preds = %14, %10
%19 = phi i8 [ %17, %14 ], [ %13, %10 ]
store i8 %19, i8* %8
ret void
}