void colour_to_mono(unsigned char *img, int width, int height, int bitsperpixel,
                    unsigned char *mono) {
  int i, j, v;
  int bytesperpixel = bitsperpixel / 8;
  for (i = 0; i < width * height; i++) {
    v = 0;
    for (j = 0; j < bytesperpixel; j++) {
      v += img[i * bytesperpixel + j];
    }
    mono[i + j] = v / bytesperpixel;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<colour_to_mono>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x8,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
imul   -0x10(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11a6 <colour_to_mono+0xa6>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x30(%rbp),%eax
jge    117f <colour_to_mono+0x7f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
imul   -0x30(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
add    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    114a <colour_to_mono+0x4a>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x30(%rbp)
mov    %al,%dl
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112a <colour_to_mono+0x2a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<colour_to_mono>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rdi,-0x20(%rsp)
lea    0x7(%rcx),%r9d
test   %ecx,%ecx
cmovns %ecx,%r9d
imul   %edx,%esi
test   %esi,%esi
jle    12ce <colour_to_mono+0x1ce>
sar    $0x3,%r9d
lea    -0x1(%r9),%r15d
add    $0x1,%r15
movslq %r9d,%r11
mov    %esi,%r12d
mov    %r11d,%ebx
mov    %ebx,%r14d
and    $0xfffffff8,%r14d
lea    -0x8(%r14),%rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
mov    %rax,%rdx
shr    $0x3,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,%rax
mov    %rdx,-0x10(%rsp)
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
mov    %rdx,-0x18(%rsp)
mov    -0x20(%rsp),%rdi
lea    0xc(%rdi),%rbp
xor    %r13d,%r13d
pxor   %xmm0,%xmm0
jmp    11a3 <colour_to_mono+0xa3>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %r10d,%r10d
xor    %eax,%eax
cltd
idiv   %r9d
add    %r13d,%r10d
mov    %al,(%r8,%r10,1)
add    $0x1,%r13
add    %r11,%rbp
add    %r11,%rdi
cmp    %r12,%r13
je     12ce <colour_to_mono+0x1ce>
cmp    $0x8,%ecx
jl     1180 <colour_to_mono+0x80>
cmp    $0x8,%r9d
jae    11c0 <colour_to_mono+0xc0>
xor    %edx,%edx
xor    %eax,%eax
jmp    12a0 <colour_to_mono+0x1a0>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cmpq   $0x0,-0x8(%rsp)
je     12b7 <colour_to_mono+0x1b7>
pxor   %xmm1,%xmm1
mov    -0x18(%rsp),%rdx
xor    %eax,%eax
pxor   %xmm2,%xmm2
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movd   -0xc(%rbp,%rax,1),%xmm3
movd   -0x8(%rbp,%rax,1),%xmm4
punpcklbw %xmm0,%xmm3
punpcklwd %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm1,%xmm3
punpcklbw %xmm0,%xmm4
punpcklwd %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm2,%xmm4
movd   -0x4(%rbp,%rax,1),%xmm1
movd   0x0(%rbp,%rax,1),%xmm2
punpcklbw %xmm0,%xmm1
punpcklwd %xmm0,%xmm1
paddd  %xmm3,%xmm1
punpcklbw %xmm0,%xmm2
punpcklwd %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm4,%xmm2
add    $0x10,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    11e0 <colour_to_mono+0xe0>
testb  $0x1,-0x10(%rsp)
je     126b <colour_to_mono+0x16b>
mov    %r13,%rdx
imul   %r11,%rdx
add    %rdx,%rax
mov    -0x20(%rsp),%rdx
movd   (%rdx,%rax,1),%xmm3
movd   0x4(%rdx,%rax,1),%xmm4
punpcklbw %xmm0,%xmm3
punpcklwd %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm3,%xmm1
punpcklbw %xmm0,%xmm4
punpcklwd %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm2
paddd  %xmm1,%xmm2
pshufd $0x55,%xmm2,%xmm1
paddd  %xmm2,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
mov    %r14,%rdx
mov    %r15,%r10
cmp    %rbx,%r14
je     1185 <colour_to_mono+0x85>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movzbl (%rdi,%rdx,1),%esi
add    %esi,%eax
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rbx
jne    12a0 <colour_to_mono+0x1a0>
mov    %r15,%r10
jmp    1185 <colour_to_mono+0x85>
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
pxor   %xmm2,%xmm2
testb  $0x1,-0x10(%rsp)
jne    1239 <colour_to_mono+0x139>
jmp    126b <colour_to_mono+0x16b>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @colour_to_mono(i8* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i8* %4) {
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i8*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i8* %0, i8** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i8* %4, i8** %10
%15 = load i32, i32* %9
%16 = sdiv i32 %15, 8
store i32 %16, i32* %14
store i32 0, i32* %11
br label %17
17: ; preds = %55, %5
%18 = load i32, i32* %11
%19 = load i32, i32* %7
%20 = load i32, i32* %8
%21 = mul nsw i32 %19, %20
%22 = icmp slt i32 %18, %21
br i1 %22, label %23, label %58
23: ; preds = %17
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %12
br label %24
24: ; preds = %41, %23
%25 = load i32, i32* %12
%26 = load i32, i32* %14
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %44
28: ; preds = %24
%29 = load i8*, i8** %6
%30 = load i32, i32* %11
%31 = load i32, i32* %14
%32 = mul nsw i32 %30, %31
%33 = load i32, i32* %12
%34 = add nsw i32 %32, %33
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %29, i64 %35
%37 = load i8, i8* %36
%38 = zext i8 %37 to i32
%39 = load i32, i32* %13
%40 = add nsw i32 %39, %38
store i32 %40, i32* %13
br label %41
41: ; preds = %28
%42 = load i32, i32* %12
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %12
br label %24
44: ; preds = %24
%45 = load i32, i32* %13
%46 = load i32, i32* %14
%47 = sdiv i32 %45, %46
%48 = trunc i32 %47 to i8
%49 = load i8*, i8** %10
%50 = load i32, i32* %11
%51 = load i32, i32* %12
%52 = add nsw i32 %50, %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i8, i8* %49, i64 %53
store i8 %48, i8* %54
br label %55
55: ; preds = %44
%56 = load i32, i32* %11
%57 = add nsw i32 %56, 1
store i32 %57, i32* %11
br label %17
58: ; preds = %17
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @colour_to_mono(i8* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i8* nocapture writeonly %4) {
%6 = sdiv i32 %3, 8
%7 = mul i32 %2, %1
%8 = icmp sgt i32 %7, 0
br i1 %8, label %9, label %110
9: ; preds = %5
%10 = icmp sgt i32 %3, 7
%11 = add nsw i32 %6, -1
%12 = zext i32 %11 to i64
%13 = add nuw nsw i64 %12, 1
%14 = sext i32 %6 to i64
%15 = zext i32 %7 to i64
%16 = zext i32 %6 to i64
%17 = and i64 %16, 4294967288
%18 = add nsw i64 %17, -8
%19 = lshr exact i64 %18, 3
%20 = add nuw nsw i64 %19, 1
%21 = icmp ult i32 %6, 8
%22 = and i64 %16, 4294967288
%23 = and i64 %20, 1
%24 = icmp eq i64 %18, 0
%25 = and i64 %20, 4611686018427387902
%26 = icmp eq i64 %23, 0
%27 = icmp eq i64 %22, %16
br label %28
28: ; preds = %9, %100
%29 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %108, %100 ]
br i1 %10, label %30, label %100
30: ; preds = %28
%31 = mul nsw i64 %29, %14
br i1 %21, label %87, label %32
32: ; preds = %30
br i1 %24, label %64, label %33
33: ; preds = %32, %33
%34 = phi i64 [ %61, %33 ], [ 0, %32 ]
%35 = phi <4 x i32> [ %59, %33 ], [ zeroinitializer, %32 ]
%36 = phi <4 x i32> [ %60, %33 ], [ zeroinitializer, %32 ]
%37 = phi i64 [ %62, %33 ], [ 0, %32 ]
%38 = add nsw i64 %34, %31
%39 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %38
%40 = bitcast i8* %39 to <4 x i8>*
%41 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %40
%42 = getelementptr inbounds i8, i8* %39, i64 4
%43 = bitcast i8* %42 to <4 x i8>*
%44 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %43
%45 = zext <4 x i8> %41 to <4 x i32>
%46 = zext <4 x i8> %44 to <4 x i32>
%47 = add <4 x i32> %35, %45
%48 = add <4 x i32> %36, %46
%49 = or i64 %34, 8
%50 = add nsw i64 %49, %31
%51 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %50
%52 = bitcast i8* %51 to <4 x i8>*
%53 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %52
%54 = getelementptr inbounds i8, i8* %51, i64 4
%55 = bitcast i8* %54 to <4 x i8>*
%56 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %55
%57 = zext <4 x i8> %53 to <4 x i32>
%58 = zext <4 x i8> %56 to <4 x i32>
%59 = add <4 x i32> %47, %57
%60 = add <4 x i32> %48, %58
%61 = add nuw i64 %34, 16
%62 = add i64 %37, 2
%63 = icmp eq i64 %62, %25
br i1 %63, label %64, label %33
64: ; preds = %33, %32
%65 = phi <4 x i32> [ undef, %32 ], [ %59, %33 ]
%66 = phi <4 x i32> [ undef, %32 ], [ %60, %33 ]
%67 = phi i64 [ 0, %32 ], [ %61, %33 ]
%68 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %32 ], [ %59, %33 ]
%69 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %32 ], [ %60, %33 ]
br i1 %26, label %82, label %70
70: ; preds = %64
%71 = add nsw i64 %67, %31
%72 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %71
%73 = bitcast i8* %72 to <4 x i8>*
%74 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %73
%75 = getelementptr inbounds i8, i8* %72, i64 4
%76 = bitcast i8* %75 to <4 x i8>*
%77 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %76
%78 = zext <4 x i8> %74 to <4 x i32>
%79 = zext <4 x i8> %77 to <4 x i32>
%80 = add <4 x i32> %68, %78
%81 = add <4 x i32> %69, %79
br label %82
82: ; preds = %64, %70
%83 = phi <4 x i32> [ %65, %64 ], [ %80, %70 ]
%84 = phi <4 x i32> [ %66, %64 ], [ %81, %70 ]
%85 = add <4 x i32> %84, %83
%86 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %85)
br i1 %27, label %100, label %87
87: ; preds = %30, %82
%88 = phi i64 [ 0, %30 ], [ %22, %82 ]
%89 = phi i32 [ 0, %30 ], [ %86, %82 ]
br label %90
90: ; preds = %87, %90
%91 = phi i64 [ %98, %90 ], [ %88, %87 ]
%92 = phi i32 [ %97, %90 ], [ %89, %87 ]
%93 = add nsw i64 %91, %31
%94 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %93
%95 = load i8, i8* %94
%96 = zext i8 %95 to i32
%97 = add nuw nsw i32 %92, %96
%98 = add nuw nsw i64 %91, 1
%99 = icmp eq i64 %98, %16
br i1 %99, label %100, label %90
100: ; preds = %90, %82, %28
%101 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %13, %82 ], [ %13, %90 ]
%102 = phi i32 [ 0, %28 ], [ %86, %82 ], [ %97, %90 ]
%103 = sdiv i32 %102, %6
%104 = trunc i32 %103 to i8
%105 = add i64 %101, %29
%106 = and i64 %105, 4294967295
%107 = getelementptr inbounds i8, i8* %4, i64 %106
store i8 %104, i8* %107
%108 = add nuw nsw i64 %29, 1
%109 = icmp eq i64 %108, %15
br i1 %109, label %110, label %28
110: ; preds = %100, %5
ret void
}