void process(int *val, int num) {
  int int_bits = sizeof(int) * 8;
  int sgn_pos = int_bits - 1;
  int sig_pos = int_bits - 2;
  int ref_pos = int_bits - 3;
  int sgn_mask = 1 << sgn_pos;
  int sig_mask = 1 << sig_pos;
  int ref_mask = 1 << ref_pos;
  for (int i = 0; i < num; ++i) {
    val[i] &= ~(sig_mask | ref_mask);
    if (val[i] & sgn_mask)
      val[i] = -(val[i] ^ sgn_mask);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<process>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x20,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    $0x3,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11c5 <process+0xc5>
mov    -0x24(%rbp),%edx
or     -0x28(%rbp),%edx
xor    $0xffffffff,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
and    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
and    -0x20(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
je     11b2 <process+0xb2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
xor    -0x20(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
sub    %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11b7 <process+0xb7>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    115b <process+0x5b>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<process>:
test   %esi,%esi
jle    11d7 <process+0xd7>
mov    %esi,%r8d
cmp    $0x8,%esi
jae    1117 <process+0x17>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11b0 <process+0xb0>
mov    %r8d,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
lea    0x0(,%r8,4),%rdx
and    $0xffffffffffffffe0,%rdx
xor    %esi,%esi
movdqa 0xecc(%rip),%xmm8
pcmpeqd %xmm1,%xmm1
movdqa 0xed0(%rip),%xmm2
movdqu (%rdi,%rsi,1),%xmm3
movdqu 0x10(%rdi,%rsi,1),%xmm4
movdqa %xmm3,%xmm5
pand   %xmm8,%xmm5
movdqa %xmm4,%xmm0
pand   %xmm8,%xmm0
pcmpgtd %xmm1,%xmm3
pcmpgtd %xmm1,%xmm4
movdqa %xmm5,%xmm7
pxor   %xmm2,%xmm7
movdqa %xmm0,%xmm6
pxor   %xmm2,%xmm6
psubd  %xmm1,%xmm7
psubd  %xmm1,%xmm6
pand   %xmm3,%xmm5
pandn  %xmm7,%xmm3
por    %xmm5,%xmm3
pand   %xmm4,%xmm0
pandn  %xmm6,%xmm4
por    %xmm0,%xmm4
movdqu %xmm3,(%rdi,%rsi,1)
movdqu %xmm4,0x10(%rdi,%rsi,1)
add    $0x20,%rsi
cmp    %rsi,%rdx
jne    1140 <process+0x40>
cmp    %r8,%rcx
je     11d7 <process+0xd7>
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdi,%rcx,4),%eax
mov    %eax,%edx
and    $0x9fffffff,%edx
mov    %edx,%esi
xor    $0x7fffffff,%esi
add    $0x1,%esi
test   %eax,%eax
cmovns %edx,%esi
mov    %esi,(%rdi,%rcx,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r8
jne    11b0 <process+0xb0>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @process(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 32, i32* %5
%13 = load i32, i32* %5
%14 = sub nsw i32 %13, 1
store i32 %14, i32* %6
%15 = load i32, i32* %5
%16 = sub nsw i32 %15, 2
store i32 %16, i32* %7
%17 = load i32, i32* %5
%18 = sub nsw i32 %17, 3
store i32 %18, i32* %8
%19 = load i32, i32* %6
%20 = shl i32 1, %19
store i32 %20, i32* %9
%21 = load i32, i32* %7
%22 = shl i32 1, %21
store i32 %22, i32* %10
%23 = load i32, i32* %8
%24 = shl i32 1, %23
store i32 %24, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %25
25: ; preds = %62, %2
%26 = load i32, i32* %12
%27 = load i32, i32* %4
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %65
29: ; preds = %25
%30 = load i32, i32* %10
%31 = load i32, i32* %11
%32 = or i32 %30, %31
%33 = xor i32 %32, -1
%34 = load i32*, i32** %3
%35 = load i32, i32* %12
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = and i32 %38, %33
store i32 %39, i32* %37
%40 = load i32*, i32** %3
%41 = load i32, i32* %12
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = load i32, i32* %9
%46 = and i32 %44, %45
%47 = icmp ne i32 %46, 0
br i1 %47, label %48, label %61
48: ; preds = %29
%49 = load i32*, i32** %3
%50 = load i32, i32* %12
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = load i32, i32* %9
%55 = xor i32 %53, %54
%56 = sub nsw i32 0, %55
%57 = load i32*, i32** %3
%58 = load i32, i32* %12
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %59
store i32 %56, i32* %60
br label %61
61: ; preds = %48, %29
br label %62
62: ; preds = %61
%63 = load i32, i32* %12
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %12
br label %25
65: ; preds = %25
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @process(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %35
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %6, label %33, label %7
7: ; preds = %4
%8 = and i64 %5, 4294967288
br label %9
9: ; preds = %9, %7
%10 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %29, %9 ]
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %10
%12 = bitcast i32* %11 to <4 x i32>*
%13 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %12
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 4
%15 = bitcast i32* %14 to <4 x i32>*
%16 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %15
%17 = and <4 x i32> %13, <i32 -1610612737, i32 -1610612737, i32 -1610612737, i32 -1610612737>
%18 = and <4 x i32> %16, <i32 -1610612737, i32 -1610612737, i32 -1610612737, i32 -1610612737>
%19 = icmp sgt <4 x i32> %13, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
%20 = icmp sgt <4 x i32> %16, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
%21 = xor <4 x i32> %17, <i32 2147483647, i32 2147483647, i32 2147483647, i32 2147483647>
%22 = xor <4 x i32> %18, <i32 2147483647, i32 2147483647, i32 2147483647, i32 2147483647>
%23 = add <4 x i32> %21, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%24 = add <4 x i32> %22, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%25 = select <4 x i1> %19, <4 x i32> %17, <4 x i32> %23
%26 = select <4 x i1> %20, <4 x i32> %18, <4 x i32> %24
%27 = bitcast i32* %11 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %25, <4 x i32>* %27
%28 = bitcast i32* %14 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %26, <4 x i32>* %28
%29 = add nuw i64 %10, 8
%30 = icmp eq i64 %29, %8
br i1 %30, label %31, label %9
31: ; preds = %9
%32 = icmp eq i64 %8, %5
br i1 %32, label %35, label %33
33: ; preds = %4, %31
%34 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %8, %31 ]
br label %36
35: ; preds = %36, %31, %2
ret void
36: ; preds = %33, %36
%37 = phi i64 [ %45, %36 ], [ %34, %33 ]
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = and i32 %39, -1610612737
%41 = icmp sgt i32 %39, -1
%42 = xor i32 %40, 2147483647
%43 = add i32 %42, 1
%44 = select i1 %41, i32 %40, i32 %43
store i32 %44, i32* %38
%45 = add nuw nsw i64 %37, 1
%46 = icmp eq i64 %45, %5
br i1 %46, label %35, label %36
}