int bit_reverse(int *buf_rvs, int size) {
  int r = 0;
  int s = 0;
  int N2 = size << 1;
  int i = 0;
  do {
    buf_rvs[i++] = s;
    r += 2;
    s ^= size - (size / (r & -r));
  } while (r < N2);
  return s;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bit_reverse>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
xor    %edx,%edx
sub    -0x10(%rbp),%edx
and    %edx,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
xor    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     1129 <bit_reverse+0x29>
mov    -0x14(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bit_reverse>:
push   %rbp
push   %rbx
mov    %esi,%r9d
lea    (%r9,%r9,1),%eax
cmp    $0x3,%eax
mov    $0x2,%ecx
cmovge %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,%r8d
shr    %r8d
add    $0x1,%r8d
cmp    $0x1,%ecx
jne    112f <bit_reverse+0x2f>
xor    %r10d,%r10d
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
jmp    118d <bit_reverse+0x8d>
mov    %r8d,%r11d
and    $0x7ffffffe,%r11d
xor    %esi,%esi
mov    $0xfffffffc,%ebx
xor    %r10d,%r10d
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %ecx,(%rdi,%rsi,2)
lea    0x2(%rsi),%eax
lea    0x2(%rbx),%ebp
and    %eax,%ebp
mov    %r9d,%eax
cltd
idiv   %ebp
mov    %r9d,%ebp
sub    %eax,%ebp
xor    %ecx,%ebp
add    $0x2,%r10
mov    %ebp,0x4(%rdi,%rsi,2)
add    $0x4,%rsi
mov    %esi,%ecx
and    %ebx,%ecx
mov    %r9d,%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %r9d,%ecx
sub    %eax,%ecx
xor    %ebp,%ecx
add    $0xfffffffc,%ebx
cmp    %r10,%r11
jne    1150 <bit_reverse+0x50>
test   $0x1,%r8b
je     11b2 <bit_reverse+0xb2>
mov    %ecx,(%rdi,%r10,4)
mov    $0xfffffffe,%eax
sub    %esi,%eax
add    $0x2,%esi
and    %eax,%esi
mov    %r9d,%eax
cltd
idiv   %esi
sub    %eax,%r9d
xor    %ecx,%r9d
mov    %r9d,%ecx
mov    %ecx,%eax
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @bit_reverse(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
store i32 0, i32* %6
%9 = load i32, i32* %4
%10 = shl i32 %9, 1
store i32 %10, i32* %7
store i32 0, i32* %8
br label %11
11: ; preds = %30, %2
%12 = load i32, i32* %6
%13 = load i32*, i32** %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = add nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %8
%16 = sext i32 %14 to i64
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %16
store i32 %12, i32* %17
%18 = load i32, i32* %5
%19 = add nsw i32 %18, 2
store i32 %19, i32* %5
%20 = load i32, i32* %4
%21 = load i32, i32* %4
%22 = load i32, i32* %5
%23 = load i32, i32* %5
%24 = sub nsw i32 0, %23
%25 = and i32 %22, %24
%26 = sdiv i32 %21, %25
%27 = sub nsw i32 %20, %26
%28 = load i32, i32* %6
%29 = xor i32 %28, %27
store i32 %29, i32* %6
br label %30
30: ; preds = %11
%31 = load i32, i32* %5
%32 = load i32, i32* %7
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br i1 %33, label %11, label %34
34: ; preds = %30
%35 = load i32, i32* %6
ret i32 %35
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @bit_reverse(i32* nocapture writeonly %0, i32 %1) {
%3 = shl i32 %1, 1
%4 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %3, i32 2)
%5 = add nsw i32 %4, -1
%6 = lshr i32 %5, 1
%7 = add nuw nsw i32 %6, 1
%8 = zext i32 %7 to i64
%9 = and i64 %8, 1
%10 = icmp eq i32 %5, 1
br i1 %10, label %36, label %11
11: ; preds = %2
%12 = and i64 %8, 2147483646
br label %13
13: ; preds = %13, %11
%14 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %26, %13 ]
%15 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %33, %13 ]
%16 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %28, %13 ]
%17 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %34, %13 ]
%18 = or i64 %14, 1
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %14
store i32 %15, i32* %19
%20 = or i32 %16, 2
%21 = sub nuw nsw i32 -2, %16
%22 = and i32 %20, %21
%23 = sdiv i32 %1, %22
%24 = sub nsw i32 %1, %23
%25 = xor i32 %24, %15
%26 = add nuw nsw i64 %14, 2
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %18
store i32 %25, i32* %27
%28 = add nuw nsw i32 %16, 4
%29 = sub nuw nsw i32 -2, %20
%30 = and i32 %28, %29
%31 = sdiv i32 %1, %30
%32 = sub nsw i32 %1, %31
%33 = xor i32 %32, %25
%34 = add i64 %17, 2
%35 = icmp eq i64 %34, %12
br i1 %35, label %36, label %13
36: ; preds = %13, %2
%37 = phi i32 [ undef, %2 ], [ %33, %13 ]
%38 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %26, %13 ]
%39 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %33, %13 ]
%40 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %28, %13 ]
%41 = icmp eq i64 %9, 0
br i1 %41, label %50, label %42
42: ; preds = %36
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %38
store i32 %39, i32* %43
%44 = add nuw nsw i32 %40, 2
%45 = sub nuw nsw i32 -2, %40
%46 = and i32 %44, %45
%47 = sdiv i32 %1, %46
%48 = sub nsw i32 %1, %47
%49 = xor i32 %48, %39
br label %50
50: ; preds = %36, %42
%51 = phi i32 [ %37, %36 ], [ %49, %42 ]
ret i32 %51
}