void array_reverse_bits(unsigned char data[], unsigned int size) {
  for (unsigned int i = 0; i < size; ++i) {
    unsigned char j = 0;
    j = (data[i] & 0x01) << 7;
    j += (data[i] & 0x02) << 5;
    j += (data[i] & 0x04) << 3;
    j += (data[i] & 0x08) << 1;
    j += (data[i] & 0x10) >> 1;
    j += (data[i] & 0x20) >> 3;
    j += (data[i] & 0x40) >> 5;
    j += (data[i] & 0x80) >> 7;
    data[i] = j;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<array_reverse_bits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jae    120a <array_reverse_bits+0x10a>
movb   $0x0,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0x1,%eax
shl    $0x7,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x2,%ecx
shl    $0x5,%ecx
movzbl -0x11(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x4,%ecx
shl    $0x3,%ecx
movzbl -0x11(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x8,%ecx
shl    $0x1,%ecx
movzbl -0x11(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x10,%ecx
sar    $0x1,%ecx
movzbl -0x11(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x20,%ecx
sar    $0x3,%ecx
movzbl -0x11(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x40,%ecx
sar    $0x5,%ecx
movzbl -0x11(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movzbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x80,%ecx
sar    $0x7,%ecx
movzbl -0x11(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x11(%rbp),%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1112 <array_reverse_bits+0x12>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<array_reverse_bits>:
test   %esi,%esi
je     128f <array_reverse_bits+0x18f>
mov    %esi,%r8d
cmp    $0x8,%esi
jae    1117 <array_reverse_bits+0x17>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1260 <array_reverse_bits+0x160>
cmp    $0x10,%esi
jae    1123 <array_reverse_bits+0x23>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11c3 <array_reverse_bits+0xc3>
mov    %r8d,%ecx
and    $0xfffffff0,%ecx
xor    %edx,%edx
movdqa 0xecd(%rip),%xmm0
movdqa 0xed5(%rip),%xmm1
movdqa 0xedd(%rip),%xmm2
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movdqu (%rdi,%rdx,1),%xmm3
movdqa %xmm3,%xmm4
psrlw  $0x4,%xmm4
pand   %xmm0,%xmm4
pand   %xmm0,%xmm3
psllw  $0x4,%xmm3
por    %xmm4,%xmm3
movdqa %xmm3,%xmm4
psrlw  $0x2,%xmm4
pand   %xmm1,%xmm4
pand   %xmm1,%xmm3
psllw  $0x2,%xmm3
por    %xmm4,%xmm3
movdqa %xmm3,%xmm4
psrlw  $0x1,%xmm4
pand   %xmm2,%xmm4
pand   %xmm2,%xmm3
paddb  %xmm3,%xmm3
por    %xmm4,%xmm3
movdqu %xmm3,(%rdi,%rdx,1)
add    $0x10,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jne    1150 <array_reverse_bits+0x50>
cmp    %r8,%rcx
je     128f <array_reverse_bits+0x18f>
test   $0x8,%r8b
je     1260 <array_reverse_bits+0x160>
mov    %rcx,%rdx
mov    %r8d,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
movdqa 0xe2c(%rip),%xmm0
movdqa 0xe34(%rip),%xmm1
movdqa 0xe3c(%rip),%xmm2
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movq   (%rdi,%rdx,1),%xmm3
movdqa %xmm3,%xmm4
psrlw  $0x4,%xmm4
pand   %xmm0,%xmm4
pand   %xmm0,%xmm3
psllw  $0x4,%xmm3
por    %xmm4,%xmm3
movdqa %xmm3,%xmm4
psrlw  $0x2,%xmm4
pand   %xmm1,%xmm4
pand   %xmm1,%xmm3
psllw  $0x2,%xmm3
por    %xmm4,%xmm3
movdqa %xmm3,%xmm4
psrlw  $0x1,%xmm4
pand   %xmm2,%xmm4
pand   %xmm2,%xmm3
paddb  %xmm3,%xmm3
por    %xmm4,%xmm3
movq   %xmm3,(%rdi,%rdx,1)
add    $0x8,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jne    11f0 <array_reverse_bits+0xf0>
cmp    %r8,%rcx
je     128f <array_reverse_bits+0x18f>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movzbl (%rdi,%rcx,1),%edx
rol    $0x4,%dl
mov    %edx,%eax
and    $0x33,%al
shl    $0x2,%al
shr    $0x2,%dl
and    $0x33,%dl
or     %al,%dl
mov    %edx,%eax
and    $0x55,%al
add    %al,%al
shr    %dl
and    $0x55,%dl
or     %al,%dl
mov    %dl,(%rdi,%rcx,1)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r8
jne    1260 <array_reverse_bits+0x160>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @array_reverse_bits(i8* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i8*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i8
store i8* %0, i8** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
br label %7
7: ; preds = %110, %2
%8 = load i32, i32* %5
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp ult i32 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %113
11: ; preds = %7
store i8 0, i8* %6
%12 = load i8*, i8** %3
%13 = load i32, i32* %5
%14 = zext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 %14
%16 = load i8, i8* %15
%17 = zext i8 %16 to i32
%18 = and i32 %17, 1
%19 = shl i32 %18, 7
%20 = trunc i32 %19 to i8
store i8 %20, i8* %6
%21 = load i8*, i8** %3
%22 = load i32, i32* %5
%23 = zext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %21, i64 %23
%25 = load i8, i8* %24
%26 = zext i8 %25 to i32
%27 = and i32 %26, 2
%28 = shl i32 %27, 5
%29 = load i8, i8* %6
%30 = zext i8 %29 to i32
%31 = add nsw i32 %30, %28
%32 = trunc i32 %31 to i8
store i8 %32, i8* %6
%33 = load i8*, i8** %3
%34 = load i32, i32* %5
%35 = zext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %33, i64 %35
%37 = load i8, i8* %36
%38 = zext i8 %37 to i32
%39 = and i32 %38, 4
%40 = shl i32 %39, 3
%41 = load i8, i8* %6
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = add nsw i32 %42, %40
%44 = trunc i32 %43 to i8
store i8 %44, i8* %6
%45 = load i8*, i8** %3
%46 = load i32, i32* %5
%47 = zext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 %47
%49 = load i8, i8* %48
%50 = zext i8 %49 to i32
%51 = and i32 %50, 8
%52 = shl i32 %51, 1
%53 = load i8, i8* %6
%54 = zext i8 %53 to i32
%55 = add nsw i32 %54, %52
%56 = trunc i32 %55 to i8
store i8 %56, i8* %6
%57 = load i8*, i8** %3
%58 = load i32, i32* %5
%59 = zext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i8, i8* %57, i64 %59
%61 = load i8, i8* %60
%62 = zext i8 %61 to i32
%63 = and i32 %62, 16
%64 = ashr i32 %63, 1
%65 = load i8, i8* %6
%66 = zext i8 %65 to i32
%67 = add nsw i32 %66, %64
%68 = trunc i32 %67 to i8
store i8 %68, i8* %6
%69 = load i8*, i8** %3
%70 = load i32, i32* %5
%71 = zext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i8, i8* %69, i64 %71
%73 = load i8, i8* %72
%74 = zext i8 %73 to i32
%75 = and i32 %74, 32
%76 = ashr i32 %75, 3
%77 = load i8, i8* %6
%78 = zext i8 %77 to i32
%79 = add nsw i32 %78, %76
%80 = trunc i32 %79 to i8
store i8 %80, i8* %6
%81 = load i8*, i8** %3
%82 = load i32, i32* %5
%83 = zext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i8, i8* %81, i64 %83
%85 = load i8, i8* %84
%86 = zext i8 %85 to i32
%87 = and i32 %86, 64
%88 = ashr i32 %87, 5
%89 = load i8, i8* %6
%90 = zext i8 %89 to i32
%91 = add nsw i32 %90, %88
%92 = trunc i32 %91 to i8
store i8 %92, i8* %6
%93 = load i8*, i8** %3
%94 = load i32, i32* %5
%95 = zext i32 %94 to i64
%96 = getelementptr inbounds i8, i8* %93, i64 %95
%97 = load i8, i8* %96
%98 = zext i8 %97 to i32
%99 = and i32 %98, 128
%100 = ashr i32 %99, 7
%101 = load i8, i8* %6
%102 = zext i8 %101 to i32
%103 = add nsw i32 %102, %100
%104 = trunc i32 %103 to i8
store i8 %104, i8* %6
%105 = load i8, i8* %6
%106 = load i8*, i8** %3
%107 = load i32, i32* %5
%108 = zext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i8, i8* %106, i64 %108
store i8 %105, i8* %109
br label %110
110: ; preds = %11
%111 = load i32, i32* %5
%112 = add i32 %111, 1
store i32 %112, i32* %5
br label %7
113: ; preds = %7
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @array_reverse_bits(i8* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp eq i32 %1, 0
br i1 %3, label %41, label %4
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %6, label %39, label %7
7: ; preds = %4
%8 = icmp ult i32 %1, 16
br i1 %8, label %25, label %9
9: ; preds = %7
%10 = and i64 %5, 4294967280
br label %11
11: ; preds = %11, %9
%12 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %18, %11 ]
%13 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %12
%14 = bitcast i8* %13 to <16 x i8>*
%15 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %14
%16 = call <16 x i8> @llvm.bitreverse.v16i8(<16 x i8> %15)
%17 = bitcast i8* %13 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %16, <16 x i8>* %17
%18 = add nuw i64 %12, 16
%19 = icmp eq i64 %18, %10
br i1 %19, label %20, label %11
20: ; preds = %11
%21 = icmp eq i64 %10, %5
br i1 %21, label %41, label %22
22: ; preds = %20
%23 = and i64 %5, 8
%24 = icmp eq i64 %23, 0
br i1 %24, label %39, label %25
25: ; preds = %7, %22
%26 = phi i64 [ %10, %22 ], [ 0, %7 ]
%27 = and i64 %5, 4294967288
br label %28
28: ; preds = %28, %25
%29 = phi i64 [ %26, %25 ], [ %35, %28 ]
%30 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %29
%31 = bitcast i8* %30 to <8 x i8>*
%32 = load <8 x i8>, <8 x i8>* %31
%33 = call <8 x i8> @llvm.bitreverse.v8i8(<8 x i8> %32)
%34 = bitcast i8* %30 to <8 x i8>*
store <8 x i8> %33, <8 x i8>* %34
%35 = add nuw i64 %29, 8
%36 = icmp eq i64 %35, %27
br i1 %36, label %37, label %28
37: ; preds = %28
%38 = icmp eq i64 %27, %5
br i1 %38, label %41, label %39
39: ; preds = %4, %22, %37
%40 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %10, %22 ], [ %27, %37 ]
br label %42
41: ; preds = %42, %20, %37, %2
ret void
42: ; preds = %39, %42
%43 = phi i64 [ %47, %42 ], [ %40, %39 ]
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %43
%45 = load i8, i8* %44
%46 = tail call i8 @llvm.bitreverse.i8(i8 %45)
store i8 %46, i8* %44
%47 = add nuw nsw i64 %43, 1
%48 = icmp eq i64 %47, %5
br i1 %48, label %41, label %42
}