unsigned short c_sum(unsigned short *data, int nbytes) {
  unsigned long sum = 0;
  for (; nbytes > 1; nbytes -= 2) {
    sum += *data++;
  }
  if (nbytes == 1) {
    sum += *(unsigned char *)data;
  }
  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
  sum += (sum >> 16);
  return ~sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<c_sum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jle    1145 <c_sum+0x45>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x2,%rcx
mov    %rcx,-0x8(%rbp)
movzwl (%rax),%eax
add    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1113 <c_sum+0x13>
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jne    115e <c_sum+0x5e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
add    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
shr    $0x10,%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
and    $0xffff,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
shr    $0x10,%rax
add    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
xor    $0xffffffffffffffff,%rax
movzwl %ax,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<c_sum>:
xor    %edx,%edx
cmp    $0x2,%esi
jl     1224 <c_sum+0x124>
mov    %esi,%eax
sub    $0x3,%eax
cmovb  %edx,%eax
add    $0x1,%eax
cmp    $0x6,%eax
jb     120b <c_sum+0x10b>
shr    %eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,%r8d
and    $0xfffffffc,%r8d
lea    -0x4(%r8),%rcx
mov    %rcx,%r9
shr    $0x2,%r9
add    $0x1,%r9
test   %rcx,%rcx
je     11b3 <c_sum+0xb3>
mov    %r9,%rdx
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
pxor   %xmm2,%xmm2
xor    %ecx,%ecx
pxor   %xmm0,%xmm0
pxor   %xmm1,%xmm1
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movd   (%rdi,%rcx,2),%xmm3
movd   0x4(%rdi,%rcx,2),%xmm4
punpcklwd %xmm2,%xmm3
punpckldq %xmm2,%xmm3
paddq  %xmm0,%xmm3
punpcklwd %xmm2,%xmm4
punpckldq %xmm2,%xmm4
paddq  %xmm1,%xmm4
movd   0x8(%rdi,%rcx,2),%xmm0
movd   0xc(%rdi,%rcx,2),%xmm1
punpcklwd %xmm2,%xmm0
punpckldq %xmm2,%xmm0
paddq  %xmm3,%xmm0
punpcklwd %xmm2,%xmm1
punpckldq %xmm2,%xmm1
paddq  %xmm4,%xmm1
add    $0x8,%rcx
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    1160 <c_sum+0x60>
jmp    11bd <c_sum+0xbd>
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %ecx,%ecx
pxor   %xmm1,%xmm1
lea    (%r8,%r8,1),%edx
test   $0x1,%r9b
je     11ee <c_sum+0xee>
movd   (%rdi,%rcx,2),%xmm2
movd   0x4(%rdi,%rcx,2),%xmm3
pxor   %xmm4,%xmm4
punpcklwd %xmm4,%xmm2
punpckldq %xmm4,%xmm2
paddq  %xmm2,%xmm0
punpcklwd %xmm4,%xmm3
punpckldq %xmm4,%xmm3
paddq  %xmm3,%xmm1
paddq  %xmm1,%xmm0
sub    %edx,%esi
lea    (%rdi,%r8,2),%rdi
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%rdx
cmp    %rax,%r8
je     1224 <c_sum+0x124>
mov    %esi,%eax
nopl   (%rax)
movzwl (%rdi),%ecx
add    $0x2,%rdi
add    %rcx,%rdx
lea    -0x2(%rax),%esi
cmp    $0x3,%eax
mov    %esi,%eax
ja     1210 <c_sum+0x110>
cmp    $0x1,%esi
jne    122f <c_sum+0x12f>
movzbl (%rdi),%eax
add    %rax,%rdx
mov    %rdx,%rcx
shr    $0x10,%rcx
movzwl %dx,%eax
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,%eax
shr    $0x10,%eax
add    %ecx,%eax
not    %eax
ret

LLVM IR (-O0):
define zeroext i16 @c_sum(i16* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i16*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i64
store i16* %0, i16** %3
store i32 %1, i32* %4
store i64 0, i64* %5
br label %6
6: ; preds = %16, %2
%7 = load i32, i32* %4
%8 = icmp sgt i32 %7, 1
br i1 %8, label %9, label %19
9: ; preds = %6
%10 = load i16*, i16** %3
%11 = getelementptr inbounds i16, i16* %10, i32 1
store i16* %11, i16** %3
%12 = load i16, i16* %10
%13 = zext i16 %12 to i64
%14 = load i64, i64* %5
%15 = add i64 %14, %13
store i64 %15, i64* %5
br label %16
16: ; preds = %9
%17 = load i32, i32* %4
%18 = sub nsw i32 %17, 2
store i32 %18, i32* %4
br label %6
19: ; preds = %6
%20 = load i32, i32* %4
%21 = icmp eq i32 %20, 1
br i1 %21, label %22, label %29
22: ; preds = %19
%23 = load i16*, i16** %3
%24 = bitcast i16* %23 to i8*
%25 = load i8, i8* %24
%26 = zext i8 %25 to i64
%27 = load i64, i64* %5
%28 = add i64 %27, %26
store i64 %28, i64* %5
br label %29
29: ; preds = %22, %19
%30 = load i64, i64* %5
%31 = lshr i64 %30, 16
%32 = load i64, i64* %5
%33 = and i64 %32, 65535
%34 = add i64 %31, %33
store i64 %34, i64* %5
%35 = load i64, i64* %5
%36 = lshr i64 %35, 16
%37 = load i64, i64* %5
%38 = add i64 %37, %36
store i64 %38, i64* %5
%39 = load i64, i64* %5
%40 = xor i64 %39, -1
%41 = trunc i64 %40 to i16
ret i16 %41
}

LLVM IR (-O2):
define zeroext i16 @c_sum(i16* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %92
4: ; preds = %2
%5 = add i32 %1, 1
%6 = call i32 @llvm.umin.i32(i32 %1, i32 3)
%7 = sub i32 %5, %6
%8 = lshr i32 %7, 1
%9 = add nuw i32 %8, 1
%10 = zext i32 %9 to i64
%11 = icmp ult i32 %7, 6
br i1 %11, label %78, label %12
12: ; preds = %4
%13 = and i64 %10, 4294967292
%14 = trunc i64 %13 to i32
%15 = mul i32 %14, -2
%16 = add i32 %15, %1
%17 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %13
%18 = add nsw i64 %13, -4
%19 = lshr exact i64 %18, 2
%20 = add nuw nsw i64 %19, 1
%21 = and i64 %20, 1
%22 = icmp eq i64 %18, 0
br i1 %22, label %54, label %23
23: ; preds = %12
%24 = and i64 %20, 9223372036854775806
br label %25
25: ; preds = %25, %23
%26 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %51, %25 ]
%27 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %23 ], [ %49, %25 ]
%28 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %23 ], [ %50, %25 ]
%29 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %52, %25 ]
%30 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %26
%31 = bitcast i16* %30 to <2 x i16>*
%32 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %31
%33 = getelementptr i16, i16* %30, i64 2
%34 = bitcast i16* %33 to <2 x i16>*
%35 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %34
%36 = zext <2 x i16> %32 to <2 x i64>
%37 = zext <2 x i16> %35 to <2 x i64>
%38 = add <2 x i64> %27, %36
%39 = add <2 x i64> %28, %37
%40 = or i64 %26, 4
%41 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %40
%42 = bitcast i16* %41 to <2 x i16>*
%43 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %42
%44 = getelementptr i16, i16* %41, i64 2
%45 = bitcast i16* %44 to <2 x i16>*
%46 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %45
%47 = zext <2 x i16> %43 to <2 x i64>
%48 = zext <2 x i16> %46 to <2 x i64>
%49 = add <2 x i64> %38, %47
%50 = add <2 x i64> %39, %48
%51 = add nuw i64 %26, 8
%52 = add i64 %29, 2
%53 = icmp eq i64 %52, %24
br i1 %53, label %54, label %25
54: ; preds = %25, %12
%55 = phi <2 x i64> [ undef, %12 ], [ %49, %25 ]
%56 = phi <2 x i64> [ undef, %12 ], [ %50, %25 ]
%57 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %51, %25 ]
%58 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %12 ], [ %49, %25 ]
%59 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %12 ], [ %50, %25 ]
%60 = icmp eq i64 %21, 0
br i1 %60, label %72, label %61
61: ; preds = %54
%62 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %57
%63 = bitcast i16* %62 to <2 x i16>*
%64 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %63
%65 = getelementptr i16, i16* %62, i64 2
%66 = bitcast i16* %65 to <2 x i16>*
%67 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %66
%68 = zext <2 x i16> %64 to <2 x i64>
%69 = zext <2 x i16> %67 to <2 x i64>
%70 = add <2 x i64> %58, %68
%71 = add <2 x i64> %59, %69
br label %72
72: ; preds = %54, %61
%73 = phi <2 x i64> [ %55, %54 ], [ %70, %61 ]
%74 = phi <2 x i64> [ %56, %54 ], [ %71, %61 ]
%75 = add <2 x i64> %74, %73
%76 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %75)
%77 = icmp eq i64 %13, %10
br i1 %77, label %92, label %78
78: ; preds = %4, %72
%79 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %76, %72 ]
%80 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %16, %72 ]
%81 = phi i16* [ %0, %4 ], [ %17, %72 ]
br label %82
82: ; preds = %78, %82
%83 = phi i64 [ %89, %82 ], [ %79, %78 ]
%84 = phi i32 [ %90, %82 ], [ %80, %78 ]
%85 = phi i16* [ %86, %82 ], [ %81, %78 ]
%86 = getelementptr inbounds i16, i16* %85, i64 1
%87 = load i16, i16* %85
%88 = zext i16 %87 to i64
%89 = add i64 %83, %88
%90 = add nsw i32 %84, -2
%91 = icmp ugt i32 %84, 3
br i1 %91, label %82, label %92
92: ; preds = %82, %72, %2
%93 = phi i16* [ %0, %2 ], [ %17, %72 ], [ %86, %82 ]
%94 = phi i32 [ %1, %2 ], [ %16, %72 ], [ %90, %82 ]
%95 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %76, %72 ], [ %89, %82 ]
%96 = icmp eq i32 %94, 1
br i1 %96, label %97, label %102
97: ; preds = %92
%98 = bitcast i16* %93 to i8*
%99 = load i8, i8* %98
%100 = zext i8 %99 to i64
%101 = add i64 %95, %100
br label %102
102: ; preds = %97, %92
%103 = phi i64 [ %101, %97 ], [ %95, %92 ]
%104 = lshr i64 %103, 16
%105 = and i64 %103, 65535
%106 = add nuw nsw i64 %104, %105
%107 = lshr i64 %106, 16
%108 = add nuw nsw i64 %107, %106
%109 = trunc i64 %108 to i16
%110 = xor i16 %109, -1
ret i16 %110
}