void encode(unsigned char *out, const unsigned char *in, const int n) {
  int i, j, k = 0;
  for (i = 0; i < n; i += 4) {
    out[k] = 0;
    for (j = 0; j < 4; j++)
      if (i + j < n)
        out[k] |= in[i + j] << (2 * j);
    k++;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<encode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11a9 <encode+0xa9>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x1c(%rbp)
jge    1192 <encode+0x92>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    117f <encode+0x7f>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%esi
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
shl    %cl,%esi
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%edx
or     %esi,%edx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
jmp    1184 <encode+0x84>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    113c <encode+0x3c>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x4,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    111d <encode+0x1d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<encode>:
test   %edx,%edx
jle    1181 <encode+0x81>
mov    %edx,%r8d
add    $0xffffffff,%edx
shr    $0x2,%edx
add    $0x1,%edx
mov    $0x3,%ecx
xor    %r10d,%r10d
jmp    112d <encode+0x2d>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r10
add    $0x4,%rcx
cmp    %r10,%rdx
je     1181 <encode+0x81>
movb   $0x0,(%rdi,%r10,1)
movzbl -0x3(%rsi,%rcx,1),%r9d
mov    %r9b,(%rdi,%r10,1)
lea    -0x2(%rcx),%rax
cmp    %r8,%rax
jae    1154 <encode+0x54>
movzbl -0x2(%rsi,%rcx,1),%eax
shl    $0x2,%al
or     %al,%r9b
mov    %r9b,(%rdi,%r10,1)
lea    -0x1(%rcx),%rax
cmp    %r8,%rax
jae    116c <encode+0x6c>
movzbl -0x1(%rsi,%rcx,1),%eax
shl    $0x4,%al
or     %al,%r9b
mov    %r9b,(%rdi,%r10,1)
cmp    %r8,%rcx
jae    1120 <encode+0x20>
movzbl (%rsi,%rcx,1),%eax
shl    $0x6,%al
or     %al,%r9b
mov    %r9b,(%rdi,%r10,1)
jmp    1120 <encode+0x20>
ret

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

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