unsigned short csum(unsigned short *buf, int nwords) {
  unsigned long sum;
  for (sum = 0; nwords > 0; nwords--) {
    sum += *buf++;
  }
  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
  sum += (sum >> 16);
  return (unsigned short)(~sum);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<csum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jle    1145 <csum+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
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1113 <csum+0x13>
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):
<csum>:
test   %esi,%esi
jle    1115 <csum+0x15>
lea    -0x1(%rsi),%r9d
cmp    $0x3,%r9d
jae    111c <csum+0x1c>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11fa <csum+0xfa>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1212 <csum+0x112>
add    $0x1,%r9
mov    %r9,%r8
and    $0xfffffffffffffffc,%r8
lea    -0x4(%r8),%rcx
mov    %rcx,%rax
shr    $0x2,%rax
add    $0x1,%rax
test   %rcx,%rcx
je     1228 <csum+0x128>
mov    %rax,%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 <csum+0x60>
test   $0x1,%al
je     11dc <csum+0xdc>
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
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%rcx
cmp    %r8,%r9
je     1212 <csum+0x112>
sub    %r8d,%esi
lea    (%rdi,%r8,2),%rdi
add    $0x1,%esi
nopl   (%rax)
movzwl (%rdi),%eax
add    $0x2,%rdi
add    %rax,%rcx
add    $0xffffffff,%esi
cmp    $0x1,%esi
ja     1200 <csum+0x100>
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x10,%rdx
movzwl %cx,%eax
add    %eax,%edx
mov    %edx,%eax
shr    $0x10,%eax
add    %edx,%eax
not    %eax
ret
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %ecx,%ecx
pxor   %xmm1,%xmm1
test   $0x1,%al
jne    11b5 <csum+0xb5>
jmp    11dc <csum+0xdc>

LLVM IR (-O0):
define zeroext i16 @csum(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, 0
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 = add nsw i32 %17, -1
store i32 %18, i32* %4
br label %6
19: ; preds = %6
%20 = load i64, i64* %5
%21 = lshr i64 %20, 16
%22 = load i64, i64* %5
%23 = and i64 %22, 65535
%24 = add i64 %21, %23
store i64 %24, i64* %5
%25 = load i64, i64* %5
%26 = lshr i64 %25, 16
%27 = load i64, i64* %5
%28 = add i64 %27, %26
store i64 %28, i64* %5
%29 = load i64, i64* %5
%30 = xor i64 %29, -1
%31 = trunc i64 %30 to i16
ret i16 %31
}

LLVM IR (-O2):
define zeroext i16 @csum(i16* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %88
4: ; preds = %2
%5 = add i32 %1, -1
%6 = zext i32 %5 to i64
%7 = add nuw nsw i64 %6, 1
%8 = icmp ult i32 %5, 3
br i1 %8, label %74, label %9
9: ; preds = %4
%10 = and i64 %7, 8589934588
%11 = trunc i64 %10 to i32
%12 = sub i32 %1, %11
%13 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %10
%14 = add nsw i64 %10, -4
%15 = lshr exact i64 %14, 2
%16 = add nuw nsw i64 %15, 1
%17 = and i64 %16, 1
%18 = icmp eq i64 %14, 0
br i1 %18, label %50, label %19
19: ; preds = %9
%20 = and i64 %16, 9223372036854775806
br label %21
21: ; preds = %21, %19
%22 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %47, %21 ]
%23 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %19 ], [ %45, %21 ]
%24 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %19 ], [ %46, %21 ]
%25 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %48, %21 ]
%26 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %22
%27 = bitcast i16* %26 to <2 x i16>*
%28 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %27
%29 = getelementptr i16, i16* %26, i64 2
%30 = bitcast i16* %29 to <2 x i16>*
%31 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %30
%32 = zext <2 x i16> %28 to <2 x i64>
%33 = zext <2 x i16> %31 to <2 x i64>
%34 = add <2 x i64> %23, %32
%35 = add <2 x i64> %24, %33
%36 = or i64 %22, 4
%37 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %36
%38 = bitcast i16* %37 to <2 x i16>*
%39 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %38
%40 = getelementptr i16, i16* %37, i64 2
%41 = bitcast i16* %40 to <2 x i16>*
%42 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %41
%43 = zext <2 x i16> %39 to <2 x i64>
%44 = zext <2 x i16> %42 to <2 x i64>
%45 = add <2 x i64> %34, %43
%46 = add <2 x i64> %35, %44
%47 = add nuw i64 %22, 8
%48 = add i64 %25, 2
%49 = icmp eq i64 %48, %20
br i1 %49, label %50, label %21
50: ; preds = %21, %9
%51 = phi <2 x i64> [ undef, %9 ], [ %45, %21 ]
%52 = phi <2 x i64> [ undef, %9 ], [ %46, %21 ]
%53 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %47, %21 ]
%54 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %9 ], [ %45, %21 ]
%55 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %9 ], [ %46, %21 ]
%56 = icmp eq i64 %17, 0
br i1 %56, label %68, label %57
57: ; preds = %50
%58 = getelementptr i16, i16* %0, i64 %53
%59 = bitcast i16* %58 to <2 x i16>*
%60 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %59
%61 = getelementptr i16, i16* %58, i64 2
%62 = bitcast i16* %61 to <2 x i16>*
%63 = load <2 x i16>, <2 x i16>* %62
%64 = zext <2 x i16> %60 to <2 x i64>
%65 = zext <2 x i16> %63 to <2 x i64>
%66 = add <2 x i64> %54, %64
%67 = add <2 x i64> %55, %65
br label %68
68: ; preds = %50, %57
%69 = phi <2 x i64> [ %51, %50 ], [ %66, %57 ]
%70 = phi <2 x i64> [ %52, %50 ], [ %67, %57 ]
%71 = add <2 x i64> %70, %69
%72 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %71)
%73 = icmp eq i64 %7, %10
br i1 %73, label %88, label %74
74: ; preds = %4, %68
%75 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %72, %68 ]
%76 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %12, %68 ]
%77 = phi i16* [ %0, %4 ], [ %13, %68 ]
br label %78
78: ; preds = %74, %78
%79 = phi i64 [ %85, %78 ], [ %75, %74 ]
%80 = phi i32 [ %86, %78 ], [ %76, %74 ]
%81 = phi i16* [ %82, %78 ], [ %77, %74 ]
%82 = getelementptr inbounds i16, i16* %81, i64 1
%83 = load i16, i16* %81
%84 = zext i16 %83 to i64
%85 = add i64 %79, %84
%86 = add nsw i32 %80, -1
%87 = icmp ugt i32 %80, 1
br i1 %87, label %78, label %88
88: ; preds = %78, %68, %2
%89 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %72, %68 ], [ %85, %78 ]
%90 = lshr i64 %89, 16
%91 = and i64 %89, 65535
%92 = add nuw nsw i64 %90, %91
%93 = lshr i64 %92, 16
%94 = add nuw nsw i64 %93, %92
%95 = trunc i64 %94 to i16
%96 = xor i16 %95, -1
ret i16 %96
}