void expand(unsigned char *out, unsigned char *in, unsigned int x,
            unsigned int y) {
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    out[i] = (in[i] - x) ^ y;
    x = x << 1;
    y = y << 1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<expand>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x1c(%rbp)
jge    1162 <expand+0x62>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
xor    -0x18(%rbp),%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x14(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1119 <expand+0x19>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<expand>:
movzbl (%rsi),%eax
sub    %edx,%eax
xor    %ecx,%eax
mov    %al,(%rdi)
lea    (%rdx,%rdx,1),%r9d
lea    (%rcx,%rcx,1),%r8d
movzbl 0x1(%rsi),%eax
sub    %r9d,%eax
xor    %r8d,%eax
mov    %al,0x1(%rdi)
lea    0x0(,%rdx,4),%r9d
lea    0x0(,%rcx,4),%r8d
movzbl 0x2(%rsi),%eax
sub    %r9d,%eax
xor    %r8d,%eax
mov    %al,0x2(%rdi)
shl    $0x3,%edx
shl    $0x3,%ecx
movzbl 0x3(%rsi),%eax
sub    %edx,%eax
xor    %ecx,%eax
mov    %al,0x3(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @expand(i8* %0, i8* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i8* %0, i8** %5
store i8* %1, i8** %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %10
10: ; preds = %33, %4
%11 = load i32, i32* %9
%12 = icmp slt i32 %11, 4
br i1 %12, label %13, label %36
13: ; preds = %10
%14 = load i8*, i8** %6
%15 = load i32, i32* %9
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %14, i64 %16
%18 = load i8, i8* %17
%19 = zext i8 %18 to i32
%20 = load i32, i32* %7
%21 = sub i32 %19, %20
%22 = load i32, i32* %8
%23 = xor i32 %21, %22
%24 = trunc i32 %23 to i8
%25 = load i8*, i8** %5
%26 = load i32, i32* %9
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %25, i64 %27
store i8 %24, i8* %28
%29 = load i32, i32* %7
%30 = shl i32 %29, 1
store i32 %30, i32* %7
%31 = load i32, i32* %8
%32 = shl i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %8
br label %33
33: ; preds = %13
%34 = load i32, i32* %9
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %9
br label %10
36: ; preds = %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @expand(i8* nocapture writeonly %0, i8* nocapture %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = load i8, i8* %1
%6 = zext i8 %5 to i32
%7 = sub i32 %6, %2
%8 = xor i32 %7, %3
%9 = trunc i32 %8 to i8
store i8 %9, i8* %0
%10 = mul i32 %2, -2
%11 = shl i32 %3, 1
%12 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
%13 = load i8, i8* %12
%14 = zext i8 %13 to i32
%15 = add i32 %10, %14
%16 = xor i32 %15, %11
%17 = trunc i32 %16 to i8
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 1
store i8 %17, i8* %18
%19 = mul i32 %2, -4
%20 = shl i32 %3, 2
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 2
%22 = load i8, i8* %21
%23 = zext i8 %22 to i32
%24 = add i32 %19, %23
%25 = xor i32 %24, %20
%26 = trunc i32 %25 to i8
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 2
store i8 %26, i8* %27
%28 = mul i32 %2, -8
%29 = shl i32 %3, 3
%30 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 3
%31 = load i8, i8* %30
%32 = zext i8 %31 to i32
%33 = add i32 %28, %32
%34 = xor i32 %33, %29
%35 = trunc i32 %34 to i8
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 3
store i8 %35, i8* %36
ret void
}