int read_x_bits(unsigned char *buf, int offset, int x) {
  int byte_offset, bit_offset, present, initbits, res;
  byte_offset = offset >> 3;
  bit_offset = offset & 7;
  initbits = 8 - bit_offset;
  present = (int)buf[byte_offset] & 255;
  res = present & ((1 << initbits) - 1);
  while (x > initbits) {
    byte_offset++;
    present = (int)buf[byte_offset] & 255;
    res = (res << 8) | present;
    initbits += 8;
  }
  return res >> (initbits - x);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<read_x_bits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sar    $0x3,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
and    $0x7,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    $0x8,%eax
sub    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0xff,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
sub    $0x1,%ecx
and    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jle    1199 <read_x_bits+0x99>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0xff,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
shl    $0x8,%eax
or     -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x8,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1156 <read_x_bits+0x56>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<read_x_bits>:
push   %rbx
mov    %esi,%eax
sar    $0x3,%eax
and    $0x7,%esi
mov    $0x8,%ecx
sub    %esi,%ecx
movslq %eax,%r8
mov    $0xffffffff,%eax
shl    %cl,%eax
movzbl (%rdi,%r8,1),%r9d
not    %eax
and    %r9d,%eax
cmp    %edx,%ecx
jge    1190 <read_x_bits+0x90>
lea    (%rsi,%rdx,1),%r9d
add    $0xfffffff7,%r9d
mov    %r9d,%r10d
shr    $0x3,%r10d
add    $0x1,%r10d
and    $0x3,%r10d
je     1174 <read_x_bits+0x74>
shl    $0x3,%r10d
xor    %ebx,%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movzbl 0x1(%rdi,%r8,1),%r11d
add    $0x1,%r8
shl    $0x8,%eax
or     %r11d,%eax
add    $0xfffffff8,%ebx
mov    %r10d,%esi
add    %ebx,%esi
jne    1150 <read_x_bits+0x50>
sub    %ebx,%ecx
cmp    $0x18,%r9d
jae    117a <read_x_bits+0x7a>
jmp    1190 <read_x_bits+0x90>
cmp    $0x18,%r9d
jb     1190 <read_x_bits+0x90>
add    %r8,%rdi
nopl   (%rax)
add    $0x20,%ecx
add    $0x4,%rdi
cmp    %edx,%ecx
jl     1180 <read_x_bits+0x80>
mov    -0x3(%rdi),%eax
bswap  %eax
sub    %edx,%ecx
sar    %cl,%eax
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @read_x_bits(i8* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i8* %0, i8** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%12 = load i32, i32* %5
%13 = ashr i32 %12, 3
store i32 %13, i32* %7
%14 = load i32, i32* %5
%15 = and i32 %14, 7
store i32 %15, i32* %8
%16 = load i32, i32* %8
%17 = sub nsw i32 8, %16
store i32 %17, i32* %10
%18 = load i8*, i8** %4
%19 = load i32, i32* %7
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %18, i64 %20
%22 = load i8, i8* %21
%23 = zext i8 %22 to i32
%24 = and i32 %23, 255
store i32 %24, i32* %9
%25 = load i32, i32* %9
%26 = load i32, i32* %10
%27 = shl i32 1, %26
%28 = sub nsw i32 %27, 1
%29 = and i32 %25, %28
store i32 %29, i32* %11
br label %30
30: ; preds = %34, %3
%31 = load i32, i32* %6
%32 = load i32, i32* %10
%33 = icmp sgt i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %50
34: ; preds = %30
%35 = load i32, i32* %7
%36 = add nsw i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %7
%37 = load i8*, i8** %4
%38 = load i32, i32* %7
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %37, i64 %39
%41 = load i8, i8* %40
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = and i32 %42, 255
store i32 %43, i32* %9
%44 = load i32, i32* %11
%45 = shl i32 %44, 8
%46 = load i32, i32* %9
%47 = or i32 %45, %46
store i32 %47, i32* %11
%48 = load i32, i32* %10
%49 = add nsw i32 %48, 8
store i32 %49, i32* %10
br label %30
50: ; preds = %30
%51 = load i32, i32* %11
%52 = load i32, i32* %10
%53 = load i32, i32* %6
%54 = sub nsw i32 %52, %53
%55 = ashr i32 %51, %54
ret i32 %55
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @read_x_bits(i8* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = ashr i32 %1, 3
%5 = and i32 %1, 7
%6 = sub nuw nsw i32 8, %5
%7 = sext i32 %4 to i64
%8 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %7
%9 = load i8, i8* %8
%10 = zext i8 %9 to i32
%11 = shl nsw i32 -1, %6
%12 = xor i32 %11, -1
%13 = and i32 %10, %12
%14 = icmp slt i32 %6, %2
br i1 %14, label %15, label %70
15: ; preds = %3
%16 = add i32 %5, %2
%17 = add i32 %16, -9
%18 = lshr i32 %17, 3
%19 = add nuw nsw i32 %18, 1
%20 = and i32 %19, 3
%21 = icmp eq i32 %20, 0
br i1 %21, label %36, label %22
22: ; preds = %15, %22
%23 = phi i64 [ %27, %22 ], [ %7, %15 ]
%24 = phi i32 [ %32, %22 ], [ %13, %15 ]
%25 = phi i32 [ %33, %22 ], [ %6, %15 ]
%26 = phi i32 [ %34, %22 ], [ 0, %15 ]
%27 = add nsw i64 %23, 1
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %27
%29 = load i8, i8* %28
%30 = zext i8 %29 to i32
%31 = shl i32 %24, 8
%32 = or i32 %31, %30
%33 = add nuw nsw i32 %25, 8
%34 = add i32 %26, 1
%35 = icmp eq i32 %34, %20
br i1 %35, label %36, label %22
36: ; preds = %22, %15
%37 = phi i64 [ %7, %15 ], [ %27, %22 ]
%38 = phi i32 [ %6, %15 ], [ %33, %22 ]
%39 = phi i32 [ undef, %15 ], [ %32, %22 ]
%40 = phi i32 [ undef, %15 ], [ %33, %22 ]
%41 = icmp ult i32 %17, 24
br i1 %41, label %70, label %42
42: ; preds = %36, %42
%43 = phi i64 [ %45, %42 ], [ %37, %36 ]
%44 = phi i32 [ %46, %42 ], [ %38, %36 ]
%45 = add nsw i64 %43, 4
%46 = add nuw nsw i32 %44, 32
%47 = icmp slt i32 %46, %2
br i1 %47, label %42, label %48
48: ; preds = %42
%49 = add nsw i64 %43, 1
%50 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %49
%51 = load i8, i8* %50
%52 = zext i8 %51 to i32
%53 = shl nuw nsw i32 %52, 16
%54 = add nsw i64 %43, 2
%55 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %54
%56 = load i8, i8* %55
%57 = zext i8 %56 to i32
%58 = shl nuw nsw i32 %57, 8
%59 = or i32 %53, %58
%60 = add nsw i64 %43, 3
%61 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %60
%62 = load i8, i8* %61
%63 = zext i8 %62 to i32
%64 = or i32 %59, %63
%65 = shl nuw i32 %64, 8
%66 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %45
%67 = load i8, i8* %66
%68 = zext i8 %67 to i32
%69 = or i32 %65, %68
br label %70
70: ; preds = %48, %36, %3
%71 = phi i32 [ %6, %3 ], [ %40, %36 ], [ %46, %48 ]
%72 = phi i32 [ %13, %3 ], [ %39, %36 ], [ %69, %48 ]
%73 = sub nsw i32 %71, %2
%74 = ashr i32 %72, %73
ret i32 %74
}