int num_leading_zero_bits_u64(unsigned long long val) {
  int n = 0;
  unsigned long long b;
  b = val >= (1 << (1 << (5)));
  n += b ? 0 : (1 << (5));
  val = b ? (val >> (1 << (5))) : val;
  b = val >= (1 << (1 << (4)));
  n += b ? 0 : (1 << (4));
  val = b ? (val >> (1 << (4))) : val;
  b = val >= (1 << (1 << (3)));
  n += b ? 0 : (1 << (3));
  val = b ? (val >> (1 << (3))) : val;
  b = val >= (1 << (1 << (2)));
  n += b ? 0 : (1 << (2));
  val = b ? (val >> (1 << (2))) : val;
  b = val >= (1 << (1 << (1)));
  n += b ? 0 : (1 << (1));
  val = b ? (val >> (1 << (1))) : val;
  b = val >= (1 << (1 << (0)));
  n += b ? 0 : (1 << (0));
  val = b ? (val >> (1 << (0))) : val;
  n += (val < 1);
  return n;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<num_leading_zero_bits_u64>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
cmp    %rax,-0x8(%rbp)
setae  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
cltq
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    $0x20,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x0,%rdx
cmovne %ecx,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     1155 <num_leading_zero_bits_u64+0x55>
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x20,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    115d <num_leading_zero_bits_u64+0x5d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmpq   $0x10000,-0x8(%rbp)
setae  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
cltq
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    $0x10,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x0,%rdx
cmovne %ecx,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     11af <num_leading_zero_bits_u64+0xaf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x10,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    11b7 <num_leading_zero_bits_u64+0xb7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmpq   $0x100,-0x8(%rbp)
setae  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
cltq
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    $0x8,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x0,%rdx
cmovne %ecx,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     1209 <num_leading_zero_bits_u64+0x109>
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x8,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1211 <num_leading_zero_bits_u64+0x111>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmpq   $0x10,-0x8(%rbp)
setae  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
cltq
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    $0x4,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x0,%rdx
cmovne %ecx,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     1260 <num_leading_zero_bits_u64+0x160>
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
jmp    1268 <num_leading_zero_bits_u64+0x168>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmpq   $0x4,-0x8(%rbp)
setae  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
cltq
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    $0x2,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x0,%rdx
cmovne %ecx,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     12b7 <num_leading_zero_bits_u64+0x1b7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x2,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jmp    12bf <num_leading_zero_bits_u64+0x1bf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmpq   $0x2,-0x8(%rbp)
setae  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
cltq
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    $0x1,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x0,%rdx
cmovne %ecx,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     130e <num_leading_zero_bits_u64+0x20e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
jmp    1316 <num_leading_zero_bits_u64+0x216>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmpq   $0x1,-0x8(%rbp)
setb   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<num_leading_zero_bits_u64>:
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @num_leading_zero_bits_u64(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i32
%4 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
store i32 0, i32* %3
%5 = load i64, i64* %2
%6 = icmp uge i64 %5, poison
%7 = zext i1 %6 to i32
%8 = sext i32 %7 to i64
store i64 %8, i64* %4
%9 = load i64, i64* %4
%10 = icmp ne i64 %9, 0
%11 = zext i1 %10 to i64
%12 = select i1 %10, i32 0, i32 32
%13 = load i32, i32* %3
%14 = add nsw i32 %13, %12
store i32 %14, i32* %3
%15 = load i64, i64* %4
%16 = icmp ne i64 %15, 0
br i1 %16, label %17, label %20
17: ; preds = %1
%18 = load i64, i64* %2
%19 = lshr i64 %18, 32
br label %22
20: ; preds = %1
%21 = load i64, i64* %2
br label %22
22: ; preds = %20, %17
%23 = phi i64 [ %19, %17 ], [ %21, %20 ]
store i64 %23, i64* %2
%24 = load i64, i64* %2
%25 = icmp uge i64 %24, 65536
%26 = zext i1 %25 to i32
%27 = sext i32 %26 to i64
store i64 %27, i64* %4
%28 = load i64, i64* %4
%29 = icmp ne i64 %28, 0
%30 = zext i1 %29 to i64
%31 = select i1 %29, i32 0, i32 16
%32 = load i32, i32* %3
%33 = add nsw i32 %32, %31
store i32 %33, i32* %3
%34 = load i64, i64* %4
%35 = icmp ne i64 %34, 0
br i1 %35, label %36, label %39
36: ; preds = %22
%37 = load i64, i64* %2
%38 = lshr i64 %37, 16
br label %41
39: ; preds = %22
%40 = load i64, i64* %2
br label %41
41: ; preds = %39, %36
%42 = phi i64 [ %38, %36 ], [ %40, %39 ]
store i64 %42, i64* %2
%43 = load i64, i64* %2
%44 = icmp uge i64 %43, 256
%45 = zext i1 %44 to i32
%46 = sext i32 %45 to i64
store i64 %46, i64* %4
%47 = load i64, i64* %4
%48 = icmp ne i64 %47, 0
%49 = zext i1 %48 to i64
%50 = select i1 %48, i32 0, i32 8
%51 = load i32, i32* %3
%52 = add nsw i32 %51, %50
store i32 %52, i32* %3
%53 = load i64, i64* %4
%54 = icmp ne i64 %53, 0
br i1 %54, label %55, label %58
55: ; preds = %41
%56 = load i64, i64* %2
%57 = lshr i64 %56, 8
br label %60
58: ; preds = %41
%59 = load i64, i64* %2
br label %60
60: ; preds = %58, %55
%61 = phi i64 [ %57, %55 ], [ %59, %58 ]
store i64 %61, i64* %2
%62 = load i64, i64* %2
%63 = icmp uge i64 %62, 16
%64 = zext i1 %63 to i32
%65 = sext i32 %64 to i64
store i64 %65, i64* %4
%66 = load i64, i64* %4
%67 = icmp ne i64 %66, 0
%68 = zext i1 %67 to i64
%69 = select i1 %67, i32 0, i32 4
%70 = load i32, i32* %3
%71 = add nsw i32 %70, %69
store i32 %71, i32* %3
%72 = load i64, i64* %4
%73 = icmp ne i64 %72, 0
br i1 %73, label %74, label %77
74: ; preds = %60
%75 = load i64, i64* %2
%76 = lshr i64 %75, 4
br label %79
77: ; preds = %60
%78 = load i64, i64* %2
br label %79
79: ; preds = %77, %74
%80 = phi i64 [ %76, %74 ], [ %78, %77 ]
store i64 %80, i64* %2
%81 = load i64, i64* %2
%82 = icmp uge i64 %81, 4
%83 = zext i1 %82 to i32
%84 = sext i32 %83 to i64
store i64 %84, i64* %4
%85 = load i64, i64* %4
%86 = icmp ne i64 %85, 0
%87 = zext i1 %86 to i64
%88 = select i1 %86, i32 0, i32 2
%89 = load i32, i32* %3
%90 = add nsw i32 %89, %88
store i32 %90, i32* %3
%91 = load i64, i64* %4
%92 = icmp ne i64 %91, 0
br i1 %92, label %93, label %96
93: ; preds = %79
%94 = load i64, i64* %2
%95 = lshr i64 %94, 2
br label %98
96: ; preds = %79
%97 = load i64, i64* %2
br label %98
98: ; preds = %96, %93
%99 = phi i64 [ %95, %93 ], [ %97, %96 ]
store i64 %99, i64* %2
%100 = load i64, i64* %2
%101 = icmp uge i64 %100, 2
%102 = zext i1 %101 to i32
%103 = sext i32 %102 to i64
store i64 %103, i64* %4
%104 = load i64, i64* %4
%105 = icmp ne i64 %104, 0
%106 = zext i1 %105 to i64
%107 = select i1 %105, i32 0, i32 1
%108 = load i32, i32* %3
%109 = add nsw i32 %108, %107
store i32 %109, i32* %3
%110 = load i64, i64* %4
%111 = icmp ne i64 %110, 0
br i1 %111, label %112, label %115
112: ; preds = %98
%113 = load i64, i64* %2
%114 = lshr i64 %113, 1
br label %117
115: ; preds = %98
%116 = load i64, i64* %2
br label %117
117: ; preds = %115, %112
%118 = phi i64 [ %114, %112 ], [ %116, %115 ]
store i64 %118, i64* %2
%119 = load i64, i64* %2
%120 = icmp ult i64 %119, 1
%121 = zext i1 %120 to i32
%122 = load i32, i32* %3
%123 = add nsw i32 %122, %121
store i32 %123, i32* %3
%124 = load i32, i32* %3
ret i32 %124
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @num_leading_zero_bits_u64(i64 %0) {
ret i32 poison
}