void write_bits(int val, char nbr_bits, char *output, int *output_pos,
                int *output_bitpos) {
  int will_be_written;
  int bits_written = 0;
  int bits_left = nbr_bits;
  while (bits_written < nbr_bits) {
    bits_left = nbr_bits - bits_written;
    will_be_written =
        bits_left > ((8) - *output_bitpos) ? ((8) - *output_bitpos) : bits_left;
    output[*output_pos] |= (val >> bits_written) << *output_bitpos;
    *output_bitpos += will_be_written;
    bits_written += will_be_written;
    if (*output_bitpos == (8)) {
      *output_bitpos = 0;
      (*output_pos)++;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<write_bits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %sil,%al
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %al,-0x5(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movsbl -0x5(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
movsbl -0x5(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11d4 <write_bits+0xd4>
movsbl -0x5(%rbp),%eax
sub    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x20(%rbp),%rdx
mov    $0x8,%ecx
sub    (%rdx),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jle    1169 <write_bits+0x69>
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    $0x8,%eax
sub    (%rcx),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    116f <write_bits+0x6f>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%esi
mov    -0x28(%rbp),%ecx
sar    %cl,%esi
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
shl    %cl,%esi
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
movslq (%rcx),%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%edx
or     %esi,%edx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    (%rax),%ecx
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmpl   $0x8,(%rax)
jne    11cf <write_bits+0xcf>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,(%rax)
jmp    1127 <write_bits+0x27>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<write_bits>:
push   %rbx
test   %sil,%sil
jle    115c <write_bits+0x5c>
mov    %rcx,%r9
mov    (%r8),%r11d
xor    %eax,%eax
jmp    1114 <write_bits+0x14>
cmp    %esi,%eax
jge    115c <write_bits+0x5c>
mov    %eax,%r10d
mov    %esi,%ecx
sub    %eax,%ecx
mov    $0x8,%eax
sub    %r11d,%eax
cmp    %eax,%ecx
cmovle %ecx,%eax
mov    %edi,%ebx
mov    %r10d,%ecx
sar    %cl,%ebx
mov    %r11d,%ecx
shl    %cl,%ebx
movslq (%r9),%rcx
or     %bl,(%rdx,%rcx,1)
mov    (%r8),%r11d
add    %eax,%r11d
mov    %r11d,(%r8)
add    %r10d,%eax
cmp    $0x8,%r11d
jne    1110 <write_bits+0x10>
movl   $0x0,(%r8)
addl   $0x1,(%r9)
mov    (%r8),%r11d
jmp    1110 <write_bits+0x10>
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define void @write_bits(i32 %0, i8 signext %1, i8* %2, i32* %3, i32* %4) {
%6 = alloca i32
%7 = alloca i8
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32 %0, i32* %6
store i8 %1, i8* %7
store i8* %2, i8** %8
store i32* %3, i32** %9
store i32* %4, i32** %10
store i32 0, i32* %12
%14 = load i8, i8* %7
%15 = sext i8 %14 to i32
store i32 %15, i32* %13
br label %16
16: ; preds = %69, %5
%17 = load i32, i32* %12
%18 = load i8, i8* %7
%19 = sext i8 %18 to i32
%20 = icmp slt i32 %17, %19
br i1 %20, label %21, label %70
21: ; preds = %16
%22 = load i8, i8* %7
%23 = sext i8 %22 to i32
%24 = load i32, i32* %12
%25 = sub nsw i32 %23, %24
store i32 %25, i32* %13
%26 = load i32, i32* %13
%27 = load i32*, i32** %10
%28 = load i32, i32* %27
%29 = sub nsw i32 8, %28
%30 = icmp sgt i32 %26, %29
br i1 %30, label %31, label %35
31: ; preds = %21
%32 = load i32*, i32** %10
%33 = load i32, i32* %32
%34 = sub nsw i32 8, %33
br label %37
35: ; preds = %21
%36 = load i32, i32* %13
br label %37
37: ; preds = %35, %31
%38 = phi i32 [ %34, %31 ], [ %36, %35 ]
store i32 %38, i32* %11
%39 = load i32, i32* %6
%40 = load i32, i32* %12
%41 = ashr i32 %39, %40
%42 = load i32*, i32** %10
%43 = load i32, i32* %42
%44 = shl i32 %41, %43
%45 = load i8*, i8** %8
%46 = load i32*, i32** %9
%47 = load i32, i32* %46
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 %48
%50 = load i8, i8* %49
%51 = sext i8 %50 to i32
%52 = or i32 %51, %44
%53 = trunc i32 %52 to i8
store i8 %53, i8* %49
%54 = load i32, i32* %11
%55 = load i32*, i32** %10
%56 = load i32, i32* %55
%57 = add nsw i32 %56, %54
store i32 %57, i32* %55
%58 = load i32, i32* %11
%59 = load i32, i32* %12
%60 = add nsw i32 %59, %58
store i32 %60, i32* %12
%61 = load i32*, i32** %10
%62 = load i32, i32* %61
%63 = icmp eq i32 %62, 8
br i1 %63, label %64, label %69
64: ; preds = %37
%65 = load i32*, i32** %10
store i32 0, i32* %65
%66 = load i32*, i32** %9
%67 = load i32, i32* %66
%68 = add nsw i32 %67, 1
store i32 %68, i32* %66
br label %69
69: ; preds = %64, %37
br label %16
70: ; preds = %16
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @write_bits(i32 %0, i8 signext %1, i8* nocapture %2, i32* nocapture %3, i32* nocapture %4) {
%6 = sext i8 %1 to i32
%7 = icmp sgt i8 %1, 0
br i1 %7, label %8, label %36
8: ; preds = %5
%9 = load i32, i32* %4
br label %10
10: ; preds = %8, %33
%11 = phi i32 [ %34, %33 ], [ %9, %8 ]
%12 = phi i32 [ %27, %33 ], [ 0, %8 ]
%13 = sub nsw i32 %6, %12
%14 = sub nsw i32 8, %11
%15 = icmp sgt i32 %13, %14
%16 = select i1 %15, i32 %14, i32 %13
%17 = ashr i32 %0, %12
%18 = shl i32 %17, %11
%19 = load i32, i32* %3
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %20
%22 = load i8, i8* %21
%23 = trunc i32 %18 to i8
%24 = or i8 %22, %23
store i8 %24, i8* %21
%25 = load i32, i32* %4
%26 = add nsw i32 %25, %16
store i32 %26, i32* %4
%27 = add nsw i32 %16, %12
%28 = icmp eq i32 %26, 8
br i1 %28, label %29, label %33
29: ; preds = %10
store i32 0, i32* %4
%30 = load i32, i32* %3
%31 = add nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %3
%32 = load i32, i32* %4
br label %33
33: ; preds = %29, %10
%34 = phi i32 [ %32, %29 ], [ %26, %10 ]
%35 = icmp slt i32 %27, %6
br i1 %35, label %10, label %36
36: ; preds = %33, %5
ret void
}