unsigned long long do_div64(unsigned long long x, unsigned long long y,
                            unsigned long long *rem) {
  unsigned int y1 = y >> 32;
  unsigned int y0 = y & 0xffffffff;
  unsigned int x1 = x >> 32;
  unsigned int x0 = x & 0xffffffff;
  if (y1) {
    do {
      unsigned int l = hard_bsr(y1) + 1;
      __asm__("shrdl %1,%0; testb $32,%b3; je 0f; movl %1,%0; 0:"
              : "=r"(y0)
              : "r"((y1)), "0"(y0), "c"((l)));
      __asm__("shrdl %0,%1; shrl %b4,%0; testb $32,%b4; je 0f; movl %0,%1; "
              "xorl %0,%0; 0:"
              : "=r"(x1), "=r"(x0)
              : "0"(x1), "1"(x0), "c"((l)));
      __asm__("divl %4" : "=d"(x1), "=a"(x0) : "d"(x1), "a"(x0), "g"((y0 + 1)));
    } while (0);
    do {
      unsigned long long r = x - (y * x0);
      while (r >= y) {
        x0++;
        r -= y;
      }
      if (rem)
        *rem = r;
    } while (0);
    return x0;
  } else if (x1 < y0) {
    __asm__("divl %4" : "=d"(x1), "=a"(x0) : "d"(x1), "a"(x0), "g"((y0)));
    if (rem)
      *rem = x1;
    return x0;
  } else if (y0) {
    unsigned int x2 = 0;
    __asm__("divl %4" : "=d"(x2), "=a"(x1) : "d"(x2), "a"(x1), "g"((y0)));
    __asm__("divl %4" : "=d"(x2), "=a"(x0) : "d"(x2), "a"(x0), "g"((y0)));
    if (rem)
      *rem = x2;
    return (((unsigned long long)x1) << 32) + x0;
  } else {
    if (rem)
      *rem = x;
    return 0;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<do_div64>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
shr    $0x20,%rax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
movabs $0xffffffff,%rax
and    -0x18(%rbp),%rax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
shr    $0x20,%rax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
movabs $0xffffffff,%rax
and    -0x10(%rbp),%rax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
je     123d <do_div64+0x12d>
jmp    116b <do_div64+0x5b>
mov    -0x24(%rbp),%edi
mov    $0x0,%al
call   1030 <hard_bsr@plt>
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shrd   %cl,%edx,%eax
test   $0x20,%cl
je     1192 <do_div64+0x82>
mov    %edx,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shrd   %cl,%edx,%eax
shr    %cl,%edx
test   $0x20,%cl
je     11b0 <do_div64+0xa0>
mov    %edx,%eax
xor    %edx,%edx
mov    %edx,%ecx
mov    %ecx,-0x2c(%rbp)
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x54(%rbp)
divl   -0x54(%rbp)
mov    %edx,-0x2c(%rbp)
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    11d5 <do_div64+0xc5>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
imul   %rdx,%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jb     1216 <do_div64+0x106>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x40(%rbp),%rax
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jmp    11eb <do_div64+0xdb>
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
je     122c <do_div64+0x11c>
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
jmp    1231 <do_div64+0x121>
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1307 <do_div64+0x1f7>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jae    1281 <do_div64+0x171>
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,-0x50(%rbp)
divl   -0x50(%rbp)
mov    %edx,-0x2c(%rbp)
mov    %eax,-0x30(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
je     1275 <do_div64+0x165>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1307 <do_div64+0x1f7>
cmpl   $0x0,-0x28(%rbp)
je     12e9 <do_div64+0x1d9>
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%edx
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,-0x4c(%rbp)
divl   -0x4c(%rbp)
mov    %edx,-0x44(%rbp)
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%edx
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,-0x48(%rbp)
divl   -0x48(%rbp)
mov    %edx,-0x44(%rbp)
mov    %eax,-0x30(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
je     12d3 <do_div64+0x1c3>
mov    -0x44(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
shl    $0x20,%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1307 <do_div64+0x1f7>
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
je     12ff <do_div64+0x1ef>
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<do_div64>:
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x10,%rsp
mov    %rdx,%r14
mov    %rsi,%r15
mov    %rdi,%rbx
mov    %rsi,%r13
shr    $0x20,%r13
mov    %rdi,%r12
shr    $0x20,%r12
test   %r13,%r13
je     11a5 <do_div64+0x95>
mov    %r13d,%edi
xor    %eax,%eax
call   1030 <hard_bsr@plt>
lea    0x1(%rax),%ecx
mov    %r15d,%edx
shrd   %cl,%r13d,%edx
test   $0x20,%cl
je     1155 <do_div64+0x45>
mov    %r13d,%edx
mov    %ebx,%eax
shrd   %cl,%r12d,%eax
shr    %cl,%r12d
test   $0x20,%cl
je     1169 <do_div64+0x59>
mov    %r12d,%eax
xor    %r12d,%r12d
add    $0x1,%edx
mov    %edx,0xc(%rsp)
mov    %r12d,%edx
divl   0xc(%rsp)
mov    %eax,%ecx
imul   %r15,%rcx
sub    %rcx,%rbx
cmp    %r15,%rbx
jb     119b <do_div64+0x8b>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0x1,%eax
sub    %r15,%rbx
cmp    %r15,%rbx
jae    1190 <do_div64+0x80>
test   %r14,%r14
je     11c0 <do_div64+0xb0>
mov    %rbx,(%r14)
jmp    11c0 <do_div64+0xb0>
cmp    %r15d,%r12d
jae    11d0 <do_div64+0xc0>
mov    %r15d,(%rsp)
mov    %r12d,%edx
mov    %ebx,%eax
divl   (%rsp)
test   %r14,%r14
je     11c0 <do_div64+0xb0>
mov    %edx,%ecx
mov    %rcx,(%r14)
mov    %eax,%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
ret
test   %r15d,%r15d
je     1205 <do_div64+0xf5>
mov    %r15d,0x8(%rsp)
xor    %edx,%edx
mov    %r12d,%eax
divl   0x8(%rsp)
mov    %eax,%ecx
mov    %r15d,0x4(%rsp)
mov    %ebx,%eax
divl   0x4(%rsp)
test   %r14,%r14
je     11fa <do_div64+0xea>
mov    %edx,%edx
mov    %rdx,(%r14)
shl    $0x20,%rcx
mov    %eax,%eax
or     %rcx,%rax
jmp    11c2 <do_div64+0xb2>
test   %r14,%r14
je     120d <do_div64+0xfd>
mov    %rbx,(%r14)
xor    %eax,%eax
jmp    11c2 <do_div64+0xb2>

LLVM IR (-O0):
define i64 @do_div64(i64 %0, i64 %1, i64* %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i64
%14 = alloca i32
store i64 %0, i64* %5
store i64 %1, i64* %6
store i64* %2, i64** %7
%15 = load i64, i64* %6
%16 = lshr i64 %15, 32
%17 = trunc i64 %16 to i32
store i32 %17, i32* %8
%18 = load i64, i64* %6
%19 = and i64 %18, 4294967295
%20 = trunc i64 %19 to i32
store i32 %20, i32* %9
%21 = load i64, i64* %5
%22 = lshr i64 %21, 32
%23 = trunc i64 %22 to i32
store i32 %23, i32* %10
%24 = load i64, i64* %5
%25 = and i64 %24, 4294967295
%26 = trunc i64 %25 to i32
store i32 %26, i32* %11
%27 = load i32, i32* %8
%28 = icmp ne i32 %27, 0
br i1 %28, label %29, label %79
29: ; preds = %3
br label %30
30: ; preds = %29
%31 = load i32, i32* %8
%32 = call i32 (i32, ...) bitcast (i32 (...)* @hard_bsr to i32 (i32, ...)*)(i32 %31)
%33 = add nsw i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %12
%34 = load i32, i32* %8
%35 = load i32, i32* %9
%36 = load i32, i32* %12
%37 = call i32 asm "shrdl $1,$0; testb $$32,${3:b}; je 0f; movl $1,$0; 0:", "=r,r,0,{cx},~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %34, i32 %35, i32 %36)
store i32 %37, i32* %9
%38 = load i32, i32* %10
%39 = load i32, i32* %11
%40 = load i32, i32* %12
%41 = call { i32, i32 } asm "shrdl $0,$1; shrl ${4:b},$0; testb $$32,${4:b}; je 0f; movl $0,$1; xorl $0,$0; 0:", "=r,=r,0,1,{cx},~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %38, i32 %39, i32 %40)
%42 = extractvalue { i32, i32 } %41, 0
%43 = extractvalue { i32, i32 } %41, 1
store i32 %42, i32* %10
store i32 %43, i32* %11
%44 = load i32, i32* %10
%45 = load i32, i32* %11
%46 = load i32, i32* %9
%47 = add i32 %46, 1
%48 = call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %44, i32 %45, i32 %47)
%49 = extractvalue { i32, i32 } %48, 0
%50 = extractvalue { i32, i32 } %48, 1
store i32 %49, i32* %10
store i32 %50, i32* %11
br label %51
51: ; preds = %30
br label %52
52: ; preds = %51
%53 = load i64, i64* %5
%54 = load i64, i64* %6
%55 = load i32, i32* %11
%56 = zext i32 %55 to i64
%57 = mul i64 %54, %56
%58 = sub i64 %53, %57
store i64 %58, i64* %13
br label %59
59: ; preds = %63, %52
%60 = load i64, i64* %13
%61 = load i64, i64* %6
%62 = icmp uge i64 %60, %61
br i1 %62, label %63, label %69
63: ; preds = %59
%64 = load i32, i32* %11
%65 = add i32 %64, 1
store i32 %65, i32* %11
%66 = load i64, i64* %6
%67 = load i64, i64* %13
%68 = sub i64 %67, %66
store i64 %68, i64* %13
br label %59
69: ; preds = %59
%70 = load i64*, i64** %7
%71 = icmp ne i64* %70, null
br i1 %71, label %72, label %75
72: ; preds = %69
%73 = load i64, i64* %13
%74 = load i64*, i64** %7
store i64 %73, i64* %74
br label %75
75: ; preds = %72, %69
br label %76
76: ; preds = %75
%77 = load i32, i32* %11
%78 = zext i32 %77 to i64
store i64 %78, i64* %4
br label %135
79: ; preds = %3
%80 = load i32, i32* %10
%81 = load i32, i32* %9
%82 = icmp ult i32 %80, %81
br i1 %82, label %83, label %99
83: ; preds = %79
%84 = load i32, i32* %10
%85 = load i32, i32* %11
%86 = load i32, i32* %9
%87 = call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %84, i32 %85, i32 %86)
%88 = extractvalue { i32, i32 } %87, 0
%89 = extractvalue { i32, i32 } %87, 1
store i32 %88, i32* %10
store i32 %89, i32* %11
%90 = load i64*, i64** %7
%91 = icmp ne i64* %90, null
br i1 %91, label %92, label %96
92: ; preds = %83
%93 = load i32, i32* %10
%94 = zext i32 %93 to i64
%95 = load i64*, i64** %7
store i64 %94, i64* %95
br label %96
96: ; preds = %92, %83
%97 = load i32, i32* %11
%98 = zext i32 %97 to i64
store i64 %98, i64* %4
br label %135
99: ; preds = %79
%100 = load i32, i32* %9
%101 = icmp ne i32 %100, 0
br i1 %101, label %102, label %128
102: ; preds = %99
store i32 0, i32* %14
%103 = load i32, i32* %14
%104 = load i32, i32* %10
%105 = load i32, i32* %9
%106 = call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %103, i32 %104, i32 %105)
%107 = extractvalue { i32, i32 } %106, 0
%108 = extractvalue { i32, i32 } %106, 1
store i32 %107, i32* %14
store i32 %108, i32* %10
%109 = load i32, i32* %14
%110 = load i32, i32* %11
%111 = load i32, i32* %9
%112 = call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %109, i32 %110, i32 %111)
%113 = extractvalue { i32, i32 } %112, 0
%114 = extractvalue { i32, i32 } %112, 1
store i32 %113, i32* %14
store i32 %114, i32* %11
%115 = load i64*, i64** %7
%116 = icmp ne i64* %115, null
br i1 %116, label %117, label %121
117: ; preds = %102
%118 = load i32, i32* %14
%119 = zext i32 %118 to i64
%120 = load i64*, i64** %7
store i64 %119, i64* %120
br label %121
121: ; preds = %117, %102
%122 = load i32, i32* %10
%123 = zext i32 %122 to i64
%124 = shl i64 %123, 32
%125 = load i32, i32* %11
%126 = zext i32 %125 to i64
%127 = add i64 %124, %126
store i64 %127, i64* %4
br label %135
128: ; preds = %99
%129 = load i64*, i64** %7
%130 = icmp ne i64* %129, null
br i1 %130, label %131, label %134
131: ; preds = %128
%132 = load i64, i64* %5
%133 = load i64*, i64** %7
store i64 %132, i64* %133
br label %134
134: ; preds = %131, %128
store i64 0, i64* %4
br label %135
135: ; preds = %134, %121, %96, %76
%136 = load i64, i64* %4
ret i64 %136
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @do_div64(i64 %0, i64 %1, i64* writeonly %2) {
%4 = lshr i64 %1, 32
%5 = trunc i64 %4 to i32
%6 = trunc i64 %1 to i32
%7 = lshr i64 %0, 32
%8 = trunc i64 %7 to i32
%9 = trunc i64 %0 to i32
%10 = icmp eq i32 %5, 0
br i1 %10, label %38, label %11
11: ; preds = %3
%12 = tail call i32 (i32, ...) bitcast (i32 (...)* @hard_bsr to i32 (i32, ...)*)(i32 %5)
%13 = add nsw i32 %12, 1
%14 = tail call i32 asm "shrdl $1,$0; testb $$32,${3:b}; je 0f; movl $1,$0; 0:", "=r,r,0,{cx},~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %5, i32 %6, i32 %13)
%15 = tail call { i32, i32 } asm "shrdl $0,$1; shrl ${4:b},$0; testb $$32,${4:b}; je 0f; movl $0,$1; xorl $0,$0; 0:", "=r,=r,0,1,{cx},~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %8, i32 %9, i32 %13)
%16 = extractvalue { i32, i32 } %15, 0
%17 = extractvalue { i32, i32 } %15, 1
%18 = add i32 %14, 1
%19 = tail call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %16, i32 %17, i32 %18)
%20 = extractvalue { i32, i32 } %19, 1
%21 = zext i32 %20 to i64
%22 = mul i64 %21, %1
%23 = sub i64 %0, %22
%24 = icmp ult i64 %23, %1
br i1 %24, label %31, label %25
25: ; preds = %11, %25
%26 = phi i64 [ %29, %25 ], [ %23, %11 ]
%27 = phi i32 [ %28, %25 ], [ %20, %11 ]
%28 = add i32 %27, 1
%29 = sub i64 %26, %1
%30 = icmp ult i64 %29, %1
br i1 %30, label %31, label %25
31: ; preds = %25, %11
%32 = phi i32 [ %20, %11 ], [ %28, %25 ]
%33 = phi i64 [ %23, %11 ], [ %29, %25 ]
%34 = icmp eq i64* %2, null
br i1 %34, label %36, label %35
35: ; preds = %31
store i64 %33, i64* %2
br label %36
36: ; preds = %35, %31
%37 = zext i32 %32 to i64
br label %69
38: ; preds = %3
%39 = icmp ult i32 %8, %6
br i1 %39, label %40, label %49
40: ; preds = %38
%41 = tail call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %8, i32 %9, i32 %6)
%42 = extractvalue { i32, i32 } %41, 1
%43 = icmp eq i64* %2, null
br i1 %43, label %47, label %44
44: ; preds = %40
%45 = extractvalue { i32, i32 } %41, 0
%46 = zext i32 %45 to i64
store i64 %46, i64* %2
br label %47
47: ; preds = %44, %40
%48 = zext i32 %42 to i64
br label %69
49: ; preds = %38
%50 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %50, label %66, label %51
51: ; preds = %49
%52 = tail call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 0, i32 %8, i32 %6)
%53 = extractvalue { i32, i32 } %52, 0
%54 = extractvalue { i32, i32 } %52, 1
%55 = tail call { i32, i32 } asm "divl $4", "={dx},={ax},{dx},{ax},imr,~{dirflag},~{fpsr},~{flags}"(i32 %53, i32 %9, i32 %6)
%56 = extractvalue { i32, i32 } %55, 1
%57 = icmp eq i64* %2, null
br i1 %57, label %61, label %58
58: ; preds = %51
%59 = extractvalue { i32, i32 } %55, 0
%60 = zext i32 %59 to i64
store i64 %60, i64* %2
br label %61
61: ; preds = %58, %51
%62 = zext i32 %54 to i64
%63 = shl nuw i64 %62, 32
%64 = zext i32 %56 to i64
%65 = or i64 %63, %64
br label %69
66: ; preds = %49
%67 = icmp eq i64* %2, null
br i1 %67, label %69, label %68
68: ; preds = %66
store i64 %0, i64* %2
br label %69
69: ; preds = %66, %68, %61, %47, %36
%70 = phi i64 [ %37, %36 ], [ %48, %47 ], [ %65, %61 ], [ 0, %68 ], [ 0, %66 ]
ret i64 %70
}