unsigned long calc_mask(unsigned long bits) {
  int i;
  unsigned long mask = 0;
  for (i = 0; i < bits; i++)
    mask |= 1 << (31 - i);
  return mask;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<calc_mask>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
movslq -0xc(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
jae    114c <calc_mask+0x4c>
mov    $0x1f,%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
cltq
or     -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1117 <calc_mask+0x17>
mov    -0x18(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<calc_mask>:
test   %rdi,%rdi
je     111c <calc_mask+0x1c>
lea    -0x1(%rdi),%rax
mov    %edi,%r8d
and    $0x3,%r8d
cmp    $0x3,%rax
jae    111f <calc_mask+0x1f>
xor    %edx,%edx
xor    %eax,%eax
jmp    1179 <calc_mask+0x79>
xor    %eax,%eax
ret
and    $0xfffffffffffffffc,%rdi
xor    %edx,%edx
xor    %eax,%eax
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    $0x80000000,%r9d
mov    %edx,%ecx
shr    %cl,%r9d
lea    0x1(%rdx),%ecx
mov    $0x80000000,%esi
shr    %cl,%esi
movslq %r9d,%r9
or     %rax,%r9
movslq %esi,%rax
lea    0x2(%rdx),%ecx
mov    $0x80000000,%esi
shr    %cl,%esi
movslq %esi,%rsi
or     %rax,%rsi
or     %r9,%rsi
lea    0x3(%rdx),%ecx
mov    $0x80000000,%eax
shr    %cl,%eax
cltq
or     %rsi,%rax
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rdi
jne    1130 <calc_mask+0x30>
test   %r8,%r8
je     1198 <calc_mask+0x98>
xchg   %ax,%ax
mov    $0x80000000,%esi
mov    %edx,%ecx
shr    %cl,%esi
movslq %esi,%rcx
or     %rcx,%rax
add    $0x1,%edx
add    $0xffffffffffffffff,%r8
jne    1180 <calc_mask+0x80>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @calc_mask(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i32
%4 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
store i64 0, i64* %4
store i32 0, i32* %3
br label %5
5: ; preds = %17, %1
%6 = load i32, i32* %3
%7 = sext i32 %6 to i64
%8 = load i64, i64* %2
%9 = icmp ult i64 %7, %8
br i1 %9, label %10, label %20
10: ; preds = %5
%11 = load i32, i32* %3
%12 = sub nsw i32 31, %11
%13 = shl i32 1, %12
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = load i64, i64* %4
%16 = or i64 %15, %14
store i64 %16, i64* %4
br label %17
17: ; preds = %10
%18 = load i32, i32* %3
%19 = add nsw i32 %18, 1
store i32 %19, i32* %3
br label %5
20: ; preds = %5
%21 = load i64, i64* %4
ret i64 %21
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @calc_mask(i64 %0) {
%2 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %2, label %51, label %3
3: ; preds = %1
%4 = add i64 %0, -1
%5 = and i64 %0, 3
%6 = icmp ult i64 %4, 3
br i1 %6, label %35, label %7
7: ; preds = %3
%8 = and i64 %0, -4
br label %9
9: ; preds = %9, %7
%10 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %32, %9 ]
%11 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %31, %9 ]
%12 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %33, %9 ]
%13 = trunc i64 %10 to i32
%14 = lshr i32 -2147483648, %13
%15 = sext i32 %14 to i64
%16 = or i64 %11, %15
%17 = trunc i64 %10 to i32
%18 = or i32 %17, 1
%19 = lshr i32 -2147483648, %18
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = or i64 %16, %20
%22 = trunc i64 %10 to i32
%23 = or i32 %22, 2
%24 = lshr i32 -2147483648, %23
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = or i64 %21, %25
%27 = trunc i64 %10 to i32
%28 = or i32 %27, 3
%29 = lshr i32 -2147483648, %28
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = or i64 %26, %30
%32 = add nuw nsw i64 %10, 4
%33 = add i64 %12, 4
%34 = icmp eq i64 %33, %8
br i1 %34, label %35, label %9
35: ; preds = %9, %3
%36 = phi i64 [ undef, %3 ], [ %31, %9 ]
%37 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %32, %9 ]
%38 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %31, %9 ]
%39 = icmp eq i64 %5, 0
br i1 %39, label %51, label %40
40: ; preds = %35, %40
%41 = phi i64 [ %48, %40 ], [ %37, %35 ]
%42 = phi i64 [ %47, %40 ], [ %38, %35 ]
%43 = phi i64 [ %49, %40 ], [ 0, %35 ]
%44 = trunc i64 %41 to i32
%45 = lshr i32 -2147483648, %44
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = or i64 %42, %46
%48 = add nuw nsw i64 %41, 1
%49 = add i64 %43, 1
%50 = icmp eq i64 %49, %5
br i1 %50, label %51, label %40
51: ; preds = %35, %40, %1
%52 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %36, %35 ], [ %47, %40 ]
ret i64 %52
}