int append_bits(char *in, int in_len, char *app, int app_len) {
  for (int i = 0; i < app_len; i++) {
    in[in_len++] = app[i];
  }
  return in_len;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<append_bits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1153 <append_bits+0x53>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1119 <append_bits+0x19>
mov    -0xc(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<append_bits>:
mov    %esi,%eax
test   %ecx,%ecx
jle    128c <append_bits+0x18c>
push   %rbx
cltq
mov    %ecx,%r9d
cmp    $0x20,%ecx
jb     1132 <append_bits+0x32>
lea    (%rdi,%rax,1),%rcx
lea    (%rdx,%r9,1),%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jae    11a4 <append_bits+0xa4>
lea    (%rax,%r9,1),%rcx
add    %rdi,%rcx
cmp    %rdx,%rcx
jbe    11a4 <append_bits+0xa4>
xor    %ebx,%ebx
mov    %rbx,%r8
not    %r8
add    %r9,%r8
mov    %r9,%rsi
and    $0x3,%rsi
je     1165 <append_bits+0x65>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movzbl (%rdx,%rbx,1),%ecx
mov    %cl,(%rdi,%rax,1)
add    $0x1,%rax
add    $0x1,%rbx
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
jne    1150 <append_bits+0x50>
cmp    $0x3,%r8
jb     128b <append_bits+0x18b>
nop
movzbl (%rdx,%rbx,1),%ecx
mov    %cl,(%rdi,%rax,1)
movzbl 0x1(%rdx,%rbx,1),%ecx
mov    %cl,0x1(%rdi,%rax,1)
movzbl 0x2(%rdx,%rbx,1),%ecx
mov    %cl,0x2(%rdi,%rax,1)
movzbl 0x3(%rdx,%rbx,1),%ecx
mov    %cl,0x3(%rdi,%rax,1)
add    $0x4,%rax
add    $0x4,%rbx
cmp    %rbx,%r9
jne    1170 <append_bits+0x70>
jmp    128b <append_bits+0x18b>
mov    %r9d,%ebx
and    $0xffffffe0,%ebx
lea    -0x20(%rbx),%rsi
mov    %rsi,%r10
shr    $0x5,%r10
add    $0x1,%r10
mov    %r10d,%r8d
and    $0x3,%r8d
cmp    $0x60,%rsi
jae    11ca <append_bits+0xca>
xor    %esi,%esi
jmp    1240 <append_bits+0x140>
and    $0xfffffffffffffffc,%r10
lea    (%rax,%rdi,1),%r11
add    $0x70,%r11
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movups (%rdx,%rsi,1),%xmm0
movups 0x10(%rdx,%rsi,1),%xmm1
movups %xmm0,-0x70(%r11,%rsi,1)
movups %xmm1,-0x60(%r11,%rsi,1)
movups 0x20(%rdx,%rsi,1),%xmm0
movups 0x30(%rdx,%rsi,1),%xmm1
movups %xmm0,-0x50(%r11,%rsi,1)
movups %xmm1,-0x40(%r11,%rsi,1)
movups 0x40(%rdx,%rsi,1),%xmm0
movups 0x50(%rdx,%rsi,1),%xmm1
movups %xmm0,-0x30(%r11,%rsi,1)
movups %xmm1,-0x20(%r11,%rsi,1)
movups 0x60(%rdx,%rsi,1),%xmm0
movups 0x70(%rdx,%rsi,1),%xmm1
movups %xmm0,-0x10(%r11,%rsi,1)
movups %xmm1,(%r11,%rsi,1)
sub    $0xffffffffffffff80,%rsi
add    $0xfffffffffffffffc,%r10
jne    11e0 <append_bits+0xe0>
test   %r8,%r8
je     127f <append_bits+0x17f>
lea    (%rsi,%rdx,1),%r10
add    $0x10,%r10
add    %rax,%rsi
lea    (%rdi,%rsi,1),%r11
add    $0x10,%r11
shl    $0x5,%r8
xor    %esi,%esi
xchg   %ax,%ax
movups -0x10(%r10,%rsi,1),%xmm0
movups (%r10,%rsi,1),%xmm1
movups %xmm0,-0x10(%r11,%rsi,1)
movups %xmm1,(%r11,%rsi,1)
add    $0x20,%rsi
cmp    %rsi,%r8
jne    1260 <append_bits+0x160>
add    %rbx,%rax
cmp    %r9,%rbx
jne    1134 <append_bits+0x34>
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @append_bits(i8* %0, i32 %1, i8* %2, i32 %3) {
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i8* %0, i8** %5
store i32 %1, i32* %6
store i8* %2, i8** %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %10
10: ; preds = %25, %4
%11 = load i32, i32* %9
%12 = load i32, i32* %8
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %28
14: ; preds = %10
%15 = load i8*, i8** %7
%16 = load i32, i32* %9
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %15, i64 %17
%19 = load i8, i8* %18
%20 = load i8*, i8** %5
%21 = load i32, i32* %6
%22 = add nsw i32 %21, 1
store i32 %22, i32* %6
%23 = sext i32 %21 to i64
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %20, i64 %23
store i8 %19, i8* %24
br label %25
25: ; preds = %14
%26 = load i32, i32* %9
%27 = add nsw i32 %26, 1
store i32 %27, i32* %9
br label %10
28: ; preds = %10
%29 = load i32, i32* %6
ret i32 %29
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @append_bits(i8* nocapture writeonly %0, i32 %1, i8* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %129
6: ; preds = %4
%7 = sext i32 %1 to i64
%8 = zext i32 %3 to i64
%9 = icmp ult i32 %3, 32
br i1 %9, label %103, label %10
10: ; preds = %6
%11 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %7
%12 = add nsw i64 %7, %8
%13 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %12
%14 = getelementptr i8, i8* %2, i64 %8
%15 = icmp ult i8* %11, %14
%16 = icmp ugt i8* %13, %2
%17 = and i1 %15, %16
br i1 %17, label %103, label %18
18: ; preds = %10
%19 = and i64 %8, 4294967264
%20 = add nsw i64 %19, %7
%21 = add nsw i64 %19, -32
%22 = lshr exact i64 %21, 5
%23 = add nuw nsw i64 %22, 1
%24 = and i64 %23, 3
%25 = icmp ult i64 %21, 96
br i1 %25, label %81, label %26
26: ; preds = %18
%27 = and i64 %23, 1152921504606846972
br label %28
28: ; preds = %28, %26
%29 = phi i64 [ 0, %26 ], [ %78, %28 ]
%30 = phi i64 [ 0, %26 ], [ %79, %28 ]
%31 = add i64 %29, %7
%32 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %29
%33 = bitcast i8* %32 to <16 x i8>*
%34 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %33
%35 = getelementptr inbounds i8, i8* %32, i64 16
%36 = bitcast i8* %35 to <16 x i8>*
%37 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %36
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %31
%39 = bitcast i8* %38 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %34, <16 x i8>* %39
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %38, i64 16
%41 = bitcast i8* %40 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %37, <16 x i8>* %41
%42 = or i64 %29, 32
%43 = add i64 %42, %7
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %42
%45 = bitcast i8* %44 to <16 x i8>*
%46 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %45
%47 = getelementptr inbounds i8, i8* %44, i64 16
%48 = bitcast i8* %47 to <16 x i8>*
%49 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %48
%50 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %43
%51 = bitcast i8* %50 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %46, <16 x i8>* %51
%52 = getelementptr inbounds i8, i8* %50, i64 16
%53 = bitcast i8* %52 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %49, <16 x i8>* %53
%54 = or i64 %29, 64
%55 = add i64 %54, %7
%56 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %54
%57 = bitcast i8* %56 to <16 x i8>*
%58 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %57
%59 = getelementptr inbounds i8, i8* %56, i64 16
%60 = bitcast i8* %59 to <16 x i8>*
%61 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %60
%62 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %55
%63 = bitcast i8* %62 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %58, <16 x i8>* %63
%64 = getelementptr inbounds i8, i8* %62, i64 16
%65 = bitcast i8* %64 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %61, <16 x i8>* %65
%66 = or i64 %29, 96
%67 = add i64 %66, %7
%68 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %66
%69 = bitcast i8* %68 to <16 x i8>*
%70 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %69
%71 = getelementptr inbounds i8, i8* %68, i64 16
%72 = bitcast i8* %71 to <16 x i8>*
%73 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %72
%74 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %67
%75 = bitcast i8* %74 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %70, <16 x i8>* %75
%76 = getelementptr inbounds i8, i8* %74, i64 16
%77 = bitcast i8* %76 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %73, <16 x i8>* %77
%78 = add nuw i64 %29, 128
%79 = add i64 %30, 4
%80 = icmp eq i64 %79, %27
br i1 %80, label %81, label %28
81: ; preds = %28, %18
%82 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %78, %28 ]
%83 = icmp eq i64 %24, 0
br i1 %83, label %101, label %84
84: ; preds = %81, %84
%85 = phi i64 [ %98, %84 ], [ %82, %81 ]
%86 = phi i64 [ %99, %84 ], [ 0, %81 ]
%87 = add i64 %85, %7
%88 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %85
%89 = bitcast i8* %88 to <16 x i8>*
%90 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %89
%91 = getelementptr inbounds i8, i8* %88, i64 16
%92 = bitcast i8* %91 to <16 x i8>*
%93 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %92
%94 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %87
%95 = bitcast i8* %94 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %90, <16 x i8>* %95
%96 = getelementptr inbounds i8, i8* %94, i64 16
%97 = bitcast i8* %96 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %93, <16 x i8>* %97
%98 = add nuw i64 %85, 32
%99 = add i64 %86, 1
%100 = icmp eq i64 %99, %24
br i1 %100, label %101, label %84
101: ; preds = %84, %81
%102 = icmp eq i64 %19, %8
br i1 %102, label %126, label %103
103: ; preds = %10, %6, %101
%104 = phi i64 [ %7, %10 ], [ %7, %6 ], [ %20, %101 ]
%105 = phi i64 [ 0, %10 ], [ 0, %6 ], [ %19, %101 ]
%106 = xor i64 %105, -1
%107 = add nsw i64 %106, %8
%108 = and i64 %8, 3
%109 = icmp eq i64 %108, 0
br i1 %109, label %121, label %110
110: ; preds = %103, %110
%111 = phi i64 [ %116, %110 ], [ %104, %103 ]
%112 = phi i64 [ %118, %110 ], [ %105, %103 ]
%113 = phi i64 [ %119, %110 ], [ 0, %103 ]
%114 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %112
%115 = load i8, i8* %114
%116 = add nsw i64 %111, 1
%117 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %111
store i8 %115, i8* %117
%118 = add nuw nsw i64 %112, 1
%119 = add i64 %113, 1
%120 = icmp eq i64 %119, %108
br i1 %120, label %121, label %110
121: ; preds = %110, %103
%122 = phi i64 [ undef, %103 ], [ %116, %110 ]
%123 = phi i64 [ %104, %103 ], [ %116, %110 ]
%124 = phi i64 [ %105, %103 ], [ %118, %110 ]
%125 = icmp ult i64 %107, 3
br i1 %125, label %126, label %131
126: ; preds = %121, %131, %101
%127 = phi i64 [ %20, %101 ], [ %122, %121 ], [ %151, %131 ]
%128 = trunc i64 %127 to i32
br label %129
129: ; preds = %126, %4
%130 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %128, %126 ]
ret i32 %130
131: ; preds = %121, %131
%132 = phi i64 [ %151, %131 ], [ %123, %121 ]
%133 = phi i64 [ %153, %131 ], [ %124, %121 ]
%134 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %133
%135 = load i8, i8* %134
%136 = add nsw i64 %132, 1
%137 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %132
store i8 %135, i8* %137
%138 = add nuw nsw i64 %133, 1
%139 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %138
%140 = load i8, i8* %139
%141 = add nsw i64 %132, 2
%142 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %136
store i8 %140, i8* %142
%143 = add nuw nsw i64 %133, 2
%144 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %143
%145 = load i8, i8* %144
%146 = add nsw i64 %132, 3
%147 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %141
store i8 %145, i8* %147
%148 = add nuw nsw i64 %133, 3
%149 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %148
%150 = load i8, i8* %149
%151 = add nsw i64 %132, 4
%152 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %146
store i8 %150, i8* %152
%153 = add nuw nsw i64 %133, 4
%154 = icmp eq i64 %153, %8
br i1 %154, label %126, label %131
}