void comp_conv_to_mtf_byte(unsigned char *vals, const int nvals,
                           unsigned char *valsmtf) {
  int i;
  int list[256];
  int dict[256];
  int head;
  for (i = 0; i < 256; i++)
    dict[i] = i;
  for (i = 0; i < 255; i++)
    list[i] = i + 1;
  list[255] = -1;
  head = 0;
  for (i = 0; i < nvals; i++) {
    int v = (int)vals[i];
    int ptr = head;
    int oldptr = -1;
    int r = 0;
    while (dict[ptr] != v) {
      oldptr = ptr;
      ptr = list[ptr];
      r++;
    }
    valsmtf[i] = (unsigned char)r;
    if (oldptr != -1) {
      list[oldptr] = list[ptr];
      list[ptr] = head;
      head = ptr;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<comp_conv_to_mtf_byte>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x7c0,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x100,-0x1c(%rbp)
jge    1146 <comp_conv_to_mtf_byte+0x46>
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq -0x1c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x820(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    111d <comp_conv_to_mtf_byte+0x1d>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0xff,-0x1c(%rbp)
jge    1179 <comp_conv_to_mtf_byte+0x79>
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq -0x1c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x420(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    114d <comp_conv_to_mtf_byte+0x4d>
movl   $0xffffffff,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x824(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    128c <comp_conv_to_mtf_byte+0x18c>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    %eax,-0x828(%rbp)
mov    -0x824(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x82c(%rbp)
movl   $0xffffffff,-0x830(%rbp)
ff ff ff
movl   $0x0,-0x834(%rbp)
movslq -0x82c(%rbp),%rax
mov    -0x820(%rbp,%rax,4),%eax
cmp    -0x828(%rbp),%eax
je     121d <comp_conv_to_mtf_byte+0x11d>
mov    -0x82c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x830(%rbp)
movslq -0x82c(%rbp),%rax
mov    -0x420(%rbp,%rax,4),%eax
mov    %eax,-0x82c(%rbp)
mov    -0x834(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x834(%rbp)
jmp    11cf <comp_conv_to_mtf_byte+0xcf>
mov    -0x834(%rbp),%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
cmpl   $0xffffffff,-0x830(%rbp)
je     1279 <comp_conv_to_mtf_byte+0x179>
movslq -0x82c(%rbp),%rax
mov    -0x420(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0x830(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x420(%rbp,%rax,4)
mov    -0x824(%rbp),%ecx
movslq -0x82c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x420(%rbp,%rax,4)
mov    -0x82c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x824(%rbp)
jmp    127e <comp_conv_to_mtf_byte+0x17e>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1191 <comp_conv_to_mtf_byte+0x91>
add    $0x7c0,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<comp_conv_to_mtf_byte>:
push   %rbx
sub    $0x780,%rsp
movdqa 0xef0(%rip),%xmm0
xor    %eax,%eax
movdqa 0xef5(%rip),%xmm8
movdqa 0xefc(%rip),%xmm9
movdqa 0xf03(%rip),%xmm10
movdqa 0xf0b(%rip),%xmm4
movdqa 0xf13(%rip),%xmm5
movdqa 0xf1b(%rip),%xmm6
movdqa 0xf23(%rip),%xmm7
movdqa 0xf2b(%rip),%xmm1
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movdqa %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm8,%xmm2
movdqa %xmm0,-0x80(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm2,-0x70(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm9,%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm10,%xmm3
movdqa %xmm2,-0x60(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm3,-0x50(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm4,%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm5,%xmm3
movdqa %xmm2,-0x40(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm3,-0x30(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm6,%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm7,%xmm3
movdqa %xmm2,-0x20(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm3,-0x10(%rsp,%rax,4)
add    $0x20,%rax
paddd  %xmm1,%xmm0
cmp    $0x100,%rax
jne    1160 <comp_conv_to_mtf_byte+0x60>
movaps 0xeae(%rip),%xmm0
movaps 0xeb7(%rip),%xmm1
mov    $0xc,%eax
pcmpeqd %xmm2,%xmm2
movdqa 0xeb6(%rip),%xmm3
movdqa 0xebe(%rip),%xmm4
movdqa 0xec6(%rip),%xmm5
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movaps %xmm1,%xmm6
shufps $0x88,%xmm0,%xmm6
movaps %xmm6,%xmm7
psubd  %xmm2,%xmm7
paddd  %xmm3,%xmm6
movdqa %xmm7,0x350(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm6,0x360(%rsp,%rax,4)
cmp    $0xfc,%rax
je     1279 <comp_conv_to_mtf_byte+0x179>
movaps %xmm1,%xmm6
paddq  %xmm4,%xmm6
movaps %xmm0,%xmm7
paddq  %xmm4,%xmm7
shufps $0x88,%xmm7,%xmm6
movaps %xmm6,%xmm7
psubd  %xmm2,%xmm7
paddd  %xmm3,%xmm6
movdqa %xmm7,0x370(%rsp,%rax,4)
movdqa %xmm6,0x380(%rsp,%rax,4)
paddq  %xmm5,%xmm1
paddq  %xmm5,%xmm0
add    $0x10,%rax
jmp    1210 <comp_conv_to_mtf_byte+0x110>
movaps 0xe60(%rip),%xmm0
movaps %xmm0,0x760(%rsp)
movaps 0xe61(%rip),%xmm0
movaps %xmm0,0x770(%rsp)
test   %esi,%esi
jle    131e <comp_conv_to_mtf_byte+0x21e>
mov    %esi,%r8d
xor    %r10d,%r10d
xor    %r9d,%r9d
jmp    12be <comp_conv_to_mtf_byte+0x1be>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movb   $0x0,(%rdx,%r10,1)
add    $0x1,%r10
cmp    %r8,%r10
je     131e <comp_conv_to_mtf_byte+0x21e>
movzbl (%rdi,%r10,1),%r11d
movslq %r9d,%rax
cmp    %r11d,-0x80(%rsp,%rax,4)
je     12b0 <comp_conv_to_mtf_byte+0x1b0>
xor    %esi,%esi
mov    %r9d,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %ecx,%ebx
mov    0x380(%rsp,%rax,4),%ecx
movslq %ecx,%rax
add    $0x1,%sil
cmp    %r11d,-0x80(%rsp,%rax,4)
jne    12e0 <comp_conv_to_mtf_byte+0x1e0>
mov    %sil,(%rdx,%r10,1)
cmp    $0xffffffff,%ebx
je     12b5 <comp_conv_to_mtf_byte+0x1b5>
mov    0x380(%rsp,%rax,4),%esi
movslq %ebx,%rbx
mov    %esi,0x380(%rsp,%rbx,4)
mov    %r9d,0x380(%rsp,%rax,4)
mov    %ecx,%r9d
jmp    12b5 <comp_conv_to_mtf_byte+0x1b5>
add    $0x780,%rsp
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define void @comp_conv_to_mtf_byte(i8* %0, i32 %1, i8* %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i32
%8 = alloca [256 x i32]
%9 = alloca [256 x i32]
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i8* %0, i8** %4
store i32 %1, i32* %5
store i8* %2, i8** %6
store i32 0, i32* %7
br label %15
15: ; preds = %23, %3
%16 = load i32, i32* %7
%17 = icmp slt i32 %16, 256
br i1 %17, label %18, label %26
18: ; preds = %15
%19 = load i32, i32* %7
%20 = load i32, i32* %7
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %9, i64 0, i64 %21
store i32 %19, i32* %22
br label %23
23: ; preds = %18
%24 = load i32, i32* %7
%25 = add nsw i32 %24, 1
store i32 %25, i32* %7
br label %15
26: ; preds = %15
store i32 0, i32* %7
br label %27
27: ; preds = %36, %26
%28 = load i32, i32* %7
%29 = icmp slt i32 %28, 255
br i1 %29, label %30, label %39
30: ; preds = %27
%31 = load i32, i32* %7
%32 = add nsw i32 %31, 1
%33 = load i32, i32* %7
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %8, i64 0, i64 %34
store i32 %32, i32* %35
br label %36
36: ; preds = %30
%37 = load i32, i32* %7
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %7
br label %27
39: ; preds = %27
%40 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %8, i64 0, i64 255
store i32 -1, i32* %40
store i32 0, i32* %10
store i32 0, i32* %7
br label %41
41: ; preds = %91, %39
%42 = load i32, i32* %7
%43 = load i32, i32* %5
%44 = icmp slt i32 %42, %43
br i1 %44, label %45, label %94
45: ; preds = %41
%46 = load i8*, i8** %4
%47 = load i32, i32* %7
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i8, i8* %46, i64 %48
%50 = load i8, i8* %49
%51 = zext i8 %50 to i32
store i32 %51, i32* %11
%52 = load i32, i32* %10
store i32 %52, i32* %12
store i32 -1, i32* %13
store i32 0, i32* %14
br label %53
53: ; preds = %60, %45
%54 = load i32, i32* %12
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %9, i64 0, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = load i32, i32* %11
%59 = icmp ne i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %68
60: ; preds = %53
%61 = load i32, i32* %12
store i32 %61, i32* %13
%62 = load i32, i32* %12
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %8, i64 0, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
store i32 %65, i32* %12
%66 = load i32, i32* %14
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %14
br label %53
68: ; preds = %53
%69 = load i32, i32* %14
%70 = trunc i32 %69 to i8
%71 = load i8*, i8** %6
%72 = load i32, i32* %7
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i8, i8* %71, i64 %73
store i8 %70, i8* %74
%75 = load i32, i32* %13
%76 = icmp ne i32 %75, -1
br i1 %76, label %77, label %90
77: ; preds = %68
%78 = load i32, i32* %12
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %8, i64 0, i64 %79
%81 = load i32, i32* %80
%82 = load i32, i32* %13
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %8, i64 0, i64 %83
store i32 %81, i32* %84
%85 = load i32, i32* %10
%86 = load i32, i32* %12
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %8, i64 0, i64 %87
store i32 %85, i32* %88
%89 = load i32, i32* %12
store i32 %89, i32* %10
br label %90
90: ; preds = %77, %68
br label %91
91: ; preds = %90
%92 = load i32, i32* %7
%93 = add nsw i32 %92, 1
store i32 %93, i32* %7
br label %41
94: ; preds = %41
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @comp_conv_to_mtf_byte(i8* nocapture %0, i32 %1, i8* nocapture writeonly %2) {
%4 = alloca [256 x i32]
%5 = alloca [256 x i32]
%6 = bitcast [256 x i32]* %4 to i8*
%7 = bitcast [256 x i32]* %5 to i8*
br label %8
8: ; preds = %8, %3
%9 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %37, %8 ]
%10 = phi <4 x i32> [ <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>, %3 ], [ %38, %8 ]
%11 = add <4 x i32> %10, <i32 4, i32 4, i32 4, i32 4>
%12 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %5, i64 0, i64 %9
%13 = bitcast i32* %12 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %10, <4 x i32>* %13
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 4
%15 = bitcast i32* %14 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %11, <4 x i32>* %15
%16 = or i64 %9, 8
%17 = add <4 x i32> %10, <i32 8, i32 8, i32 8, i32 8>
%18 = add <4 x i32> %10, <i32 12, i32 12, i32 12, i32 12>
%19 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %5, i64 0, i64 %16
%20 = bitcast i32* %19 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %17, <4 x i32>* %20
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 4
%22 = bitcast i32* %21 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %18, <4 x i32>* %22
%23 = or i64 %9, 16
%24 = add <4 x i32> %10, <i32 16, i32 16, i32 16, i32 16>
%25 = add <4 x i32> %10, <i32 20, i32 20, i32 20, i32 20>
%26 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %5, i64 0, i64 %23
%27 = bitcast i32* %26 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %24, <4 x i32>* %27
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 4
%29 = bitcast i32* %28 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %25, <4 x i32>* %29
%30 = or i64 %9, 24
%31 = add <4 x i32> %10, <i32 24, i32 24, i32 24, i32 24>
%32 = add <4 x i32> %10, <i32 28, i32 28, i32 28, i32 28>
%33 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %5, i64 0, i64 %30
%34 = bitcast i32* %33 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %31, <4 x i32>* %34
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 4
%36 = bitcast i32* %35 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %32, <4 x i32>* %36
%37 = add nuw nsw i64 %9, 32
%38 = add <4 x i32> %10, <i32 32, i32 32, i32 32, i32 32>
%39 = icmp eq i64 %37, 256
br i1 %39, label %40, label %8
40: ; preds = %8, %54
%41 = phi i64 [ %63, %54 ], [ 0, %8 ]
%42 = phi <4 x i64> [ %64, %54 ], [ <i64 0, i64 1, i64 2, i64 3>, %8 ]
%43 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 %41
%44 = trunc <4 x i64> %42 to <4 x i32>
%45 = add <4 x i32> %44, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%46 = trunc <4 x i64> %42 to <4 x i32>
%47 = add <4 x i32> %46, <i32 5, i32 5, i32 5, i32 5>
%48 = bitcast i32* %43 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %45, <4 x i32>* %48
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %43, i64 4
%50 = bitcast i32* %49 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %47, <4 x i32>* %50
%51 = or i64 %41, 8
%52 = add <4 x i64> %42, <i64 8, i64 8, i64 8, i64 8>
%53 = icmp eq i64 %51, 248
br i1 %53, label %65, label %54
54: ; preds = %40
%55 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 %51
%56 = trunc <4 x i64> %52 to <4 x i32>
%57 = add <4 x i32> %56, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%58 = trunc <4 x i64> %52 to <4 x i32>
%59 = add <4 x i32> %58, <i32 5, i32 5, i32 5, i32 5>
%60 = bitcast i32* %55 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %57, <4 x i32>* %60
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 4
%62 = bitcast i32* %61 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %59, <4 x i32>* %62
%63 = add nuw nsw i64 %41, 16
%64 = add <4 x i64> %42, <i64 16, i64 16, i64 16, i64 16>
br label %40
65: ; preds = %40
%66 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 248
store i32 249, i32* %66
%67 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 249
store i32 250, i32* %67
%68 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 250
store i32 251, i32* %68
%69 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 251
store i32 252, i32* %69
%70 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 252
store i32 253, i32* %70
%71 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 253
store i32 254, i32* %71
%72 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 254
store i32 255, i32* %72
%73 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 255
store i32 -1, i32* %73
%74 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %74, label %75, label %114
75: ; preds = %65
%76 = zext i32 %1 to i64
br label %77
77: ; preds = %75, %110
%78 = phi i64 [ 0, %75 ], [ %112, %110 ]
%79 = phi i32 [ 0, %75 ], [ %111, %110 ]
%80 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %78
%81 = load i8, i8* %80
%82 = zext i8 %81 to i32
%83 = sext i32 %79 to i64
%84 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %5, i64 0, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = icmp eq i32 %85, %82
br i1 %86, label %87, label %89
87: ; preds = %77
%88 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %78
store i8 0, i8* %88
br label %110
89: ; preds = %77, %89
%90 = phi i64 [ %96, %89 ], [ %83, %77 ]
%91 = phi i32 [ %95, %89 ], [ 0, %77 ]
%92 = phi i32 [ %94, %89 ], [ %79, %77 ]
%93 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 %90
%94 = load i32, i32* %93
%95 = add nuw nsw i32 %91, 1
%96 = sext i32 %94 to i64
%97 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %5, i64 0, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = icmp eq i32 %98, %82
br i1 %99, label %100, label %89
100: ; preds = %89
%101 = trunc i32 %95 to i8
%102 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %78
store i8 %101, i8* %102
%103 = icmp eq i32 %92, -1
br i1 %103, label %110, label %104
104: ; preds = %100
%105 = sext i32 %94 to i64
%106 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 %105
%107 = load i32, i32* %106
%108 = sext i32 %92 to i64
%109 = getelementptr inbounds [256 x i32], [256 x i32]* %4, i64 0, i64 %108
store i32 %107, i32* %109
store i32 %79, i32* %106
br label %110
110: ; preds = %87, %104, %100
%111 = phi i32 [ %94, %104 ], [ %79, %100 ], [ %79, %87 ]
%112 = add nuw nsw i64 %78, 1
%113 = icmp eq i64 %112, %76
br i1 %113, label %114, label %77
114: ; preds = %110, %65
ret void
}