int query(unsigned short int nums[], int n, int bit) {
  int mask = 1 << bit;
  int res = 0;
  int i;
  for (i = 0; i < n; i++) {
    if (nums[i] & mask)
      res++;
  }
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<query>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1169 <query+0x69>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movzwl (%rax,%rcx,2),%eax
and    -0x14(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1156 <query+0x56>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    115b <query+0x5b>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1129 <query+0x29>
mov    -0x18(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<query>:
test   %esi,%esi
jle    1117 <query+0x17>
mov    %edx,%ecx
mov    %esi,%r9d
cmp    $0x8,%esi
jae    111a <query+0x1a>
xor    %esi,%esi
xor    %eax,%eax
jmp    1230 <query+0x130>
xor    %eax,%eax
ret
mov    %r9d,%esi
and    $0xfffffff8,%esi
movd   %ecx,%xmm0
lea    -0x8(%rsi),%rax
mov    %rax,%r8
shr    $0x3,%r8
add    $0x1,%r8
test   %rax,%rax
je     1245 <query+0x145>
mov    %r8,%rdx
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
pxor   %xmm3,%xmm3
xor    %eax,%eax
xorps  %xmm4,%xmm4
movss  %xmm0,%xmm4
movdqa 0xea8(%rip),%xmm5
pxor   %xmm1,%xmm1
pxor   %xmm2,%xmm2
movq   (%rdi,%rax,2),%xmm7
movq   0x8(%rdi,%rax,2),%xmm6
punpcklwd %xmm3,%xmm7
punpcklwd %xmm3,%xmm6
psrld  %xmm4,%xmm7
psrld  %xmm4,%xmm6
pand   %xmm5,%xmm7
paddd  %xmm1,%xmm7
pand   %xmm5,%xmm6
paddd  %xmm2,%xmm6
movq   0x10(%rdi,%rax,2),%xmm1
movq   0x18(%rdi,%rax,2),%xmm2
punpcklwd %xmm3,%xmm1
punpcklwd %xmm3,%xmm2
psrld  %xmm4,%xmm1
psrld  %xmm4,%xmm2
pand   %xmm5,%xmm1
paddd  %xmm7,%xmm1
pand   %xmm5,%xmm2
paddd  %xmm6,%xmm2
add    $0x10,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    1160 <query+0x60>
test   $0x1,%r8b
je     1202 <query+0x102>
movq   (%rdi,%rax,2),%xmm3
movq   0x8(%rdi,%rax,2),%xmm4
pxor   %xmm5,%xmm5
punpcklwd %xmm5,%xmm3
punpcklwd %xmm5,%xmm4
movss  %xmm0,%xmm5
psrld  %xmm5,%xmm3
psrld  %xmm5,%xmm4
movdqa 0xe0e(%rip),%xmm0
pand   %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm3,%xmm1
pand   %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0x55,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
cmp    %r9,%rsi
je     1244 <query+0x144>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movzwl (%rdi,%rsi,2),%edx
shr    %cl,%edx
and    $0x1,%edx
add    %edx,%eax
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%r9
jne    1230 <query+0x130>
ret
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %eax,%eax
pxor   %xmm2,%xmm2
test   $0x1,%r8b
jne    11c7 <query+0xc7>
jmp    1202 <query+0x102>

LLVM IR (-O0):
define i32 @query(i16* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i16*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i16* %0, i16** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%10 = load i32, i32* %6
%11 = shl i32 1, %10
store i32 %11, i32* %7
store i32 0, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %12
12: ; preds = %30, %3
%13 = load i32, i32* %9
%14 = load i32, i32* %5
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %33
16: ; preds = %12
%17 = load i16*, i16** %4
%18 = load i32, i32* %9
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i16, i16* %17, i64 %19
%21 = load i16, i16* %20
%22 = zext i16 %21 to i32
%23 = load i32, i32* %7
%24 = and i32 %22, %23
%25 = icmp ne i32 %24, 0
br i1 %25, label %26, label %29
26: ; preds = %16
%27 = load i32, i32* %8
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %8
br label %29
29: ; preds = %26, %16
br label %30
30: ; preds = %29
%31 = load i32, i32* %9
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %9
br label %12
33: ; preds = %12
%34 = load i32, i32* %8
ret i32 %34
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @query(i16* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %4, label %5, label %100
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %1 to i64
%7 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %7, label %86, label %8
8: ; preds = %5
%9 = and i64 %6, 4294967288
%10 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %2, i64 0
%11 = shufflevector <4 x i32> %10, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%12 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %2, i64 0
%13 = shufflevector <4 x i32> %12, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%14 = add nsw i64 %9, -8
%15 = lshr exact i64 %14, 3
%16 = add nuw nsw i64 %15, 1
%17 = and i64 %16, 1
%18 = icmp eq i64 %14, 0
br i1 %18, label %58, label %19
19: ; preds = %8
%20 = and i64 %16, 4611686018427387902
br label %21
21: ; preds = %21, %19
%22 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %55, %21 ]
%23 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %19 ], [ %53, %21 ]
%24 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %19 ], [ %54, %21 ]
%25 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %56, %21 ]
%26 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %22
%27 = bitcast i16* %26 to <4 x i16>*
%28 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %27
%29 = getelementptr inbounds i16, i16* %26, i64 4
%30 = bitcast i16* %29 to <4 x i16>*
%31 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %30
%32 = zext <4 x i16> %28 to <4 x i32>
%33 = zext <4 x i16> %31 to <4 x i32>
%34 = lshr <4 x i32> %32, %11
%35 = lshr <4 x i32> %33, %13
%36 = and <4 x i32> %34, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%37 = and <4 x i32> %35, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%38 = add <4 x i32> %36, %23
%39 = add <4 x i32> %37, %24
%40 = or i64 %22, 8
%41 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %40
%42 = bitcast i16* %41 to <4 x i16>*
%43 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %42
%44 = getelementptr inbounds i16, i16* %41, i64 4
%45 = bitcast i16* %44 to <4 x i16>*
%46 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %45
%47 = zext <4 x i16> %43 to <4 x i32>
%48 = zext <4 x i16> %46 to <4 x i32>
%49 = lshr <4 x i32> %47, %11
%50 = lshr <4 x i32> %48, %13
%51 = and <4 x i32> %49, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%52 = and <4 x i32> %50, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%53 = add <4 x i32> %51, %38
%54 = add <4 x i32> %52, %39
%55 = add nuw i64 %22, 16
%56 = add i64 %25, 2
%57 = icmp eq i64 %56, %20
br i1 %57, label %58, label %21
58: ; preds = %21, %8
%59 = phi <4 x i32> [ undef, %8 ], [ %53, %21 ]
%60 = phi <4 x i32> [ undef, %8 ], [ %54, %21 ]
%61 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %55, %21 ]
%62 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %8 ], [ %53, %21 ]
%63 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %8 ], [ %54, %21 ]
%64 = icmp eq i64 %17, 0
br i1 %64, label %80, label %65
65: ; preds = %58
%66 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %61
%67 = bitcast i16* %66 to <4 x i16>*
%68 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %67
%69 = getelementptr inbounds i16, i16* %66, i64 4
%70 = bitcast i16* %69 to <4 x i16>*
%71 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %70
%72 = zext <4 x i16> %68 to <4 x i32>
%73 = zext <4 x i16> %71 to <4 x i32>
%74 = lshr <4 x i32> %72, %11
%75 = lshr <4 x i32> %73, %13
%76 = and <4 x i32> %74, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%77 = and <4 x i32> %75, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%78 = add <4 x i32> %76, %62
%79 = add <4 x i32> %77, %63
br label %80
80: ; preds = %58, %65
%81 = phi <4 x i32> [ %59, %58 ], [ %78, %65 ]
%82 = phi <4 x i32> [ %60, %58 ], [ %79, %65 ]
%83 = add <4 x i32> %82, %81
%84 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %83)
%85 = icmp eq i64 %9, %6
br i1 %85, label %100, label %86
86: ; preds = %5, %80
%87 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %9, %80 ]
%88 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %84, %80 ]
br label %89
89: ; preds = %86, %89
%90 = phi i64 [ %98, %89 ], [ %87, %86 ]
%91 = phi i32 [ %97, %89 ], [ %88, %86 ]
%92 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %90
%93 = load i16, i16* %92
%94 = zext i16 %93 to i32
%95 = lshr i32 %94, %2
%96 = and i32 %95, 1
%97 = add nuw nsw i32 %96, %91
%98 = add nuw nsw i64 %90, 1
%99 = icmp eq i64 %98, %6
br i1 %99, label %100, label %89
100: ; preds = %89, %80, %3
%101 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %84, %80 ], [ %97, %89 ]
ret i32 %101
}