void mul_by_x(unsigned char blk[16]) {
  int i;
  unsigned char tmp = (blk[0] / 128) * 135;
  for (i = 0; i < 15; i++) {
    blk[i] = (2 * blk[i]) ^ (blk[i + 1] / 128);
  }
  blk[15] = (2 * blk[15]) ^ tmp;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mul_by_x>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
mov    $0x80,%ecx
cltd
idiv   %ecx
imul   $0x87,%eax,%eax
mov    %al,-0xd(%rbp)
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
cmpl   $0xf,-0xc(%rbp)
jge    117e <mul_by_x+0x7e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    $0x80,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x14(%rbp),%eax
xor    %ecx,%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1127 <mul_by_x+0x27>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movzbl 0xf(%rax),%eax
shl    $0x1,%eax
movzbl -0xd(%rbp),%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %cl,0xf(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mul_by_x>:
mov    (%rdi),%r8b
mov    0x1(%rdi),%cl
mov    %ecx,%edx
shr    $0x7,%dl
lea    (%r8,%r8,1),%esi
or     %dl,%sil
mov    %sil,(%rdi)
mov    0x2(%rdi),%dl
mov    %edx,%eax
shr    $0x7,%al
add    %cl,%cl
or     %al,%cl
mov    %cl,0x1(%rdi)
mov    0x3(%rdi),%al
mov    %eax,%ecx
shr    $0x7,%cl
add    %dl,%dl
or     %cl,%dl
mov    %dl,0x2(%rdi)
mov    0x4(%rdi),%cl
mov    %ecx,%edx
shr    $0x7,%dl
add    %al,%al
or     %dl,%al
mov    %al,0x3(%rdi)
mov    0x5(%rdi),%al
mov    %eax,%edx
shr    $0x7,%dl
add    %cl,%cl
or     %dl,%cl
mov    %cl,0x4(%rdi)
mov    0x6(%rdi),%cl
mov    %ecx,%edx
shr    $0x7,%dl
add    %al,%al
or     %dl,%al
mov    %al,0x5(%rdi)
mov    0x7(%rdi),%al
mov    %eax,%edx
shr    $0x7,%dl
add    %cl,%cl
or     %dl,%cl
mov    %cl,0x6(%rdi)
mov    0x8(%rdi),%cl
mov    %ecx,%edx
shr    $0x7,%dl
add    %al,%al
or     %dl,%al
mov    %al,0x7(%rdi)
mov    0x9(%rdi),%al
mov    %eax,%edx
shr    $0x7,%dl
add    %cl,%cl
or     %dl,%cl
mov    %cl,0x8(%rdi)
mov    0xa(%rdi),%cl
add    %al,%al
mov    %ecx,%edx
shr    $0x7,%dl
or     %al,%dl
mov    %dl,0x9(%rdi)
mov    0xb(%rdi),%al
add    %cl,%cl
mov    %eax,%edx
shr    $0x7,%dl
or     %cl,%dl
mov    %dl,0xa(%rdi)
mov    0xc(%rdi),%cl
add    %al,%al
mov    %ecx,%edx
shr    $0x7,%dl
or     %al,%dl
mov    %dl,0xb(%rdi)
mov    0xd(%rdi),%al
add    %cl,%cl
mov    %eax,%edx
shr    $0x7,%dl
or     %cl,%dl
mov    %dl,0xc(%rdi)
mov    0xe(%rdi),%cl
add    %al,%al
mov    %ecx,%edx
shr    $0x7,%dl
or     %al,%dl
mov    %dl,0xd(%rdi)
mov    0xf(%rdi),%al
add    %cl,%cl
mov    %eax,%edx
shr    $0x7,%dl
or     %cl,%dl
mov    %dl,0xe(%rdi)
sar    $0x7,%r8b
and    $0x87,%r8b
add    %al,%al
xor    %r8b,%al
mov    %al,0xf(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @mul_by_x(i8* %0) {
%2 = alloca i8*
%3 = alloca i32
%4 = alloca i8
store i8* %0, i8** %2
%5 = load i8*, i8** %2
%6 = getelementptr inbounds i8, i8* %5, i64 0
%7 = load i8, i8* %6
%8 = zext i8 %7 to i32
%9 = sdiv i32 %8, 128
%10 = mul nsw i32 %9, 135
%11 = trunc i32 %10 to i8
store i8 %11, i8* %4
store i32 0, i32* %3
br label %12
12: ; preds = %37, %1
%13 = load i32, i32* %3
%14 = icmp slt i32 %13, 15
br i1 %14, label %15, label %40
15: ; preds = %12
%16 = load i8*, i8** %2
%17 = load i32, i32* %3
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds i8, i8* %16, i64 %18
%20 = load i8, i8* %19
%21 = zext i8 %20 to i32
%22 = mul nsw i32 2, %21
%23 = load i8*, i8** %2
%24 = load i32, i32* %3
%25 = add nsw i32 %24, 1
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %23, i64 %26
%28 = load i8, i8* %27
%29 = zext i8 %28 to i32
%30 = sdiv i32 %29, 128
%31 = xor i32 %22, %30
%32 = trunc i32 %31 to i8
%33 = load i8*, i8** %2
%34 = load i32, i32* %3
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %33, i64 %35
store i8 %32, i8* %36
br label %37
37: ; preds = %15
%38 = load i32, i32* %3
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %3
br label %12
40: ; preds = %12
%41 = load i8*, i8** %2
%42 = getelementptr inbounds i8, i8* %41, i64 15
%43 = load i8, i8* %42
%44 = zext i8 %43 to i32
%45 = mul nsw i32 2, %44
%46 = load i8, i8* %4
%47 = zext i8 %46 to i32
%48 = xor i32 %45, %47
%49 = trunc i32 %48 to i8
%50 = load i8*, i8** %2
%51 = getelementptr inbounds i8, i8* %50, i64 15
store i8 %49, i8* %51
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @mul_by_x(i8* nocapture %0) {
%2 = load i8, i8* %0
%3 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 1
%4 = load i8, i8* %3
%5 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %2, i8 %4, i8 1)
store i8 %5, i8* %0
%6 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 2
%7 = load i8, i8* %6
%8 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %4, i8 %7, i8 1)
store i8 %8, i8* %3
%9 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 3
%10 = load i8, i8* %9
%11 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %7, i8 %10, i8 1)
store i8 %11, i8* %6
%12 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 4
%13 = load i8, i8* %12
%14 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %10, i8 %13, i8 1)
store i8 %14, i8* %9
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 5
%16 = load i8, i8* %15
%17 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %13, i8 %16, i8 1)
store i8 %17, i8* %12
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 6
%19 = load i8, i8* %18
%20 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %16, i8 %19, i8 1)
store i8 %20, i8* %15
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 7
%22 = load i8, i8* %21
%23 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %19, i8 %22, i8 1)
store i8 %23, i8* %18
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 8
%25 = load i8, i8* %24
%26 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %22, i8 %25, i8 1)
store i8 %26, i8* %21
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 9
%28 = load i8, i8* %27
%29 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %25, i8 %28, i8 1)
store i8 %29, i8* %24
%30 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 10
%31 = load i8, i8* %30
%32 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %28, i8 %31, i8 1)
store i8 %32, i8* %27
%33 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 11
%34 = load i8, i8* %33
%35 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %31, i8 %34, i8 1)
store i8 %35, i8* %30
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 12
%37 = load i8, i8* %36
%38 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %34, i8 %37, i8 1)
store i8 %38, i8* %33
%39 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 13
%40 = load i8, i8* %39
%41 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %37, i8 %40, i8 1)
store i8 %41, i8* %36
%42 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 14
%43 = load i8, i8* %42
%44 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %40, i8 %43, i8 1)
store i8 %44, i8* %39
%45 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 15
%46 = load i8, i8* %45
%47 = tail call i8 @llvm.fshl.i8(i8 %43, i8 %46, i8 1)
store i8 %47, i8* %42
%48 = icmp slt i8 %2, 0
%49 = select i1 %48, i8 -121, i8 0
%50 = shl i8 %46, 1
%51 = xor i8 %50, %49
store i8 %51, i8* %45
ret void
}