long long signed_byte_value(int bit_array[], int size) {
  int is_signed = bit_array[size - 1];
  long long pow = 1;
  long long output = 0;
  for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
    output += bit_array[i] * pow;
    pow *= 2;
  }
  if (is_signed)
    output *= -1;
  return output;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<signed_byte_value>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1179 <signed_byte_value+0x79>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
imul   -0x18(%rbp),%rax
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1135 <signed_byte_value+0x35>
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
je     118c <signed_byte_value+0x8c>
imul   $0xffffffffffffffff,-0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<signed_byte_value>:
movslq %esi,%rax
mov    -0x4(%rdi,%rax,4),%r8d
cmp    $0x2,%esi
jl     112f <signed_byte_value+0x2f>
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,%r10d
lea    -0x1(%r10),%rcx
mov    %r10d,%r9d
and    $0x3,%r9d
cmp    $0x3,%rcx
jae    1133 <signed_byte_value+0x33>
mov    $0x1,%edx
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
jmp    117f <signed_byte_value+0x7f>
xor    %esi,%esi
jmp    11a7 <signed_byte_value+0xa7>
and    $0xfffffffc,%r10d
mov    $0x1,%edx
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
movslq (%rdi,%rcx,4),%rax
imul   %rdx,%rax
add    %rsi,%rax
movslq 0x4(%rdi,%rcx,4),%rsi
imul   %rdx,%rsi
lea    (%rax,%rsi,2),%rax
movslq 0x8(%rdi,%rcx,4),%rsi
imul   %rdx,%rsi
lea    (%rax,%rsi,4),%rax
movslq 0xc(%rdi,%rcx,4),%rsi
imul   %rdx,%rsi
lea    (%rax,%rsi,8),%rsi
shl    $0x4,%rdx
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%r10
jne    1140 <signed_byte_value+0x40>
test   %r9,%r9
je     11a7 <signed_byte_value+0xa7>
lea    (%rdi,%rcx,4),%rax
xor    %ecx,%ecx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rax,%rcx,4),%rdi
imul   %rdx,%rdi
add    %rdi,%rsi
add    %rdx,%rdx
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r9
jne    1190 <signed_byte_value+0x90>
mov    %rsi,%rax
neg    %rax
test   %r8d,%r8d
cmove  %rsi,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @signed_byte_value(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%9 = load i32*, i32** %3
%10 = load i32, i32* %4
%11 = sub nsw i32 %10, 1
%12 = sext i32 %11 to i64
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %12
%14 = load i32, i32* %13
store i32 %14, i32* %5
store i64 1, i64* %6
store i64 0, i64* %7
store i32 0, i32* %8
br label %15
15: ; preds = %33, %2
%16 = load i32, i32* %8
%17 = load i32, i32* %4
%18 = sub nsw i32 %17, 1
%19 = icmp slt i32 %16, %18
br i1 %19, label %20, label %36
20: ; preds = %15
%21 = load i32*, i32** %3
%22 = load i32, i32* %8
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = load i64, i64* %6
%28 = mul nsw i64 %26, %27
%29 = load i64, i64* %7
%30 = add nsw i64 %29, %28
store i64 %30, i64* %7
%31 = load i64, i64* %6
%32 = mul nsw i64 %31, 2
store i64 %32, i64* %6
br label %33
33: ; preds = %20
%34 = load i32, i32* %8
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %8
br label %15
36: ; preds = %15
%37 = load i32, i32* %5
%38 = icmp ne i32 %37, 0
br i1 %38, label %39, label %42
39: ; preds = %36
%40 = load i64, i64* %7
%41 = mul nsw i64 %40, -1
store i64 %41, i64* %7
br label %42
42: ; preds = %39, %36
%43 = load i64, i64* %7
ret i64 %43
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @signed_byte_value(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = add nsw i32 %1, -1
%4 = sext i32 %3 to i64
%5 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %4
%6 = load i32, i32* %5
%7 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %7, label %8, label %35
8: ; preds = %2
%9 = zext i32 %3 to i64
%10 = add nsw i64 %9, -1
%11 = and i64 %9, 3
%12 = icmp ult i64 %10, 3
br i1 %12, label %15, label %13
13: ; preds = %8
%14 = and i64 %9, 4294967292
br label %40
15: ; preds = %40, %8
%16 = phi i64 [ undef, %8 ], [ %70, %40 ]
%17 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %72, %40 ]
%18 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %70, %40 ]
%19 = phi i64 [ 1, %8 ], [ %71, %40 ]
%20 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %20, label %35, label %21
21: ; preds = %15, %21
%22 = phi i64 [ %32, %21 ], [ %17, %15 ]
%23 = phi i64 [ %30, %21 ], [ %18, %15 ]
%24 = phi i64 [ %31, %21 ], [ %19, %15 ]
%25 = phi i64 [ %33, %21 ], [ 0, %15 ]
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
%27 = load i32, i32* %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = mul nsw i64 %24, %28
%30 = add nsw i64 %29, %23
%31 = shl nsw i64 %24, 1
%32 = add nuw nsw i64 %22, 1
%33 = add i64 %25, 1
%34 = icmp eq i64 %33, %11
br i1 %34, label %35, label %21
35: ; preds = %15, %21, %2
%36 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %16, %15 ], [ %30, %21 ]
%37 = icmp eq i32 %6, 0
%38 = sub nsw i64 0, %36
%39 = select i1 %37, i64 %36, i64 %38
ret i64 %39
40: ; preds = %40, %13
%41 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %72, %40 ]
%42 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %70, %40 ]
%43 = phi i64 [ 1, %13 ], [ %71, %40 ]
%44 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %73, %40 ]
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%46 = load i32, i32* %45
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = mul nsw i64 %43, %47
%49 = add nsw i64 %48, %42
%50 = shl nsw i64 %43, 1
%51 = or i64 %41, 1
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = mul nsw i64 %50, %54
%56 = add nsw i64 %55, %49
%57 = shl nsw i64 %43, 2
%58 = or i64 %41, 2
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = mul nsw i64 %57, %61
%63 = add nsw i64 %62, %56
%64 = shl nsw i64 %43, 3
%65 = or i64 %41, 3
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = mul nsw i64 %64, %68
%70 = add nsw i64 %69, %63
%71 = shl nsw i64 %43, 4
%72 = add nuw nsw i64 %41, 4
%73 = add i64 %44, 4
%74 = icmp eq i64 %73, %14
br i1 %74, label %15, label %40
}