char get_bits(unsigned int bitnum, const char *a) {
  char c;
  int i, rest;
  c = 0;
  i = bitnum / 8;
  rest = bitnum % 8;
  switch (rest) {
  case 0:
  case 1:
  case 2:
  case 3:
    c = (a[i] >> (3 - rest)) & 0x1f;
    break;
  case 4:
    c = (a[i] & 0xF) << 1;
    c |= (a[i + 1] & (0x1 << 7)) >> 7;
    break;
  case 5:
    c = (a[i] & 0x7) << 2;
    c |= (a[i + 1] & (0x3 << 6)) >> 6;
    break;
  case 6:
    c = (a[i] & 0x3) << 3;
    c |= (a[i + 1] & (0x7 << 5)) >> 5;
    break;
  case 7:
    c = (a[i] & 0x1) << 4;
    c |= (a[i + 1] & (0xF << 4)) >> 4;
    break;
  }
  return c;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<get_bits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movb   $0x0,-0x11(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
shr    $0x3,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
and    $0x7,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
sub    $0x7,%rax
ja     1256 <get_bits+0x156>
mov    -0x28(%rbp),%rax
lea    0xec3(%rip),%rcx
movslq (%rcx,%rax,4),%rax
add    %rcx,%rax
jmp    *%rax
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    $0x3,%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
and    $0x1f,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
jmp    1256 <get_bits+0x156>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0xf,%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0x80,%ecx
sar    $0x7,%ecx
movsbl -0x11(%rbp),%eax
or     %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
jmp    1256 <get_bits+0x156>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0x7,%eax
shl    $0x2,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0xc0,%ecx
sar    $0x6,%ecx
movsbl -0x11(%rbp),%eax
or     %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
jmp    1256 <get_bits+0x156>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0x3,%eax
shl    $0x3,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0xe0,%ecx
sar    $0x5,%ecx
movsbl -0x11(%rbp),%eax
or     %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
jmp    1256 <get_bits+0x156>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%eax
and    $0x1,%eax
shl    $0x4,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%ecx
and    $0xf0,%ecx
sar    $0x4,%ecx
movsbl -0x11(%rbp),%eax
or     %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
movsbl -0x11(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<get_bits>:
mov    %edi,%ecx
shr    $0x3,%rcx
and    $0x7,%edi
lea    0xef0(%rip),%rax
movslq (%rax,%rdi,4),%rdx
add    %rax,%rdx
jmp    *%rdx
movsbl (%rsi,%rcx,1),%eax
mov    $0x3,%cl
sub    %dil,%cl
sar    %cl,%eax
and    $0x1f,%al
ret
mov    (%rsi,%rcx,1),%al
mov    0x1(%rsi,%rcx,1),%cl
shr    $0x7,%cl
add    %al,%al
jmp    1160 <get_bits+0x60>
mov    (%rsi,%rcx,1),%al
mov    0x1(%rsi,%rcx,1),%cl
shr    $0x6,%cl
shl    $0x2,%al
jmp    1160 <get_bits+0x60>
mov    (%rsi,%rcx,1),%al
mov    0x1(%rsi,%rcx,1),%cl
shr    $0x5,%cl
shl    $0x3,%al
jmp    1160 <get_bits+0x60>
mov    (%rsi,%rcx,1),%al
mov    0x1(%rsi,%rcx,1),%cl
shr    $0x4,%cl
shl    $0x4,%al
or     %cl,%al
and    $0x1f,%al
ret

LLVM IR (-O0):
define signext i8 @get_bits(i32 %0, i8* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i8* %1, i8** %4
store i8 0, i8* %5
%8 = load i32, i32* %3
%9 = udiv i32 %8, 8
store i32 %9, i32* %6
%10 = load i32, i32* %3
%11 = urem i32 %10, 8
store i32 %11, i32* %7
%12 = load i32, i32* %7
switch i32 %12, label %117 [
i32 0, label %13
i32 1, label %13
i32 2, label %13
i32 3, label %13
i32 4, label %25
i32 5, label %48
i32 6, label %71
i32 7, label %94
]
13: ; preds = %2, %2, %2, %2
%14 = load i8*, i8** %4
%15 = load i32, i32* %6
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %14, i64 %16
%18 = load i8, i8* %17
%19 = sext i8 %18 to i32
%20 = load i32, i32* %7
%21 = sub nsw i32 3, %20
%22 = ashr i32 %19, %21
%23 = and i32 %22, 31
%24 = trunc i32 %23 to i8
store i8 %24, i8* %5
br label %117
25: ; preds = %2
%26 = load i8*, i8** %4
%27 = load i32, i32* %6
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 %28
%30 = load i8, i8* %29
%31 = sext i8 %30 to i32
%32 = and i32 %31, 15
%33 = shl i32 %32, 1
%34 = trunc i32 %33 to i8
store i8 %34, i8* %5
%35 = load i8*, i8** %4
%36 = load i32, i32* %6
%37 = add nsw i32 %36, 1
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i8, i8* %35, i64 %38
%40 = load i8, i8* %39
%41 = sext i8 %40 to i32
%42 = and i32 %41, 128
%43 = ashr i32 %42, 7
%44 = load i8, i8* %5
%45 = sext i8 %44 to i32
%46 = or i32 %45, %43
%47 = trunc i32 %46 to i8
store i8 %47, i8* %5
br label %117
48: ; preds = %2
%49 = load i8*, i8** %4
%50 = load i32, i32* %6
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i8, i8* %49, i64 %51
%53 = load i8, i8* %52
%54 = sext i8 %53 to i32
%55 = and i32 %54, 7
%56 = shl i32 %55, 2
%57 = trunc i32 %56 to i8
store i8 %57, i8* %5
%58 = load i8*, i8** %4
%59 = load i32, i32* %6
%60 = add nsw i32 %59, 1
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i8, i8* %58, i64 %61
%63 = load i8, i8* %62
%64 = sext i8 %63 to i32
%65 = and i32 %64, 192
%66 = ashr i32 %65, 6
%67 = load i8, i8* %5
%68 = sext i8 %67 to i32
%69 = or i32 %68, %66
%70 = trunc i32 %69 to i8
store i8 %70, i8* %5
br label %117
71: ; preds = %2
%72 = load i8*, i8** %4
%73 = load i32, i32* %6
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i8, i8* %72, i64 %74
%76 = load i8, i8* %75
%77 = sext i8 %76 to i32
%78 = and i32 %77, 3
%79 = shl i32 %78, 3
%80 = trunc i32 %79 to i8
store i8 %80, i8* %5
%81 = load i8*, i8** %4
%82 = load i32, i32* %6
%83 = add nsw i32 %82, 1
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i8, i8* %81, i64 %84
%86 = load i8, i8* %85
%87 = sext i8 %86 to i32
%88 = and i32 %87, 224
%89 = ashr i32 %88, 5
%90 = load i8, i8* %5
%91 = sext i8 %90 to i32
%92 = or i32 %91, %89
%93 = trunc i32 %92 to i8
store i8 %93, i8* %5
br label %117
94: ; preds = %2
%95 = load i8*, i8** %4
%96 = load i32, i32* %6
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = getelementptr inbounds i8, i8* %95, i64 %97
%99 = load i8, i8* %98
%100 = sext i8 %99 to i32
%101 = and i32 %100, 1
%102 = shl i32 %101, 4
%103 = trunc i32 %102 to i8
store i8 %103, i8* %5
%104 = load i8*, i8** %4
%105 = load i32, i32* %6
%106 = add nsw i32 %105, 1
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i8, i8* %104, i64 %107
%109 = load i8, i8* %108
%110 = sext i8 %109 to i32
%111 = and i32 %110, 240
%112 = ashr i32 %111, 4
%113 = load i8, i8* %5
%114 = sext i8 %113 to i32
%115 = or i32 %114, %112
%116 = trunc i32 %115 to i8
store i8 %116, i8* %5
br label %117
117: ; preds = %2, %94, %71, %48, %25, %13
%118 = load i8, i8* %5
ret i8 %118
}

LLVM IR (-O2):
define signext i8 @get_bits(i32 %0, i8* nocapture %1) {
%3 = lshr i32 %0, 3
%4 = and i32 %0, 7
switch i32 %4, label %62 [
i32 0, label %5
i32 1, label %5
i32 2, label %5
i32 3, label %5
i32 4, label %14
i32 5, label %26
i32 6, label %38
i32 7, label %50
]
5: ; preds = %2, %2, %2, %2
%6 = zext i32 %3 to i64
%7 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %6
%8 = load i8, i8* %7
%9 = sext i8 %8 to i32
%10 = sub nuw nsw i32 3, %4
%11 = ashr i32 %9, %10
%12 = trunc i32 %11 to i8
%13 = and i8 %12, 31
br label %63
14: ; preds = %2
%15 = zext i32 %3 to i64
%16 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %15
%17 = load i8, i8* %16
%18 = shl i8 %17, 1
%19 = and i8 %18, 30
%20 = add nuw nsw i32 %3, 1
%21 = zext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %21
%23 = load i8, i8* %22
%24 = lshr i8 %23, 7
%25 = or i8 %19, %24
br label %63
26: ; preds = %2
%27 = zext i32 %3 to i64
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %27
%29 = load i8, i8* %28
%30 = shl i8 %29, 2
%31 = and i8 %30, 28
%32 = add nuw nsw i32 %3, 1
%33 = zext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %33
%35 = load i8, i8* %34
%36 = lshr i8 %35, 6
%37 = or i8 %31, %36
br label %63
38: ; preds = %2
%39 = zext i32 %3 to i64
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %39
%41 = load i8, i8* %40
%42 = shl i8 %41, 3
%43 = and i8 %42, 24
%44 = add nuw nsw i32 %3, 1
%45 = zext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %45
%47 = load i8, i8* %46
%48 = lshr i8 %47, 5
%49 = or i8 %43, %48
br label %63
50: ; preds = %2
%51 = zext i32 %3 to i64
%52 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %51
%53 = load i8, i8* %52
%54 = shl i8 %53, 4
%55 = and i8 %54, 16
%56 = add nuw nsw i32 %3, 1
%57 = zext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %57
%59 = load i8, i8* %58
%60 = lshr i8 %59, 4
%61 = or i8 %55, %60
br label %63
62: ; preds = %2
unreachable
63: ; preds = %50, %38, %26, %14, %5
%64 = phi i8 [ %61, %50 ], [ %49, %38 ], [ %37, %26 ], [ %25, %14 ], [ %13, %5 ]
ret i8 %64
}