unsigned int read_bits(unsigned char bytes[], int num_read, int *bit_offset) {
  unsigned int bits;
  unsigned int utmp;
  int i;
  int bit_shift;
  int byte_offset, bit_offset_in_byte;
  int num_bytes_copy;
  if (num_read > 24)
    return 0xFFFFFFFF;
  if (num_read == 0)
    return 0;
  byte_offset = (*bit_offset) >> 3;
  bit_offset_in_byte = (*bit_offset) - (byte_offset << 3);
  num_bytes_copy = ((*bit_offset + num_read) >> 3) - (*bit_offset >> 3) + 1;
  bits = 0;
  for (i = 0; i < num_bytes_copy; i++) {
    utmp = bytes[byte_offset + i];
    bits = (bits << 8) | (utmp);
  }
  bit_shift = (num_bytes_copy << 3) - (bit_offset_in_byte + num_read);
  bits >>= bit_shift;
  bits &= (0xFFFFFFFF >> (32 - num_read));
  *bit_offset += num_read;
  return bits;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<read_bits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x18,-0x14(%rbp)
jle    1125 <read_bits+0x25>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    11ff <read_bits+0xff>
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jne    113b <read_bits+0x3b>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    11ff <read_bits+0xff>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
sar    $0x3,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shl    $0x3,%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
sar    $0x3,%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rcx),%ecx
sar    $0x3,%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x3c(%rbp),%eax
jge    11bd <read_bits+0xbd>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
add    -0x2c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
shl    $0x8,%eax
or     -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1183 <read_bits+0x83>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
shl    $0x3,%eax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
add    -0x14(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    -0x24(%rbp),%eax
shr    %cl,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    $0x20,%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
mov    $0xffffffff,%eax
shr    %cl,%eax
and    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    (%rax),%ecx
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<read_bits>:
mov    $0xffffffff,%eax
cmp    $0x18,%esi
jg     11af <read_bits+0xaf>
test   %esi,%esi
je     1152 <read_bits+0x52>
push   %rbx
mov    (%rdx),%r8d
mov    %r8d,%eax
sar    $0x3,%eax
mov    %r8d,%r9d
and    $0x7,%r9d
add    %esi,%r8d
mov    %r8d,%ecx
sar    $0x3,%ecx
sub    %eax,%ecx
js     1155 <read_bits+0x55>
movslq %eax,%r11
lea    0x1(%rcx),%eax
lea    -0x1(%rax),%rbx
mov    %eax,%r10d
and    $0x3,%r10d
cmp    $0x3,%rbx
jae    1159 <read_bits+0x59>
xor    %ebx,%ebx
xor    %eax,%eax
test   %r10,%r10
jne    1178 <read_bits+0x78>
jmp    1194 <read_bits+0x94>
xor    %eax,%eax
ret
xor    %eax,%eax
jmp    1194 <read_bits+0x94>
and    $0xfffffffc,%eax
xor    %ebx,%ebx
xchg   %ax,%ax
add    $0x4,%rbx
cmp    %rbx,%rax
jne    1160 <read_bits+0x60>
lea    (%r11,%rdi,1),%rax
mov    -0x4(%rbx,%rax,1),%eax
bswap  %eax
test   %r10,%r10
je     1194 <read_bits+0x94>
add    %r11,%rbx
add    %rbx,%rdi
xor    %ebx,%ebx
movzbl (%rdi,%rbx,1),%r11d
shl    $0x8,%eax
or     %r11d,%eax
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%r10
jne    1180 <read_bits+0x80>
shl    $0x3,%ecx
add    %esi,%r9d
sub    %r9d,%ecx
add    $0x8,%cl
shr    %cl,%eax
neg    %sil
mov    %esi,%ecx
shl    %cl,%eax
shr    %cl,%eax
mov    %r8d,(%rdx)
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @read_bits(i8* %0, i32 %1, i32* %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i8* %0, i8** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32* %2, i32** %7
%15 = load i32, i32* %6
%16 = icmp sgt i32 %15, 24
br i1 %16, label %17, label %18
17: ; preds = %3
store i32 -1, i32* %4
br label %81
18: ; preds = %3
%19 = load i32, i32* %6
%20 = icmp eq i32 %19, 0
br i1 %20, label %21, label %22
21: ; preds = %18
store i32 0, i32* %4
br label %81
22: ; preds = %18
%23 = load i32*, i32** %7
%24 = load i32, i32* %23
%25 = ashr i32 %24, 3
store i32 %25, i32* %12
%26 = load i32*, i32** %7
%27 = load i32, i32* %26
%28 = load i32, i32* %12
%29 = shl i32 %28, 3
%30 = sub nsw i32 %27, %29
store i32 %30, i32* %13
%31 = load i32*, i32** %7
%32 = load i32, i32* %31
%33 = load i32, i32* %6
%34 = add nsw i32 %32, %33
%35 = ashr i32 %34, 3
%36 = load i32*, i32** %7
%37 = load i32, i32* %36
%38 = ashr i32 %37, 3
%39 = sub nsw i32 %35, %38
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %14
store i32 0, i32* %8
store i32 0, i32* %10
br label %41
41: ; preds = %58, %22
%42 = load i32, i32* %10
%43 = load i32, i32* %14
%44 = icmp slt i32 %42, %43
br i1 %44, label %45, label %61
45: ; preds = %41
%46 = load i8*, i8** %5
%47 = load i32, i32* %12
%48 = load i32, i32* %10
%49 = add nsw i32 %47, %48
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i8, i8* %46, i64 %50
%52 = load i8, i8* %51
%53 = zext i8 %52 to i32
store i32 %53, i32* %9
%54 = load i32, i32* %8
%55 = shl i32 %54, 8
%56 = load i32, i32* %9
%57 = or i32 %55, %56
store i32 %57, i32* %8
br label %58
58: ; preds = %45
%59 = load i32, i32* %10
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %10
br label %41
61: ; preds = %41
%62 = load i32, i32* %14
%63 = shl i32 %62, 3
%64 = load i32, i32* %13
%65 = load i32, i32* %6
%66 = add nsw i32 %64, %65
%67 = sub nsw i32 %63, %66
store i32 %67, i32* %11
%68 = load i32, i32* %11
%69 = load i32, i32* %8
%70 = lshr i32 %69, %68
store i32 %70, i32* %8
%71 = load i32, i32* %6
%72 = sub nsw i32 32, %71
%73 = lshr i32 -1, %72
%74 = load i32, i32* %8
%75 = and i32 %74, %73
store i32 %75, i32* %8
%76 = load i32, i32* %6
%77 = load i32*, i32** %7
%78 = load i32, i32* %77
%79 = add nsw i32 %78, %76
store i32 %79, i32* %77
%80 = load i32, i32* %8
store i32 %80, i32* %4
br label %81
81: ; preds = %61, %21, %17
%82 = load i32, i32* %4
ret i32 %82
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @read_bits(i8* nocapture %0, i32 %1, i32* nocapture %2) {
%4 = icmp sgt i32 %1, 24
br i1 %4, label %85, label %5
5: ; preds = %3
%6 = icmp eq i32 %1, 0
br i1 %6, label %85, label %7
7: ; preds = %5
%8 = load i32, i32* %2
%9 = ashr i32 %8, 3
%10 = and i32 %8, 7
%11 = add nsw i32 %8, %1
%12 = ashr i32 %11, 3
%13 = sub nsw i32 %12, %9
%14 = icmp slt i32 %13, 0
br i1 %14, label %75, label %15
15: ; preds = %7
%16 = sext i32 %9 to i64
%17 = add nsw i32 %12, 1
%18 = sub nsw i32 %17, %9
%19 = zext i32 %18 to i64
%20 = add nsw i64 %19, -1
%21 = and i64 %19, 3
%22 = icmp ult i64 %20, 3
br i1 %22, label %57, label %23
23: ; preds = %15
%24 = and i64 %19, 4294967292
br label %25
25: ; preds = %25, %23
%26 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %28, %25 ]
%27 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %29, %25 ]
%28 = add nuw nsw i64 %26, 4
%29 = add i64 %27, 4
%30 = icmp eq i64 %29, %24
br i1 %30, label %31, label %25
31: ; preds = %25
%32 = add nsw i64 %26, %16
%33 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %32
%34 = load i8, i8* %33
%35 = zext i8 %34 to i32
%36 = or i64 %26, 1
%37 = add nsw i64 %36, %16
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %37
%39 = load i8, i8* %38
%40 = zext i8 %39 to i32
%41 = or i64 %26, 2
%42 = add nsw i64 %41, %16
%43 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %42
%44 = load i8, i8* %43
%45 = zext i8 %44 to i32
%46 = shl nuw nsw i32 %35, 16
%47 = shl nuw nsw i32 %40, 8
%48 = or i32 %46, %47
%49 = or i32 %48, %45
%50 = or i64 %26, 3
%51 = add nsw i64 %50, %16
%52 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %51
%53 = load i8, i8* %52
%54 = zext i8 %53 to i32
%55 = shl nuw i32 %49, 8
%56 = or i32 %55, %54
br label %57
57: ; preds = %31, %15
%58 = phi i32 [ undef, %15 ], [ %56, %31 ]
%59 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %28, %31 ]
%60 = phi i32 [ 0, %15 ], [ %56, %31 ]
%61 = icmp eq i64 %21, 0
br i1 %61, label %75, label %62
62: ; preds = %57, %62
%63 = phi i64 [ %72, %62 ], [ %59, %57 ]
%64 = phi i32 [ %71, %62 ], [ %60, %57 ]
%65 = phi i64 [ %73, %62 ], [ 0, %57 ]
%66 = add nsw i64 %63, %16
%67 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %66
%68 = load i8, i8* %67
%69 = zext i8 %68 to i32
%70 = shl i32 %64, 8
%71 = or i32 %70, %69
%72 = add nuw nsw i64 %63, 1
%73 = add i64 %65, 1
%74 = icmp eq i64 %73, %21
br i1 %74, label %75, label %62
75: ; preds = %57, %62, %7
%76 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %58, %57 ], [ %71, %62 ]
%77 = shl i32 %13, 3
%78 = add i32 %10, %1
%79 = sub i32 8, %78
%80 = add i32 %79, %77
%81 = lshr i32 %76, %80
%82 = sub nsw i32 32, %1
%83 = lshr i32 -1, %82
%84 = and i32 %81, %83
store i32 %11, i32* %2
br label %85
85: ; preds = %5, %3, %75
%86 = phi i32 [ %84, %75 ], [ -1, %3 ], [ 0, %5 ]
ret i32 %86
}