void ConvertBinaryToGray(const unsigned char *src, unsigned char *dest,
                         int size_in_bytes) {
  int bitoffset;
  unsigned char *srcp, *destp;
  unsigned char savedbit;
  bitoffset = size_in_bytes * 8 - 1;
  srcp = (unsigned char *)src + bitoffset / 8;
  destp = (unsigned char *)src + bitoffset / 8;
  savedbit = *srcp & (1 << 7);
  *destp &= ~(1 << 7);
  *destp |= savedbit;
  savedbit >>= 7;
  bitoffset--;
  for (;;) {
    int i;
    if (bitoffset < 0)
      break;
    i = bitoffset & 7;
    while (i >= 0) {
      unsigned char bit;
      bit = *srcp & (1 << i);
      *destp &= ~(1 << i);
      *destp |= (savedbit << i) ^ bit;
      savedbit = bit >> i;
      i--;
    }
    bitoffset = (bitoffset & (~7)) - 1;
    srcp--;
    destp--;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<ConvertBinaryToGray>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
shl    $0x3,%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x8,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x48(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x8,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
and    $0x80,%eax
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%ecx
and    $0xffffff7f,%ecx
mov    %cl,(%rax)
movzbl -0x29(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%ecx
or     %edx,%ecx
mov    %cl,(%rax)
movzbl -0x29(%rbp),%eax
sar    $0x7,%eax
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
jge    11b0 <ConvertBinaryToGray+0xb0>
jmp    1250 <ConvertBinaryToGray+0x150>
mov    -0x18(%rbp),%eax
and    $0x7,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x30(%rbp)
jl     1227 <ConvertBinaryToGray+0x127>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    %ecx,%eax
mov    %al,-0x31(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
xor    $0xffffffff,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%ecx
and    %edx,%ecx
mov    %cl,(%rax)
movzbl -0x29(%rbp),%edx
mov    -0x30(%rbp),%ecx
shl    %cl,%edx
movzbl -0x31(%rbp),%eax
xor    %eax,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%ecx
or     %edx,%ecx
mov    %cl,(%rax)
movzbl -0x31(%rbp),%eax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    11b9 <ConvertBinaryToGray+0xb9>
mov    -0x18(%rbp),%eax
and    $0xfffffff8,%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    11a1 <ConvertBinaryToGray+0xa1>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<ConvertBinaryToGray>:
lea    0x0(,%rdx,8),%r9d
lea    -0x1(,%rdx,8),%eax
test   %eax,%eax
cmovs  %r9d,%eax
test   %edx,%edx
jle    12eb <ConvertBinaryToGray+0x1eb>
sar    $0x3,%eax
cltq
lea    (%rdi,%rax,1),%r8
mov    (%rdi,%rax,1),%al
add    $0xfffffffe,%r9d
mov    %eax,%r11d
shr    $0x7,%r11b
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    %r9d,%r10d
and    $0x7,%r10d
mov    $0x1,%esi
mov    %r10d,%ecx
shl    %cl,%esi
movzbl %r11b,%edi
shl    %cl,%edi
mov    %eax,%ecx
and    %sil,%cl
not    %sil
and    %al,%sil
movzbl %cl,%r11d
xor    %r11b,%dil
or     %sil,%dil
mov    %r10d,%ecx
shr    %cl,%r11d
mov    %r10d,%ecx
sub    $0x1,%ecx
jb     12d0 <ConvertBinaryToGray+0x1d0>
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %edi,%edx
and    %al,%dl
not    %al
shl    %cl,%r11d
and    %dil,%al
movzbl %dl,%edx
xor    %dl,%r11b
mov    %r11d,%edi
or     %al,%dil
mov    %edx,%r11d
shr    %cl,%r11d
test   %ecx,%ecx
je     12d0 <ConvertBinaryToGray+0x1d0>
lea    -0x2(%r10),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %edi,%edx
and    %al,%dl
not    %al
shl    %cl,%r11d
and    %dil,%al
movzbl %dl,%edx
xor    %dl,%r11b
mov    %r11d,%edi
or     %al,%dil
mov    %edx,%r11d
shr    %cl,%r11d
test   %ecx,%ecx
je     12d0 <ConvertBinaryToGray+0x1d0>
lea    -0x3(%r10),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %edi,%edx
and    %al,%dl
not    %al
shl    %cl,%r11d
and    %dil,%al
movzbl %dl,%edx
xor    %dl,%r11b
mov    %r11d,%edi
or     %al,%dil
mov    %edx,%r11d
shr    %cl,%r11d
test   %ecx,%ecx
je     12d0 <ConvertBinaryToGray+0x1d0>
lea    -0x4(%r10),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %edi,%edx
and    %al,%dl
not    %al
shl    %cl,%r11d
and    %dil,%al
movzbl %dl,%edx
xor    %dl,%r11b
mov    %r11d,%edi
or     %al,%dil
mov    %edx,%r11d
shr    %cl,%r11d
test   %ecx,%ecx
je     12d0 <ConvertBinaryToGray+0x1d0>
lea    -0x5(%r10),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %edi,%edx
and    %al,%dl
not    %al
shl    %cl,%r11d
and    %dil,%al
movzbl %dl,%edx
xor    %dl,%r11b
mov    %r11d,%edi
or     %al,%dil
mov    %edx,%r11d
shr    %cl,%r11d
test   %ecx,%ecx
je     12d0 <ConvertBinaryToGray+0x1d0>
lea    -0x6(%r10),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %edi,%edx
and    %al,%dl
not    %al
shl    %cl,%r11d
and    %dil,%al
movzbl %dl,%edx
xor    %dl,%r11b
mov    %r11d,%edi
or     %al,%dil
mov    %edx,%r11d
shr    %cl,%r11d
test   %ecx,%ecx
je     12d0 <ConvertBinaryToGray+0x1d0>
add    $0xfffffff9,%r10d
mov    $0x1,%eax
mov    %r10d,%ecx
shl    %cl,%eax
mov    %edi,%edx
and    %al,%dl
shl    %cl,%r11d
not    %al
and    %dil,%al
movzbl %dl,%edx
xor    %dl,%r11b
or     %al,%r11b
shr    %cl,%edx
mov    %r11d,%edi
mov    %edx,%r11d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    %dil,(%r8)
and    $0xfffffff8,%r9d
jle    12eb <ConvertBinaryToGray+0x1eb>
add    $0xffffffff,%r9d
movzbl -0x1(%r8),%eax
add    $0xffffffffffffffff,%r8
jmp    1140 <ConvertBinaryToGray+0x40>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @ConvertBinaryToGray(i8* %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i8
%11 = alloca i32
%12 = alloca i8
store i8* %0, i8** %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 %2, i32* %6
%13 = load i32, i32* %6
%14 = mul nsw i32 %13, 8
%15 = sub nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %7
%16 = load i8*, i8** %4
%17 = load i32, i32* %7
%18 = sdiv i32 %17, 8
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i8, i8* %16, i64 %19
store i8* %20, i8** %8
%21 = load i8*, i8** %4
%22 = load i32, i32* %7
%23 = sdiv i32 %22, 8
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i8, i8* %21, i64 %24
store i8* %25, i8** %9
%26 = load i8*, i8** %8
%27 = load i8, i8* %26
%28 = zext i8 %27 to i32
%29 = and i32 %28, 128
%30 = trunc i32 %29 to i8
store i8 %30, i8* %10
%31 = load i8*, i8** %9
%32 = load i8, i8* %31
%33 = zext i8 %32 to i32
%34 = and i32 %33, -129
%35 = trunc i32 %34 to i8
store i8 %35, i8* %31
%36 = load i8, i8* %10
%37 = zext i8 %36 to i32
%38 = load i8*, i8** %9
%39 = load i8, i8* %38
%40 = zext i8 %39 to i32
%41 = or i32 %40, %37
%42 = trunc i32 %41 to i8
store i8 %42, i8* %38
%43 = load i8, i8* %10
%44 = zext i8 %43 to i32
%45 = ashr i32 %44, 7
%46 = trunc i32 %45 to i8
store i8 %46, i8* %10
%47 = load i32, i32* %7
%48 = add nsw i32 %47, -1
store i32 %48, i32* %7
br label %49
49: ; preds = %94, %3
%50 = load i32, i32* %7
%51 = icmp slt i32 %50, 0
br i1 %51, label %52, label %53
52: ; preds = %49
br label %102
53: ; preds = %49
%54 = load i32, i32* %7
%55 = and i32 %54, 7
store i32 %55, i32* %11
br label %56
56: ; preds = %59, %53
%57 = load i32, i32* %11
%58 = icmp sge i32 %57, 0
br i1 %58, label %59, label %94
59: ; preds = %56
%60 = load i8*, i8** %8
%61 = load i8, i8* %60
%62 = zext i8 %61 to i32
%63 = load i32, i32* %11
%64 = shl i32 1, %63
%65 = and i32 %62, %64
%66 = trunc i32 %65 to i8
store i8 %66, i8* %12
%67 = load i32, i32* %11
%68 = shl i32 1, %67
%69 = xor i32 %68, -1
%70 = load i8*, i8** %9
%71 = load i8, i8* %70
%72 = zext i8 %71 to i32
%73 = and i32 %72, %69
%74 = trunc i32 %73 to i8
store i8 %74, i8* %70
%75 = load i8, i8* %10
%76 = zext i8 %75 to i32
%77 = load i32, i32* %11
%78 = shl i32 %76, %77
%79 = load i8, i8* %12
%80 = zext i8 %79 to i32
%81 = xor i32 %78, %80
%82 = load i8*, i8** %9
%83 = load i8, i8* %82
%84 = zext i8 %83 to i32
%85 = or i32 %84, %81
%86 = trunc i32 %85 to i8
store i8 %86, i8* %82
%87 = load i8, i8* %12
%88 = zext i8 %87 to i32
%89 = load i32, i32* %11
%90 = ashr i32 %88, %89
%91 = trunc i32 %90 to i8
store i8 %91, i8* %10
%92 = load i32, i32* %11
%93 = add nsw i32 %92, -1
store i32 %93, i32* %11
br label %56
94: ; preds = %56
%95 = load i32, i32* %7
%96 = and i32 %95, -8
%97 = sub nsw i32 %96, 1
store i32 %97, i32* %7
%98 = load i8*, i8** %8
%99 = getelementptr inbounds i8, i8* %98, i32 -1
store i8* %99, i8** %8
%100 = load i8*, i8** %9
%101 = getelementptr inbounds i8, i8* %100, i32 -1
store i8* %101, i8** %9
br label %49
102: ; preds = %52
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @ConvertBinaryToGray(i8* nocapture %0, i8* nocapture readnone %1, i32 %2) {
%4 = shl nsw i32 %2, 3
%5 = add nsw i32 %4, -1
%6 = sdiv i32 %5, 8
%7 = sext i32 %6 to i64
%8 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %7
%9 = load i8, i8* %8
%10 = icmp slt i32 %2, 1
br i1 %10, label %140, label %11
11: ; preds = %3
%12 = add nsw i32 %4, -2
%13 = lshr i8 %9, 7
br label %14
14: ; preds = %136, %11
%15 = phi i8 [ %139, %136 ], [ %9, %11 ]
%16 = phi i32 [ %138, %136 ], [ %12, %11 ]
%17 = phi i8 [ %137, %136 ], [ %13, %11 ]
%18 = phi i8* [ %134, %136 ], [ %8, %11 ]
%19 = and i32 %16, 7
%20 = shl nuw i32 1, %19
%21 = trunc i32 %20 to i8
%22 = and i8 %15, %21
%23 = xor i8 %21, -1
%24 = and i8 %15, %23
%25 = zext i8 %17 to i32
%26 = shl i32 %25, %19
%27 = zext i8 %22 to i32
%28 = trunc i32 %26 to i8
%29 = xor i8 %22, %28
%30 = or i8 %29, %24
%31 = lshr i32 %27, %19
%32 = add nsw i32 %19, -1
%33 = icmp eq i32 %19, 0
br i1 %33, label %130, label %34
34: ; preds = %14
%35 = shl nuw i32 1, %32
%36 = trunc i32 %35 to i8
%37 = and i8 %30, %36
%38 = xor i8 %36, -1
%39 = and i8 %30, %38
%40 = shl i32 %31, %32
%41 = zext i8 %37 to i32
%42 = trunc i32 %40 to i8
%43 = xor i8 %37, %42
%44 = or i8 %43, %39
%45 = lshr i32 %41, %32
%46 = add nsw i32 %19, -2
%47 = icmp eq i32 %32, 0
br i1 %47, label %130, label %48
48: ; preds = %34
%49 = shl nuw i32 1, %46
%50 = trunc i32 %49 to i8
%51 = and i8 %44, %50
%52 = xor i8 %50, -1
%53 = and i8 %44, %52
%54 = shl i32 %45, %46
%55 = zext i8 %51 to i32
%56 = trunc i32 %54 to i8
%57 = xor i8 %51, %56
%58 = or i8 %57, %53
%59 = lshr i32 %55, %46
%60 = add nsw i32 %19, -3
%61 = icmp eq i32 %46, 0
br i1 %61, label %130, label %62
62: ; preds = %48
%63 = shl nuw i32 1, %60
%64 = trunc i32 %63 to i8
%65 = and i8 %58, %64
%66 = xor i8 %64, -1
%67 = and i8 %58, %66
%68 = shl i32 %59, %60
%69 = zext i8 %65 to i32
%70 = trunc i32 %68 to i8
%71 = xor i8 %65, %70
%72 = or i8 %71, %67
%73 = lshr i32 %69, %60
%74 = add nsw i32 %19, -4
%75 = icmp eq i32 %60, 0
br i1 %75, label %130, label %76
76: ; preds = %62
%77 = shl nuw i32 1, %74
%78 = trunc i32 %77 to i8
%79 = and i8 %72, %78
%80 = xor i8 %78, -1
%81 = and i8 %72, %80
%82 = shl i32 %73, %74
%83 = zext i8 %79 to i32
%84 = trunc i32 %82 to i8
%85 = xor i8 %79, %84
%86 = or i8 %85, %81
%87 = lshr i32 %83, %74
%88 = add nsw i32 %19, -5
%89 = icmp eq i32 %74, 0
br i1 %89, label %130, label %90
90: ; preds = %76
%91 = shl nuw i32 1, %88
%92 = trunc i32 %91 to i8
%93 = and i8 %86, %92
%94 = xor i8 %92, -1
%95 = and i8 %86, %94
%96 = shl i32 %87, %88
%97 = zext i8 %93 to i32
%98 = trunc i32 %96 to i8
%99 = xor i8 %93, %98
%100 = or i8 %99, %95
%101 = lshr i32 %97, %88
%102 = add nsw i32 %19, -6
%103 = icmp eq i32 %88, 0
br i1 %103, label %130, label %104
104: ; preds = %90
%105 = shl nuw i32 1, %102
%106 = trunc i32 %105 to i8
%107 = and i8 %100, %106
%108 = xor i8 %106, -1
%109 = and i8 %100, %108
%110 = shl i32 %101, %102
%111 = zext i8 %107 to i32
%112 = trunc i32 %110 to i8
%113 = xor i8 %107, %112
%114 = or i8 %113, %109
%115 = lshr i32 %111, %102
%116 = add nsw i32 %19, -7
%117 = icmp eq i32 %102, 0
br i1 %117, label %130, label %118
118: ; preds = %104
%119 = shl nuw i32 1, %116
%120 = trunc i32 %119 to i8
%121 = and i8 %114, %120
%122 = xor i8 %120, -1
%123 = and i8 %114, %122
%124 = shl i32 %115, %116
%125 = zext i8 %121 to i32
%126 = trunc i32 %124 to i8
%127 = xor i8 %121, %126
%128 = or i8 %127, %123
%129 = lshr i32 %125, %116
br label %130
130: ; preds = %118, %104, %90, %76, %62, %48, %34, %14
%131 = phi i8 [ %30, %14 ], [ %44, %34 ], [ %58, %48 ], [ %72, %62 ], [ %86, %76 ], [ %100, %90 ], [ %114, %104 ], [ %128, %118 ]
%132 = phi i32 [ %31, %14 ], [ %45, %34 ], [ %59, %48 ], [ %73, %62 ], [ %87, %76 ], [ %101, %90 ], [ %115, %104 ], [ %129, %118 ]
store i8 %131, i8* %18
%133 = and i32 %16, -8
%134 = getelementptr inbounds i8, i8* %18, i64 -1
%135 = icmp slt i32 %133, 1
br i1 %135, label %140, label %136
136: ; preds = %130
%137 = trunc i32 %132 to i8
%138 = add nsw i32 %133, -1
%139 = load i8, i8* %134
br label %14
140: ; preds = %130, %3
ret void
}