int tm_carry(int *a, int b, int q) {
  int aa = *a;
  int hi = (aa >> 16) + (b >> 16);
  int lo = (aa & 0xffff) + (b & 0xffff);
  lo += (hi % q) << 16;
  hi = hi / q;
  aa = lo % q;
  lo = lo / q;
  while (aa < 0) {
    aa += q;
    lo -= 1;
  }
  *a = aa;
  return (hi << 16) + lo;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<tm_carry>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sar    $0x10,%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sar    $0x10,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
and    $0xffff,%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
and    $0xffff,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %edx,%eax
shl    $0x10,%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jge    118f <tm_carry+0x8f>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    116e <tm_carry+0x6e>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x10,%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<tm_carry>:
mov    %edx,%r9d
mov    (%rdi),%eax
movzwl %ax,%r10d
mov    %eax,%edx
sar    $0x10,%edx
movzwl %si,%ecx
mov    %esi,%eax
sar    $0x10,%eax
add    %edx,%eax
cltd
idiv   %r9d
mov    %eax,%r8d
add    %r10d,%ecx
shl    $0x10,%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%eax
cltd
idiv   %r9d
mov    %edx,%esi
mov    %eax,%ecx
test   %edx,%edx
jns    11f8 <tm_carry+0xf8>
lea    (%rsi,%r9,1),%edx
xor    %eax,%eax
test   %edx,%edx
cmovg  %edx,%eax
mov    %edx,%r10d
shr    $0x1f,%r10d
add    %r10d,%edx
sub    %edx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r9d
add    %eax,%r10d
add    $0x1,%r10d
cmp    $0x8,%r10d
jb     11f0 <tm_carry+0xf0>
mov    %r10d,%r11d
and    $0xfffffff8,%r11d
movd   %ecx,%xmm0
lea    -0x8(%r11),%edx
mov    %edx,%eax
shr    $0x3,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,%ecx
and    $0x7,%ecx
cmp    $0x38,%edx
jae    118d <tm_carry+0x8d>
pxor   %xmm1,%xmm1
jmp    11af <tm_carry+0xaf>
and    $0xfffffff8,%eax
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm1,%xmm1
movdqa 0xe62(%rip),%xmm2
xchg   %ax,%ax
paddd  %xmm2,%xmm0
paddd  %xmm2,%xmm1
add    $0x8,%edx
cmp    %eax,%edx
jne    11a0 <tm_carry+0xa0>
mov    %r11d,%eax
imul   %r9d,%eax
test   %ecx,%ecx
je     11cf <tm_carry+0xcf>
xor    %edx,%edx
pcmpeqd %xmm2,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm0
paddd  %xmm2,%xmm1
add    $0x1,%edx
cmp    %ecx,%edx
jne    11c0 <tm_carry+0xc0>
paddd  %xmm1,%xmm0
add    %eax,%esi
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%ecx
cmp    %r11d,%r10d
je     11f8 <tm_carry+0xf8>
add    $0xffffffff,%ecx
add    %r9d,%esi
js     11f0 <tm_carry+0xf0>
mov    %esi,(%rdi)
shl    $0x10,%r8d
add    %ecx,%r8d
mov    %r8d,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @tm_carry(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%10 = load i32*, i32** %4
%11 = load i32, i32* %10
store i32 %11, i32* %7
%12 = load i32, i32* %7
%13 = ashr i32 %12, 16
%14 = load i32, i32* %5
%15 = ashr i32 %14, 16
%16 = add nsw i32 %13, %15
store i32 %16, i32* %8
%17 = load i32, i32* %7
%18 = and i32 %17, 65535
%19 = load i32, i32* %5
%20 = and i32 %19, 65535
%21 = add nsw i32 %18, %20
store i32 %21, i32* %9
%22 = load i32, i32* %8
%23 = load i32, i32* %6
%24 = srem i32 %22, %23
%25 = shl i32 %24, 16
%26 = load i32, i32* %9
%27 = add nsw i32 %26, %25
store i32 %27, i32* %9
%28 = load i32, i32* %8
%29 = load i32, i32* %6
%30 = sdiv i32 %28, %29
store i32 %30, i32* %8
%31 = load i32, i32* %9
%32 = load i32, i32* %6
%33 = srem i32 %31, %32
store i32 %33, i32* %7
%34 = load i32, i32* %9
%35 = load i32, i32* %6
%36 = sdiv i32 %34, %35
store i32 %36, i32* %9
br label %37
37: ; preds = %40, %3
%38 = load i32, i32* %7
%39 = icmp slt i32 %38, 0
br i1 %39, label %40, label %46
40: ; preds = %37
%41 = load i32, i32* %6
%42 = load i32, i32* %7
%43 = add nsw i32 %42, %41
store i32 %43, i32* %7
%44 = load i32, i32* %9
%45 = sub nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %9
br label %37
46: ; preds = %37
%47 = load i32, i32* %7
%48 = load i32*, i32** %4
store i32 %47, i32* %48
%49 = load i32, i32* %8
%50 = shl i32 %49, 16
%51 = load i32, i32* %9
%52 = add nsw i32 %50, %51
ret i32 %52
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @tm_carry(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = load i32, i32* %0
%5 = ashr i32 %4, 16
%6 = ashr i32 %1, 16
%7 = add nsw i32 %5, %6
%8 = and i32 %4, 65535
%9 = and i32 %1, 65535
%10 = add nuw nsw i32 %8, %9
%11 = srem i32 %7, %2
%12 = sdiv i32 %7, %2
%13 = shl i32 %11, 16
%14 = add nsw i32 %10, %13
%15 = srem i32 %14, %2
%16 = sdiv i32 %14, %2
%17 = icmp slt i32 %15, 0
br i1 %17, label %18, label %77
18: ; preds = %3
%19 = add i32 %15, %2
%20 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %19, i32 0)
%21 = lshr i32 %19, 31
%22 = add i32 %21, %19
%23 = sub i32 %20, %22
%24 = udiv i32 %23, %2
%25 = add i32 %21, %24
%26 = add i32 %25, 1
%27 = icmp ult i32 %26, 8
br i1 %27, label %68, label %28
28: ; preds = %18
%29 = and i32 %26, -8
%30 = mul i32 %29, %2
%31 = add i32 %15, %30
%32 = insertelement <4 x i32> <i32 poison, i32 0, i32 0, i32 0>, i32 %16, i64 0
%33 = add i32 %29, -8
%34 = lshr exact i32 %33, 3
%35 = add nuw nsw i32 %34, 1
%36 = and i32 %35, 7
%37 = icmp ult i32 %33, 56
br i1 %37, label %48, label %38
38: ; preds = %28
%39 = and i32 %35, 1073741816
br label %40
40: ; preds = %40, %38
%41 = phi <4 x i32> [ %32, %38 ], [ %44, %40 ]
%42 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %38 ], [ %45, %40 ]
%43 = phi i32 [ 0, %38 ], [ %46, %40 ]
%44 = add <4 x i32> %41, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%45 = add <4 x i32> %42, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%46 = add nuw i32 %43, 8
%47 = icmp eq i32 %46, %39
br i1 %47, label %48, label %40
48: ; preds = %40, %28
%49 = phi <4 x i32> [ undef, %28 ], [ %44, %40 ]
%50 = phi <4 x i32> [ undef, %28 ], [ %45, %40 ]
%51 = phi <4 x i32> [ %32, %28 ], [ %44, %40 ]
%52 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %28 ], [ %45, %40 ]
%53 = icmp eq i32 %36, 0
br i1 %53, label %62, label %54
54: ; preds = %48, %54
%55 = phi <4 x i32> [ %58, %54 ], [ %51, %48 ]
%56 = phi <4 x i32> [ %59, %54 ], [ %52, %48 ]
%57 = phi i32 [ %60, %54 ], [ 0, %48 ]
%58 = add <4 x i32> %55, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
%59 = add <4 x i32> %56, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
%60 = add i32 %57, 1
%61 = icmp eq i32 %60, %36
br i1 %61, label %62, label %54
62: ; preds = %54, %48
%63 = phi <4 x i32> [ %49, %48 ], [ %58, %54 ]
%64 = phi <4 x i32> [ %50, %48 ], [ %59, %54 ]
%65 = add <4 x i32> %64, %63
%66 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %65)
%67 = icmp eq i32 %26, %29
br i1 %67, label %77, label %68
68: ; preds = %18, %62
%69 = phi i32 [ %16, %18 ], [ %66, %62 ]
%70 = phi i32 [ %15, %18 ], [ %31, %62 ]
br label %71
71: ; preds = %68, %71
%72 = phi i32 [ %75, %71 ], [ %69, %68 ]
%73 = phi i32 [ %74, %71 ], [ %70, %68 ]
%74 = add nsw i32 %73, %2
%75 = add nsw i32 %72, -1
%76 = icmp slt i32 %74, 0
br i1 %76, label %71, label %77
77: ; preds = %71, %62, %3
%78 = phi i32 [ %15, %3 ], [ %31, %62 ], [ %74, %71 ]
%79 = phi i32 [ %16, %3 ], [ %66, %62 ], [ %75, %71 ]
store i32 %78, i32* %0
%80 = shl i32 %12, 16
%81 = add nsw i32 %80, %79
ret i32 %81
}