unsigned long long int getKMer(unsigned long long int *sequence,
                               unsigned int startNucleotidePosition,
                               unsigned int endNucleotidePosition) {
  const unsigned long long int MASK = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF;
  unsigned int startSequenceIndex = startNucleotidePosition / 32;
  unsigned int endNucleotideIndex = (endNucleotidePosition - 1) / 32;
  unsigned long long int startSequence = sequence[startSequenceIndex];
  unsigned long long int endSequence = sequence[endNucleotideIndex];
  unsigned long long int result;
  result = startSequence << ((startNucleotidePosition * 2) % 64);
  result = result & (MASK << ((startNucleotidePosition * 2) % 64));
  if (startSequenceIndex != endNucleotideIndex) {
    result =
        result + (endSequence >> (64 - (startNucleotidePosition * 2) % 64));
  }
  result =
      result &
      (MASK << (64 - (endNucleotidePosition - startNucleotidePosition) * 2));
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<getKMer>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
movq   $0xffffffffffffffff,-0x18(%rbp)
ff
mov    -0xc(%rbp),%eax
shr    $0x5,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
shr    $0x5,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
and    $0x3f,%ecx
mov    %ecx,%ecx
shl    %cl,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
and    $0x3f,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    $0xffffffffffffffff,%rdx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
and    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
je     11b5 <getKMer+0xb5>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rdx
mov    -0xc(%rbp),%esi
shl    $0x1,%esi
and    $0x3f,%esi
mov    $0x40,%ecx
sub    %esi,%ecx
mov    %ecx,%ecx
shr    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%edx
sub    -0xc(%rbp),%edx
shl    $0x1,%edx
mov    $0x40,%ecx
sub    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    $0xffffffffffffffff,%rdx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
and    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<getKMer>:
mov    %esi,%r10d
mov    %esi,%r9d
shr    $0x5,%r9d
lea    -0x1(%rdx),%r8d
shr    $0x5,%r8d
mov    (%rdi,%r9,8),%rax
lea    (%r10,%r10,1),%ecx
and    $0x3e,%ecx
shl    %cl,%rax
cmp    %r8d,%r9d
je     1134 <getKMer+0x34>
mov    %r8d,%esi
mov    (%rdi,%rsi,8),%rsi
neg    %cl
shr    %cl,%rsi
add    %rsi,%rax
sub    %edx,%r10d
add    %r10d,%r10d
mov    %r10d,%ecx
shr    %cl,%rax
shl    %cl,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @getKMer(i64* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i64*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
store i64* %0, i64** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
store i64 -1, i64* %7
%13 = load i32, i32* %5
%14 = udiv i32 %13, 32
store i32 %14, i32* %8
%15 = load i32, i32* %6
%16 = sub i32 %15, 1
%17 = udiv i32 %16, 32
store i32 %17, i32* %9
%18 = load i64*, i64** %4
%19 = load i32, i32* %8
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 %20
%22 = load i64, i64* %21
store i64 %22, i64* %10
%23 = load i64*, i64** %4
%24 = load i32, i32* %9
%25 = zext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i64, i64* %23, i64 %25
%27 = load i64, i64* %26
store i64 %27, i64* %11
%28 = load i64, i64* %10
%29 = load i32, i32* %5
%30 = mul i32 %29, 2
%31 = urem i32 %30, 64
%32 = zext i32 %31 to i64
%33 = shl i64 %28, %32
store i64 %33, i64* %12
%34 = load i64, i64* %12
%35 = load i32, i32* %5
%36 = mul i32 %35, 2
%37 = urem i32 %36, 64
%38 = zext i32 %37 to i64
%39 = shl i64 -1, %38
%40 = and i64 %34, %39
store i64 %40, i64* %12
%41 = load i32, i32* %8
%42 = load i32, i32* %9
%43 = icmp ne i32 %41, %42
br i1 %43, label %44, label %54
44: ; preds = %3
%45 = load i64, i64* %12
%46 = load i64, i64* %11
%47 = load i32, i32* %5
%48 = mul i32 %47, 2
%49 = urem i32 %48, 64
%50 = sub i32 64, %49
%51 = zext i32 %50 to i64
%52 = lshr i64 %46, %51
%53 = add i64 %45, %52
store i64 %53, i64* %12
br label %54
54: ; preds = %44, %3
%55 = load i64, i64* %12
%56 = load i32, i32* %6
%57 = load i32, i32* %5
%58 = sub i32 %56, %57
%59 = mul i32 %58, 2
%60 = sub i32 64, %59
%61 = zext i32 %60 to i64
%62 = shl i64 -1, %61
%63 = and i64 %55, %62
store i64 %63, i64* %12
%64 = load i64, i64* %12
ret i64 %64
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @getKMer(i64* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = lshr i32 %1, 5
%5 = add i32 %2, -1
%6 = lshr i32 %5, 5
%7 = zext i32 %4 to i64
%8 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %7
%9 = load i64, i64* %8
%10 = shl i32 %1, 1
%11 = and i32 %10, 62
%12 = zext i32 %11 to i64
%13 = shl i64 %9, %12
%14 = icmp eq i32 %4, %6
br i1 %14, label %23, label %15
15: ; preds = %3
%16 = zext i32 %6 to i64
%17 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %16
%18 = load i64, i64* %17
%19 = sub nuw nsw i32 64, %11
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = lshr i64 %18, %20
%22 = add i64 %21, %13
br label %23
23: ; preds = %15, %3
%24 = phi i64 [ %22, %15 ], [ %13, %3 ]
%25 = sub i32 %1, %2
%26 = shl i32 %25, 1
%27 = add i32 %26, 64
%28 = zext i32 %27 to i64
%29 = shl nsw i64 -1, %28
%30 = and i64 %24, %29
ret i64 %30
}