int calc_num_ones(unsigned long long *cs, unsigned int num_unit_size) {
  int u;
  int b;
  int num_ones = 0;
  if (num_unit_size == 1) {
    unsigned long long tmp_unit = 0x8000000000000000ULL;
    for (b = 8 * sizeof(unsigned long long) - 1; b >= 0; b--) {
      if (cs[0] & tmp_unit) {
        num_ones++;
      }
      tmp_unit >>= 1;
    }
  } else {
    for (u = num_unit_size - 1; u >= 0; u--) {
      unsigned long long tmp_unit = 0x8000000000000000ULL;
      for (b = 8 * sizeof(unsigned long long) - 1; b >= 0; b--) {
        if (cs[u] & tmp_unit) {
          num_ones++;
        }
        tmp_unit >>= 1;
      }
    }
  }
  return (num_ones);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<calc_num_ones>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jne    1178 <calc_num_ones+0x78>
movabs $0x8000000000000000,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
movl   $0x3f,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jl     1173 <calc_num_ones+0x73>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rax
and    -0x20(%rbp),%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1159 <calc_num_ones+0x59>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1131 <calc_num_ones+0x31>
jmp    11ff <calc_num_ones+0xff>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
jl     11fa <calc_num_ones+0xfa>
movabs $0x8000000000000000,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x3f,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jl     11e7 <calc_num_ones+0xe7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
and    -0x28(%rbp),%rax
cmp    $0x0,%rax
je     11cd <calc_num_ones+0xcd>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11a0 <calc_num_ones+0xa0>
jmp    11ec <calc_num_ones+0xec>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1181 <calc_num_ones+0x81>
jmp    11ff <calc_num_ones+0xff>
mov    -0x18(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<calc_num_ones>:
cmp    $0x1,%esi
jne    116a <calc_num_ones+0x6a>
movabs $0x8000000000000000,%rcx
mov    (%rdi),%rdx
xor    %eax,%eax
mov    $0xffffffc0,%esi
nopl   0x0(%rax)
mov    %rdx,%rdi
and    %rcx,%rdi
cmp    $0x1,%rdi
sbb    $0xffffffff,%eax
mov    %rcx,%rdi
shr    %rdi
and    %rdx,%rdi
cmp    $0x1,%rdi
sbb    $0xffffffff,%eax
mov    %rcx,%rdi
shr    $0x2,%rdi
and    %rdx,%rdi
cmp    $0x1,%rdi
sbb    $0xffffffff,%eax
mov    %rcx,%rdi
shr    $0x3,%rdi
and    %rdx,%rdi
cmp    $0x1,%rdi
sbb    $0xffffffff,%eax
shr    $0x4,%rcx
add    $0x4,%esi
jne    1120 <calc_num_ones+0x20>
jmp    11e5 <calc_num_ones+0xe5>
add    $0xffffffff,%esi
js     11e6 <calc_num_ones+0xe6>
movabs $0x8000000000000000,%r8
mov    %esi,%r9d
xor    %eax,%eax
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdi,%r9,8),%r10
mov    $0xffffffc0,%ecx
mov    %r8,%rdx
nopl   0x0(%rax)
mov    %r10,%rsi
and    %rdx,%rsi
cmp    $0x1,%rsi
sbb    $0xffffffff,%eax
mov    %rdx,%rsi
shr    %rsi
and    %r10,%rsi
cmp    $0x1,%rsi
sbb    $0xffffffff,%eax
mov    %rdx,%rsi
shr    $0x2,%rsi
and    %r10,%rsi
cmp    $0x1,%rsi
sbb    $0xffffffff,%eax
mov    %rdx,%rsi
shr    $0x3,%rsi
and    %r10,%rsi
cmp    $0x1,%rsi
sbb    $0xffffffff,%eax
shr    $0x4,%rdx
add    $0x4,%ecx
jne    1190 <calc_num_ones+0x90>
add    $0xffffffffffffffff,%r9
test   $0x80000000,%r9d
je     1180 <calc_num_ones+0x80>
ret
xor    %eax,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @calc_num_ones(i64* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i64*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
store i64* %0, i64** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %7
%10 = load i32, i32* %4
%11 = icmp eq i32 %10, 1
br i1 %11, label %12, label %33
12: ; preds = %2
store i64 -9223372036854775808, i64* %8
store i32 63, i32* %6
br label %13
13: ; preds = %29, %12
%14 = load i32, i32* %6
%15 = icmp sge i32 %14, 0
br i1 %15, label %16, label %32
16: ; preds = %13
%17 = load i64*, i64** %3
%18 = getelementptr inbounds i64, i64* %17, i64 0
%19 = load i64, i64* %18
%20 = load i64, i64* %8
%21 = and i64 %19, %20
%22 = icmp ne i64 %21, 0
br i1 %22, label %23, label %26
23: ; preds = %16
%24 = load i32, i32* %7
%25 = add nsw i32 %24, 1
store i32 %25, i32* %7
br label %26
26: ; preds = %23, %16
%27 = load i64, i64* %8
%28 = lshr i64 %27, 1
store i64 %28, i64* %8
br label %29
29: ; preds = %26
%30 = load i32, i32* %6
%31 = add nsw i32 %30, -1
store i32 %31, i32* %6
br label %13
32: ; preds = %13
br label %66
33: ; preds = %2
%34 = load i32, i32* %4
%35 = sub i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %5
br label %36
36: ; preds = %62, %33
%37 = load i32, i32* %5
%38 = icmp sge i32 %37, 0
br i1 %38, label %39, label %65
39: ; preds = %36
store i64 -9223372036854775808, i64* %9
store i32 63, i32* %6
br label %40
40: ; preds = %58, %39
%41 = load i32, i32* %6
%42 = icmp sge i32 %41, 0
br i1 %42, label %43, label %61
43: ; preds = %40
%44 = load i64*, i64** %3
%45 = load i32, i32* %5
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i64, i64* %44, i64 %46
%48 = load i64, i64* %47
%49 = load i64, i64* %9
%50 = and i64 %48, %49
%51 = icmp ne i64 %50, 0
br i1 %51, label %52, label %55
52: ; preds = %43
%53 = load i32, i32* %7
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %7
br label %55
55: ; preds = %52, %43
%56 = load i64, i64* %9
%57 = lshr i64 %56, 1
store i64 %57, i64* %9
br label %58
58: ; preds = %55
%59 = load i32, i32* %6
%60 = add nsw i32 %59, -1
store i32 %60, i32* %6
br label %40
61: ; preds = %40
br label %62
62: ; preds = %61
%63 = load i32, i32* %5
%64 = add nsw i32 %63, -1
store i32 %64, i32* %5
br label %36
65: ; preds = %36
br label %66
66: ; preds = %65, %32
%67 = load i32, i32* %7
ret i32 %67
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @calc_num_ones(i64* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %3, label %9, label %4
4: ; preds = %2
%5 = add i32 %1, -1
%6 = icmp sgt i32 %5, -1
br i1 %6, label %7, label %72
7: ; preds = %4
%8 = zext i32 %5 to i64
br label %41
9: ; preds = %2
%10 = load i64, i64* %0
br label %11
11: ; preds = %11, %9
%12 = phi i64 [ -9223372036854775808, %9 ], [ %34, %11 ]
%13 = phi i32 [ 0, %9 ], [ %33, %11 ]
%14 = phi i32 [ 63, %9 ], [ %35, %11 ]
%15 = and i64 %10, %12
%16 = icmp ne i64 %15, 0
%17 = zext i1 %16 to i32
%18 = add nuw nsw i32 %13, %17
%19 = lshr i64 %12, 1
%20 = and i64 %10, %19
%21 = icmp ne i64 %20, 0
%22 = zext i1 %21 to i32
%23 = add nuw nsw i32 %18, %22
%24 = lshr i64 %12, 2
%25 = and i64 %10, %24
%26 = icmp ne i64 %25, 0
%27 = zext i1 %26 to i32
%28 = add nuw nsw i32 %23, %27
%29 = lshr i64 %12, 3
%30 = and i64 %10, %29
%31 = icmp ne i64 %30, 0
%32 = zext i1 %31 to i32
%33 = add nuw nsw i32 %28, %32
%34 = lshr i64 %12, 4
%35 = add nsw i32 %14, -4
%36 = icmp eq i32 %14, 3
br i1 %36, label %72, label %11
37: ; preds = %46
%38 = add nsw i64 %42, -1
%39 = and i64 %38, 2147483648
%40 = icmp eq i64 %39, 0
br i1 %40, label %41, label %72
41: ; preds = %7, %37
%42 = phi i64 [ %8, %7 ], [ %38, %37 ]
%43 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %68, %37 ]
%44 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %42
%45 = load i64, i64* %44
br label %46
46: ; preds = %46, %41
%47 = phi i64 [ -9223372036854775808, %41 ], [ %69, %46 ]
%48 = phi i32 [ %43, %41 ], [ %68, %46 ]
%49 = phi i32 [ 63, %41 ], [ %70, %46 ]
%50 = and i64 %45, %47
%51 = icmp ne i64 %50, 0
%52 = zext i1 %51 to i32
%53 = add nsw i32 %48, %52
%54 = lshr i64 %47, 1
%55 = and i64 %45, %54
%56 = icmp ne i64 %55, 0
%57 = zext i1 %56 to i32
%58 = add nsw i32 %53, %57
%59 = lshr i64 %47, 2
%60 = and i64 %45, %59
%61 = icmp ne i64 %60, 0
%62 = zext i1 %61 to i32
%63 = add nsw i32 %58, %62
%64 = lshr i64 %47, 3
%65 = and i64 %45, %64
%66 = icmp ne i64 %65, 0
%67 = zext i1 %66 to i32
%68 = add nsw i32 %63, %67
%69 = lshr i64 %47, 4
%70 = add nsw i32 %49, -4
%71 = icmp eq i32 %49, 3
br i1 %71, label %37, label %46
72: ; preds = %37, %11, %4
%73 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %33, %11 ], [ %68, %37 ]
ret i32 %73
}