int xtc_receivebits(int *buf, int nbits) {
  int cnt, num;
  unsigned int lastbits, lastbyte;
  unsigned char *cbuf;
  int mask = (1 << nbits) - 1;
  cbuf = ((unsigned char *)buf) + 3 * sizeof(*buf);
  cnt = buf[0];
  lastbits = (unsigned int)buf[1];
  lastbyte = (unsigned int)buf[2];
  num = 0;
  while (nbits >= 8) {
    lastbyte = (lastbyte << 8) | cbuf[cnt++];
    num |= (lastbyte >> lastbits) << (nbits - 8);
    nbits -= 8;
  }
  if (nbits > 0) {
    if (lastbits < (unsigned int)nbits) {
      lastbits += 8;
      lastbyte = (lastbyte << 8) | cbuf[cnt++];
    }
    lastbits -= nbits;
    num |= (lastbyte >> lastbits) & ((1 << nbits) - 1);
  }
  num &= mask;
  buf[0] = cnt;
  buf[1] = lastbits;
  buf[2] = lastbyte;
  return num;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<xtc_receivebits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0xc,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    0x4(%rax),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    0x8(%rax),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x8,-0xc(%rbp)
jl     119a <xtc_receivebits+0x9a>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
shl    $0x8,%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x10(%rbp)
movslq %edx,%rdx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
or     %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
shr    %cl,%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x8,%ecx
shl    %cl,%eax
or     -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x8,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    114b <xtc_receivebits+0x4b>
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jle    1204 <xtc_receivebits+0x104>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jae    11da <xtc_receivebits+0xda>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x8,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
shl    $0x8,%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x10(%rbp)
movslq %edx,%rdx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
or     %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
shr    %cl,%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
sub    $0x1,%ecx
and    %ecx,%eax
or     -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
and    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x4(%rax)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x8(%rax)
mov    -0x14(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<xtc_receivebits>:
push   %rbp
push   %rbx
mov    %esi,%r8d
mov    (%rdi),%r10d
mov    0x4(%rdi),%r9d
mov    0x8(%rdi),%esi
xor    %r11d,%r11d
cmp    $0x8,%r8d
jl     115e <xtc_receivebits+0x5e>
movslq %r10d,%rax
add    %rdi,%rax
add    $0xc,%rax
xor    %r11d,%r11d
mov    %r8d,%ebx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
shl    $0x8,%esi
movzbl (%rax),%ecx
or     %ecx,%esi
mov    %esi,%ebp
mov    %r9d,%ecx
shr    %cl,%ebp
lea    -0x8(%rbx),%edx
mov    %edx,%ecx
shl    %cl,%ebp
or     %ebp,%r11d
add    $0x1,%rax
add    $0x1,%r10d
cmp    $0xf,%ebx
mov    %edx,%ebx
ja     1130 <xtc_receivebits+0x30>
test   %edx,%edx
jg     1165 <xtc_receivebits+0x65>
jmp    1199 <xtc_receivebits+0x99>
mov    %r8d,%edx
test   %edx,%edx
jle    1199 <xtc_receivebits+0x99>
cmp    %edx,%r9d
jae    117f <xtc_receivebits+0x7f>
add    $0x8,%r9d
shl    $0x8,%esi
movslq %r10d,%rax
add    $0x1,%r10d
movzbl 0xc(%rdi,%rax,1),%eax
or     %eax,%esi
sub    %edx,%r9d
mov    %esi,%eax
mov    %r9d,%ecx
shr    %cl,%eax
mov    $0xffffffff,%ebx
mov    %edx,%ecx
shl    %cl,%ebx
not    %ebx
and    %eax,%ebx
or     %ebx,%r11d
mov    $0xffffffff,%eax
mov    %r8d,%ecx
shl    %cl,%eax
not    %eax
and    %r11d,%eax
mov    %r10d,(%rdi)
mov    %r9d,0x4(%rdi)
mov    %esi,0x8(%rdi)
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @xtc_receivebits(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 3
%4 = bitcast i32* %3 to i8*
%5 = load i32, i32* %0
%6 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 1
%7 = load i32, i32* %6
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 2
%9 = load i32, i32* %8
%10 = icmp sgt i32 %1, 7
br i1 %10, label %11, label %31
11: ; preds = %2
%12 = sext i32 %5 to i64
br label %13
13: ; preds = %11, %13
%14 = phi i64 [ %12, %11 ], [ %19, %13 ]
%15 = phi i32 [ %1, %11 ], [ %25, %13 ]
%16 = phi i32 [ %9, %11 ], [ %23, %13 ]
%17 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %27, %13 ]
%18 = shl i32 %16, 8
%19 = add nsw i64 %14, 1
%20 = getelementptr inbounds i8, i8* %4, i64 %14
%21 = load i8, i8* %20
%22 = zext i8 %21 to i32
%23 = or i32 %18, %22
%24 = lshr i32 %23, %7
%25 = add nsw i32 %15, -8
%26 = shl i32 %24, %25
%27 = or i32 %26, %17
%28 = icmp ugt i32 %15, 15
br i1 %28, label %13, label %29
29: ; preds = %13
%30 = trunc i64 %19 to i32
br label %31
31: ; preds = %29, %2
%32 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %27, %29 ]
%33 = phi i32 [ %9, %2 ], [ %23, %29 ]
%34 = phi i32 [ %5, %2 ], [ %30, %29 ]
%35 = phi i32 [ %1, %2 ], [ %25, %29 ]
%36 = icmp sgt i32 %35, 0
br i1 %36, label %37, label %58
37: ; preds = %31
%38 = icmp ult i32 %7, %35
br i1 %38, label %39, label %48
39: ; preds = %37
%40 = add i32 %7, 8
%41 = shl i32 %33, 8
%42 = add nsw i32 %34, 1
%43 = sext i32 %34 to i64
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %4, i64 %43
%45 = load i8, i8* %44
%46 = zext i8 %45 to i32
%47 = or i32 %41, %46
br label %48
48: ; preds = %39, %37
%49 = phi i32 [ %40, %39 ], [ %7, %37 ]
%50 = phi i32 [ %47, %39 ], [ %33, %37 ]
%51 = phi i32 [ %42, %39 ], [ %34, %37 ]
%52 = sub i32 %49, %35
%53 = lshr i32 %50, %52
%54 = shl nsw i32 -1, %35
%55 = xor i32 %54, -1
%56 = and i32 %53, %55
%57 = or i32 %56, %32
br label %58
58: ; preds = %48, %31
%59 = phi i32 [ %57, %48 ], [ %32, %31 ]
%60 = phi i32 [ %52, %48 ], [ %7, %31 ]
%61 = phi i32 [ %50, %48 ], [ %33, %31 ]
%62 = phi i32 [ %51, %48 ], [ %34, %31 ]
%63 = shl nsw i32 -1, %1
%64 = xor i32 %63, -1
%65 = and i32 %59, %64
store i32 %62, i32* %0
store i32 %60, i32* %6
store i32 %61, i32* %8
ret i32 %65
}