void bitrev_index(short *index, int nx) {
  int i, j, k, radix = 2;
  short nbits, nbot, ntop, ndiff, n2, raddiv2;
  nbits = 0;
  i = nx;
  while (i > 1) {
    i = i >> 1;
    nbits++;
  }
  raddiv2 = radix >> 1;
  nbot = nbits >> raddiv2;
  nbot = nbot << raddiv2 - 1;
  ndiff = nbits & raddiv2;
  ntop = nbot + ndiff;
  n2 = 1 << ntop;
  index[0] = 0;
  for (i = 1, j = n2 / radix + 1; i < n2 - 1; i++) {
    index[i] = j - 1;
    for (k = n2 / radix; k * (radix - 1) < j; k /= radix)
      j -= k * (radix - 1);
    j += k;
  }
  index[n2 - 1] = n2 - 1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bitrev_index>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x2,-0x1c(%rbp)
movw   $0x0,-0x1e(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x10(%rbp)
jle    1142 <bitrev_index+0x42>
mov    -0x10(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x1e(%rbp),%ax
add    $0x1,%ax
mov    %ax,-0x1e(%rbp)
jmp    111e <bitrev_index+0x1e>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %ax,-0x28(%rbp)
movswl -0x1e(%rbp),%eax
movswl -0x28(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %ax,-0x20(%rbp)
movswl -0x20(%rbp),%eax
movswl -0x28(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
shl    %cl,%eax
mov    %ax,-0x20(%rbp)
movswl -0x1e(%rbp),%eax
movswl -0x28(%rbp),%ecx
and    %ecx,%eax
mov    %ax,-0x24(%rbp)
movswl -0x20(%rbp),%eax
movswl -0x24(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %ax,-0x22(%rbp)
movswl -0x22(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %ax,-0x26(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movw   $0x0,(%rax)
movl   $0x1,-0x10(%rbp)
movswl -0x26(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x1c(%rbp)
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
movswl -0x26(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1237 <bitrev_index+0x137>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %ax,%dx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %dx,(%rax,%rcx,2)
movswl -0x26(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x1c(%rbp)
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
imul   %ecx,%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1220 <bitrev_index+0x120>
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
imul   %eax,%ecx
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11e6 <bitrev_index+0xe6>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    11b4 <bitrev_index+0xb4>
movswl -0x26(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %ax,%dx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movswl -0x26(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %dx,(%rax,%rcx,2)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bitrev_index>:
xor    %eax,%eax
cmp    $0x2,%esi
jl     111c <bitrev_index+0x1c>
mov    %esi,%ecx
nopl   0x0(%rax)
shr    %ecx
add    $0x1,%eax
cmp    $0x3,%esi
mov    %ecx,%esi
ja     1110 <bitrev_index+0x10>
movzwl %ax,%ecx
mov    %ecx,%eax
shr    %eax
and    $0x1,%ecx
add    %eax,%ecx
mov    $0x10000,%edx
shl    %cl,%edx
movw   $0x0,(%rdi)
mov    %edx,%eax
sar    $0x10,%eax
lea    -0x1(%rax),%r8d
cmp    $0x20001,%edx
jl     11b1 <bitrev_index+0xb1>
mov    %eax,%ecx
shr    $0xf,%ecx
and    $0x1,%ecx
add    %eax,%ecx
movswl %cx,%r10d
sar    %r10d
lea    0x1(%r10),%esi
cmp    $0x3,%r8d
mov    $0x2,%r9d
cmovge %r8d,%r9d
mov    $0x1,%eax
jmp    1180 <bitrev_index+0x80>
nop
mov    %r10d,%edx
add    %esi,%edx
add    $0x1,%rax
mov    %edx,%esi
cmp    %r9,%rax
je     11b1 <bitrev_index+0xb1>
lea    -0x1(%rsi),%ecx
mov    %cx,(%rdi,%rax,2)
cmp    %r10d,%esi
jle    1170 <bitrev_index+0x70>
mov    %r10d,%ecx
mov    %r10d,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
sub    %ecx,%esi
shr    $0x1f,%edx
add    %ecx,%edx
sar    %edx
mov    %edx,%ecx
cmp    %edx,%esi
jg     11a0 <bitrev_index+0xa0>
jmp    1173 <bitrev_index+0x73>
movslq %r8d,%rax
mov    %r8w,(%rdi,%rax,2)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @bitrev_index(i16* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i16*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i16
%10 = alloca i16
%11 = alloca i16
%12 = alloca i16
%13 = alloca i16
%14 = alloca i16
store i16* %0, i16** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 2, i32* %8
store i16 0, i16* %9
%15 = load i32, i32* %4
store i32 %15, i32* %5
br label %16
16: ; preds = %19, %2
%17 = load i32, i32* %5
%18 = icmp sgt i32 %17, 1
br i1 %18, label %19, label %24
19: ; preds = %16
%20 = load i32, i32* %5
%21 = ashr i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %5
%22 = load i16, i16* %9
%23 = add i16 %22, 1
store i16 %23, i16* %9
br label %16
24: ; preds = %16
%25 = load i32, i32* %8
%26 = ashr i32 %25, 1
%27 = trunc i32 %26 to i16
store i16 %27, i16* %14
%28 = load i16, i16* %9
%29 = sext i16 %28 to i32
%30 = load i16, i16* %14
%31 = sext i16 %30 to i32
%32 = ashr i32 %29, %31
%33 = trunc i32 %32 to i16
store i16 %33, i16* %10
%34 = load i16, i16* %10
%35 = sext i16 %34 to i32
%36 = load i16, i16* %14
%37 = sext i16 %36 to i32
%38 = sub nsw i32 %37, 1
%39 = shl i32 %35, %38
%40 = trunc i32 %39 to i16
store i16 %40, i16* %10
%41 = load i16, i16* %9
%42 = sext i16 %41 to i32
%43 = load i16, i16* %14
%44 = sext i16 %43 to i32
%45 = and i32 %42, %44
%46 = trunc i32 %45 to i16
store i16 %46, i16* %12
%47 = load i16, i16* %10
%48 = sext i16 %47 to i32
%49 = load i16, i16* %12
%50 = sext i16 %49 to i32
%51 = add nsw i32 %48, %50
%52 = trunc i32 %51 to i16
store i16 %52, i16* %11
%53 = load i16, i16* %11
%54 = sext i16 %53 to i32
%55 = shl i32 1, %54
%56 = trunc i32 %55 to i16
store i16 %56, i16* %13
%57 = load i16*, i16** %3
%58 = getelementptr inbounds i16, i16* %57, i64 0
store i16 0, i16* %58
store i32 1, i32* %5
%59 = load i16, i16* %13
%60 = sext i16 %59 to i32
%61 = load i32, i32* %8
%62 = sdiv i32 %60, %61
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %6
br label %64
64: ; preds = %104, %24
%65 = load i32, i32* %5
%66 = load i16, i16* %13
%67 = sext i16 %66 to i32
%68 = sub nsw i32 %67, 1
%69 = icmp slt i32 %65, %68
br i1 %69, label %70, label %107
70: ; preds = %64
%71 = load i32, i32* %6
%72 = sub nsw i32 %71, 1
%73 = trunc i32 %72 to i16
%74 = load i16*, i16** %3
%75 = load i32, i32* %5
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds i16, i16* %74, i64 %76
store i16 %73, i16* %77
%78 = load i16, i16* %13
%79 = sext i16 %78 to i32
%80 = load i32, i32* %8
%81 = sdiv i32 %79, %80
store i32 %81, i32* %7
br label %82
82: ; preds = %96, %70
%83 = load i32, i32* %7
%84 = load i32, i32* %8
%85 = sub nsw i32 %84, 1
%86 = mul nsw i32 %83, %85
%87 = load i32, i32* %6
%88 = icmp slt i32 %86, %87
br i1 %88, label %89, label %100
89: ; preds = %82
%90 = load i32, i32* %7
%91 = load i32, i32* %8
%92 = sub nsw i32 %91, 1
%93 = mul nsw i32 %90, %92
%94 = load i32, i32* %6
%95 = sub nsw i32 %94, %93
store i32 %95, i32* %6
br label %96
96: ; preds = %89
%97 = load i32, i32* %8
%98 = load i32, i32* %7
%99 = sdiv i32 %98, %97
store i32 %99, i32* %7
br label %82
100: ; preds = %82
%101 = load i32, i32* %7
%102 = load i32, i32* %6
%103 = add nsw i32 %102, %101
store i32 %103, i32* %6
br label %104
104: ; preds = %100
%105 = load i32, i32* %5
%106 = add nsw i32 %105, 1
store i32 %106, i32* %5
br label %64
107: ; preds = %64
%108 = load i16, i16* %13
%109 = sext i16 %108 to i32
%110 = sub nsw i32 %109, 1
%111 = trunc i32 %110 to i16
%112 = load i16*, i16** %3
%113 = load i16, i16* %13
%114 = sext i16 %113 to i32
%115 = sub nsw i32 %114, 1
%116 = sext i32 %115 to i64
%117 = getelementptr inbounds i16, i16* %112, i64 %116
store i16 %111, i16* %117
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @bitrev_index(i16* nocapture writeonly %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %10
4: ; preds = %2, %4
%5 = phi i32 [ %7, %4 ], [ %1, %2 ]
%6 = phi i16 [ %8, %4 ], [ 0, %2 ]
%7 = lshr i32 %5, 1
%8 = add nuw nsw i16 %6, 1
%9 = icmp ugt i32 %5, 3
br i1 %9, label %4, label %10
10: ; preds = %4, %2
%11 = phi i16 [ 0, %2 ], [ %8, %4 ]
%12 = ashr i16 %11, 1
%13 = and i16 %11, 1
%14 = add nsw i16 %12, %13
%15 = zext i16 %14 to i32
store i16 0, i16* %0
%16 = shl i32 65536, %15
%17 = ashr exact i32 %16, 16
%18 = trunc i32 %17 to i16
%19 = sdiv i16 %18, 2
%20 = sext i16 %19 to i32
%21 = add nsw i32 %17, -1
%22 = icmp sgt i32 %16, 131072
br i1 %22, label %23, label %46
23: ; preds = %10
%24 = add nsw i32 %20, 1
%25 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %21, i32 2)
%26 = zext i32 %25 to i64
br label %27
27: ; preds = %23, %40
%28 = phi i64 [ 1, %23 ], [ %44, %40 ]
%29 = phi i32 [ %24, %23 ], [ %43, %40 ]
%30 = trunc i32 %29 to i16
%31 = add i16 %30, -1
%32 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %28
store i16 %31, i16* %32
%33 = icmp sgt i32 %29, %20
br i1 %33, label %34, label %40
34: ; preds = %27, %34
%35 = phi i32 [ %37, %34 ], [ %29, %27 ]
%36 = phi i32 [ %38, %34 ], [ %20, %27 ]
%37 = sub nsw i32 %35, %36
%38 = sdiv i32 %36, 2
%39 = icmp sgt i32 %37, %38
br i1 %39, label %34, label %40
40: ; preds = %34, %27
%41 = phi i32 [ %20, %27 ], [ %38, %34 ]
%42 = phi i32 [ %29, %27 ], [ %37, %34 ]
%43 = add nsw i32 %42, %41
%44 = add nuw nsw i64 %28, 1
%45 = icmp eq i64 %44, %26
br i1 %45, label %46, label %27
46: ; preds = %40, %10
%47 = trunc i32 %21 to i16
%48 = sext i32 %21 to i64
%49 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %48
store i16 %47, i16* %49
ret void
}