unsigned int unpack_bits(char **bits, int nof_bits) {
  int i;
  unsigned int value = 0;
  for (i = 0; i < nof_bits; i++) {
    value |= (*bits)[i] << (nof_bits - i - 1);
  }
  *bits += nof_bits;
  return value;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<unpack_bits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1153 <unpack_bits+0x53>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movsbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
shl    %cl,%eax
or     -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1119 <unpack_bits+0x19>
mov    -0xc(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rcx
movslq %edx,%rdx
add    %rdx,%rcx
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0x14(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<unpack_bits>:
mov    (%rdi),%r9
test   %esi,%esi
jle    1119 <unpack_bits+0x19>
mov    %esi,%r8d
cmp    $0x8,%esi
jae    1120 <unpack_bits+0x20>
xor    %r10d,%r10d
xor    %eax,%eax
jmp    1248 <unpack_bits+0x148>
xor    %eax,%eax
jmp    1265 <unpack_bits+0x165>
mov    %r8d,%r10d
and    $0xfffffff8,%r10d
movd   %esi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm12
movdqa 0xec7(%rip),%xmm7
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %eax,%eax
pcmpeqd %xmm8,%xmm8
movdqa 0xec3(%rip),%xmm9
movdqa 0xeca(%rip),%xmm11
movdqa 0xed1(%rip),%xmm10
pxor   %xmm4,%xmm4
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movd   (%r9,%rax,1),%xmm3
punpcklbw %xmm3,%xmm3
punpcklwd %xmm3,%xmm5
movd   0x4(%r9,%rax,1),%xmm3
punpcklbw %xmm3,%xmm3
punpcklwd %xmm3,%xmm3
psrad  $0x18,%xmm5
psrad  $0x18,%xmm3
movdqa %xmm7,%xmm2
pxor   %xmm8,%xmm2
paddd  %xmm12,%xmm2
movdqa %xmm12,%xmm1
psubd  %xmm7,%xmm1
paddd  %xmm9,%xmm1
pslld  $0x17,%xmm2
paddd  %xmm11,%xmm2
cvttps2dq %xmm2,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm6
pmuludq %xmm2,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm6,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm5
por    %xmm5,%xmm0
pslld  $0x17,%xmm1
paddd  %xmm11,%xmm1
cvttps2dq %xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm2
pmuludq %xmm1,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm1
pmuludq %xmm2,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm3
por    %xmm3,%xmm4
add    $0x8,%rax
paddd  %xmm10,%xmm7
cmp    %rax,%r10
jne    1170 <unpack_bits+0x70>
por    %xmm0,%xmm4
pshufd $0xee,%xmm4,%xmm0
por    %xmm4,%xmm0
pshufd $0x55,%xmm0,%xmm1
por    %xmm0,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
cmp    %r8,%r10
je     1265 <unpack_bits+0x165>
mov    %r10d,%ecx
not    %ecx
add    %esi,%ecx
nop
movsbl (%r9,%r10,1),%edx
shl    %cl,%edx
or     %edx,%eax
add    $0x1,%r10
add    $0xffffffff,%ecx
cmp    %r10,%r8
jne    1250 <unpack_bits+0x150>
movslq %esi,%rcx
add    %rcx,%r9
mov    %r9,(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @unpack_bits(i8** %0, i32 %1) {
%3 = alloca i8**
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
store i8** %0, i8*** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %5
br label %7
7: ; preds = %26, %2
%8 = load i32, i32* %5
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp slt i32 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %29
11: ; preds = %7
%12 = load i8**, i8*** %3
%13 = load i8*, i8** %12
%14 = load i32, i32* %5
%15 = sext i32 %14 to i64
%16 = getelementptr inbounds i8, i8* %13, i64 %15
%17 = load i8, i8* %16
%18 = sext i8 %17 to i32
%19 = load i32, i32* %4
%20 = load i32, i32* %5
%21 = sub nsw i32 %19, %20
%22 = sub nsw i32 %21, 1
%23 = shl i32 %18, %22
%24 = load i32, i32* %6
%25 = or i32 %24, %23
store i32 %25, i32* %6
br label %26
26: ; preds = %11
%27 = load i32, i32* %5
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %5
br label %7
29: ; preds = %7
%30 = load i32, i32* %4
%31 = load i8**, i8*** %3
%32 = load i8*, i8** %31
%33 = sext i32 %30 to i64
%34 = getelementptr inbounds i8, i8* %32, i64 %33
store i8* %34, i8** %31
%35 = load i32, i32* %6
ret i32 %35
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @unpack_bits(i8** nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
%4 = load i8*, i8** %0
br i1 %3, label %5, label %58
5: ; preds = %2
%6 = zext i32 %1 to i64
%7 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %7, label %42, label %8
8: ; preds = %5
%9 = and i64 %6, 4294967288
%10 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %1, i64 0
%11 = shufflevector <4 x i32> %10, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%12 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %1, i64 0
%13 = shufflevector <4 x i32> %12, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br label %14
14: ; preds = %14, %8
%15 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %35, %14 ]
%16 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %8 ], [ %33, %14 ]
%17 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %8 ], [ %34, %14 ]
%18 = phi <4 x i32> [ <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>, %8 ], [ %36, %14 ]
%19 = getelementptr inbounds i8, i8* %4, i64 %15
%20 = bitcast i8* %19 to <4 x i8>*
%21 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %20
%22 = getelementptr inbounds i8, i8* %19, i64 4
%23 = bitcast i8* %22 to <4 x i8>*
%24 = load <4 x i8>, <4 x i8>* %23
%25 = sext <4 x i8> %21 to <4 x i32>
%26 = sext <4 x i8> %24 to <4 x i32>
%27 = xor <4 x i32> %18, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
%28 = sub <4 x i32> <i32 -5, i32 -5, i32 -5, i32 -5>, %18
%29 = add <4 x i32> %11, %27
%30 = add <4 x i32> %28, %13
%31 = shl <4 x i32> %25, %29
%32 = shl <4 x i32> %26, %30
%33 = or <4 x i32> %31, %16
%34 = or <4 x i32> %32, %17
%35 = add nuw i64 %15, 8
%36 = add <4 x i32> %18, <i32 8, i32 8, i32 8, i32 8>
%37 = icmp eq i64 %35, %9
br i1 %37, label %38, label %14
38: ; preds = %14
%39 = or <4 x i32> %34, %33
%40 = call i32 @llvm.vector.reduce.or.v4i32(<4 x i32> %39)
%41 = icmp eq i64 %9, %6
br i1 %41, label %58, label %42
42: ; preds = %5, %38
%43 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %9, %38 ]
%44 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %40, %38 ]
br label %45
45: ; preds = %42, %45
%46 = phi i64 [ %56, %45 ], [ %43, %42 ]
%47 = phi i32 [ %55, %45 ], [ %44, %42 ]
%48 = trunc i64 %46 to i32
%49 = getelementptr inbounds i8, i8* %4, i64 %46
%50 = load i8, i8* %49
%51 = sext i8 %50 to i32
%52 = xor i32 %48, -1
%53 = add i32 %52, %1
%54 = shl i32 %51, %53
%55 = or i32 %54, %47
%56 = add nuw nsw i64 %46, 1
%57 = icmp eq i64 %56, %6
br i1 %57, label %58, label %45
58: ; preds = %45, %38, %2
%59 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %40, %38 ], [ %55, %45 ]
%60 = sext i32 %1 to i64
%61 = getelementptr inbounds i8, i8* %4, i64 %60
store i8* %61, i8** %0
ret i32 %59
}