int bit_reverse(int val, int nbits) {
  int mask_low, mask_high;
  int bit_low, bit_high;
  int i;
  mask_low = 1;
  mask_high = 1 << (nbits - 1);
  for (i = 0; i < nbits / 2; i++) {
    bit_low = (val & mask_low) >> i;
    bit_high = (val & mask_high) >> (nbits - i - 1);
    mask_low <<= 1;
    mask_high >>= 1;
    if (bit_low != bit_high) {
      val ^= (1 << i) ^ (1 << (nbits - i - 1));
    }
  }
  return (val);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bit_reverse>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
movl   $0x1,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
jge    11bd <bit_reverse+0xbd>
mov    -0x4(%rbp),%eax
and    -0xc(%rbp),%eax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
and    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
je     11aa <bit_reverse+0xaa>
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
xor    %ecx,%eax
xor    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11af <bit_reverse+0xaf>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1128 <bit_reverse+0x28>
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bit_reverse>:
push   %rbp
push   %rbx
mov    %edi,%eax
cmp    $0x2,%esi
jl     1175 <bit_reverse+0x75>
mov    %esi,%r9d
mov    %esi,%r8d
shr    $0x1f,%r8d
add    %esi,%r8d
add    $0xffffffff,%r9d
mov    $0x1,%r11d
mov    %r9d,%ecx
shl    %cl,%r11d
sar    %r8d
mov    $0x1,%esi
xor    %r10d,%r10d
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    %eax,%edi
and    %esi,%edi
mov    %edx,%ecx
sar    %cl,%edi
mov    %eax,%ebx
and    %r11d,%ebx
mov    %r9d,%ecx
sar    %cl,%ebx
add    %esi,%esi
sar    %r11d
mov    $0x1,%ebp
shl    %cl,%ebp
btc    %edx,%ebp
cmp    %ebx,%edi
cmove  %r10d,%ebp
xor    %ebp,%eax
add    $0x1,%edx
add    $0xffffffff,%r9d
cmp    %edx,%r8d
jne    1140 <bit_reverse+0x40>
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @bit_reverse(i32 %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 1, i32* %5
%10 = load i32, i32* %4
%11 = sub nsw i32 %10, 1
%12 = shl i32 1, %11
store i32 %12, i32* %6
store i32 0, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %51, %2
%14 = load i32, i32* %9
%15 = load i32, i32* %4
%16 = sdiv i32 %15, 2
%17 = icmp slt i32 %14, %16
br i1 %17, label %18, label %54
18: ; preds = %13
%19 = load i32, i32* %3
%20 = load i32, i32* %5
%21 = and i32 %19, %20
%22 = load i32, i32* %9
%23 = ashr i32 %21, %22
store i32 %23, i32* %7
%24 = load i32, i32* %3
%25 = load i32, i32* %6
%26 = and i32 %24, %25
%27 = load i32, i32* %4
%28 = load i32, i32* %9
%29 = sub nsw i32 %27, %28
%30 = sub nsw i32 %29, 1
%31 = ashr i32 %26, %30
store i32 %31, i32* %8
%32 = load i32, i32* %5
%33 = shl i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %5
%34 = load i32, i32* %6
%35 = ashr i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %6
%36 = load i32, i32* %7
%37 = load i32, i32* %8
%38 = icmp ne i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %50
39: ; preds = %18
%40 = load i32, i32* %9
%41 = shl i32 1, %40
%42 = load i32, i32* %4
%43 = load i32, i32* %9
%44 = sub nsw i32 %42, %43
%45 = sub nsw i32 %44, 1
%46 = shl i32 1, %45
%47 = xor i32 %41, %46
%48 = load i32, i32* %3
%49 = xor i32 %48, %47
store i32 %49, i32* %3
br label %50
50: ; preds = %39, %18
br label %51
51: ; preds = %50
%52 = load i32, i32* %9
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %9
br label %13
54: ; preds = %13
%55 = load i32, i32* %3
ret i32 %55
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @bit_reverse(i32 %0, i32 %1) {
%3 = sdiv i32 %1, 2
%4 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %4, label %5, label %29
5: ; preds = %2
%6 = add nsw i32 %1, -1
%7 = shl nuw i32 1, %6
br label %8
8: ; preds = %5, %8
%9 = phi i32 [ %27, %8 ], [ 0, %5 ]
%10 = phi i32 [ %26, %8 ], [ %0, %5 ]
%11 = phi i32 [ %19, %8 ], [ 1, %5 ]
%12 = phi i32 [ %20, %8 ], [ %7, %5 ]
%13 = and i32 %10, %11
%14 = ashr i32 %13, %9
%15 = and i32 %10, %12
%16 = xor i32 %9, -1
%17 = add i32 %16, %1
%18 = ashr i32 %15, %17
%19 = shl i32 %11, 1
%20 = ashr i32 %12, 1
%21 = icmp eq i32 %14, %18
%22 = shl nuw i32 1, %9
%23 = shl nuw i32 1, %17
%24 = xor i32 %23, %22
%25 = select i1 %21, i32 0, i32 %24
%26 = xor i32 %25, %10
%27 = add nuw nsw i32 %9, 1
%28 = icmp eq i32 %27, %3
br i1 %28, label %29, label %8
29: ; preds = %8, %2
%30 = phi i32 [ %0, %2 ], [ %26, %8 ]
ret i32 %30
}