void yuv_to_rgb16(unsigned char y, unsigned char u, unsigned char v,
                  unsigned char *rgb) {
  int r, g, b;
  int z;
  int rgb16;
  z = 0;
  r = 1.164 * (y - 16) + 1.596 * (v - 128);
  g = 1.164 * (y - 16) - 0.813 * (v - 128) - 0.391 * (u - 128);
  b = 1.164 * (y - 16) + 2.018 * (u - 128);
  if (r > 255)
    r = 255;
  if (g > 255)
    g = 255;
  if (b > 255)
    b = 255;
  if (r < 0)
    r = 0;
  if (g < 0)
    g = 0;
  if (b < 0)
    b = 0;
  rgb16 = (int)(((r >> 3) << 11) | ((g >> 2) << 5) | ((b >> 3) << 0));
  *rgb = (unsigned char)(rgb16 & 0xFF);
  rgb++;
  *rgb = (unsigned char)((rgb16 & 0xFF00) >> 8);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<yuv_to_rgb16>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %dl,%al
mov    %sil,%dl
mov    %dil,%sil
mov    %sil,-0x1(%rbp)
mov    %dl,-0x2(%rbp)
mov    %al,-0x3(%rbp)
mov    %rcx,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movzbl -0x1(%rbp),%eax
sub    $0x10,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movzbl -0x3(%rbp),%eax
sub    $0x80,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm2
movsd  0xedf(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm1
movsd  0xeb3(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
cvttsd2si %xmm0,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
movzbl -0x1(%rbp),%eax
sub    $0x10,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm1
movzbl -0x3(%rbp),%eax
sub    $0x80,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm2
movsd  0xe9c(%rip),%xmm0
mulsd  %xmm2,%xmm0
movq   %xmm0,%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
xor    %rcx,%rax
movq   %rax,%xmm0
movsd  0xe61(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movzbl -0x2(%rbp),%eax
sub    $0x80,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movsd  0xe54(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
cvttsd2si %xmm0,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
movzbl -0x1(%rbp),%eax
sub    $0x10,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm0
movzbl -0x2(%rbp),%eax
sub    $0x80,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm2
movsd  0xe1d(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm1
movsd  0xe09(%rip),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
cvttsd2si %xmm0,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0xff,-0x14(%rbp)
jle    121a <yuv_to_rgb16+0x11a>
movl   $0xff,-0x14(%rbp)
cmpl   $0xff,-0x18(%rbp)
jle    122e <yuv_to_rgb16+0x12e>
movl   $0xff,-0x18(%rbp)
cmpl   $0xff,-0x1c(%rbp)
jle    1242 <yuv_to_rgb16+0x142>
movl   $0xff,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jge    1253 <yuv_to_rgb16+0x153>
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
jge    1264 <yuv_to_rgb16+0x164>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
jge    1275 <yuv_to_rgb16+0x175>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sar    $0x3,%eax
shl    $0xb,%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sar    $0x2,%ecx
shl    $0x5,%ecx
or     %ecx,%eax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sar    $0x3,%ecx
shl    $0x0,%ecx
or     %ecx,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
and    $0xff,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
and    $0xff00,%eax
sar    $0x8,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<yuv_to_rgb16>:
add    $0xffffff80,%edx
cvtsi2sd %edx,%xmm0
movsd  0xef1(%rip),%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
mulsd  0xeed(%rip),%xmm0
movd   %esi,%xmm2
pinsrw $0x2,%edi,%xmm2
paddd  0xef4(%rip),%xmm2
cvtdq2pd %xmm2,%xmm2
movapd %xmm2,%xmm3
unpckhpd %xmm2,%xmm3
mulsd  0xed0(%rip),%xmm3
addsd  %xmm3,%xmm0
unpcklpd %xmm1,%xmm0
movapd 0xee0(%rip),%xmm1
mulpd  %xmm2,%xmm1
addpd  %xmm0,%xmm1
cvttpd2dq %xmm1,%xmm0
mulsd  0xeb4(%rip),%xmm2
addsd  %xmm3,%xmm2
cvttsd2si %xmm2,%edx
movdqa 0xecc(%rip),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm2
pcmpgtd %xmm0,%xmm2
pshufd $0x50,%xmm0,%xmm3
pand   %xmm2,%xmm0
pandn  %xmm1,%xmm2
por    %xmm0,%xmm2
cmp    $0xff,%edx
mov    $0xff,%eax
cmovl  %edx,%eax
pxor   %xmm0,%xmm0
pcmpgtd %xmm0,%xmm3
movmskpd %xmm3,%edx
pshufd $0x55,%xmm2,%xmm0
movd   %xmm0,%esi
movd   %xmm2,%edi
xor    %r8d,%r8d
test   %eax,%eax
cmovs  %r8d,%eax
shl    $0x8,%esi
and    $0xf800,%esi
test   $0x2,%dl
cmove  %r8d,%esi
shl    $0x3,%edi
and    $0xffe0,%edi
test   $0x1,%dl
cmove  %r8d,%edi
shr    $0x3,%eax
or     %edi,%eax
or     %esi,%eax
mov    %ax,(%rcx)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @yuv_to_rgb16(i8 zeroext %0, i8 zeroext %1, i8 zeroext %2, i8* %3) {
%5 = alloca i8
%6 = alloca i8
%7 = alloca i8
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i8 %0, i8* %5
store i8 %1, i8* %6
store i8 %2, i8* %7
store i8* %3, i8** %8
store i32 0, i32* %12
%14 = load i8, i8* %5
%15 = zext i8 %14 to i32
%16 = sub nsw i32 %15, 16
%17 = sitofp i32 %16 to double
%18 = load i8, i8* %7
%19 = zext i8 %18 to i32
%20 = sub nsw i32 %19, 128
%21 = sitofp i32 %20 to double
%22 = fmul double 1.596000e+00, %21
%23 = call double @llvm.fmuladd.f64(double 1.164000e+00, double %17, double %22)
%24 = fptosi double %23 to i32
store i32 %24, i32* %9
%25 = load i8, i8* %5
%26 = zext i8 %25 to i32
%27 = sub nsw i32 %26, 16
%28 = sitofp i32 %27 to double
%29 = load i8, i8* %7
%30 = zext i8 %29 to i32
%31 = sub nsw i32 %30, 128
%32 = sitofp i32 %31 to double
%33 = fmul double 0x3FEA04189374BC6A, %32
%34 = fneg double %33
%35 = call double @llvm.fmuladd.f64(double 1.164000e+00, double %28, double %34)
%36 = load i8, i8* %6
%37 = zext i8 %36 to i32
%38 = sub nsw i32 %37, 128
%39 = sitofp i32 %38 to double
%40 = call double @llvm.fmuladd.f64(double -3.910000e-01, double %39, double %35)
%41 = fptosi double %40 to i32
store i32 %41, i32* %10
%42 = load i8, i8* %5
%43 = zext i8 %42 to i32
%44 = sub nsw i32 %43, 16
%45 = sitofp i32 %44 to double
%46 = load i8, i8* %6
%47 = zext i8 %46 to i32
%48 = sub nsw i32 %47, 128
%49 = sitofp i32 %48 to double
%50 = fmul double 2.018000e+00, %49
%51 = call double @llvm.fmuladd.f64(double 1.164000e+00, double %45, double %50)
%52 = fptosi double %51 to i32
store i32 %52, i32* %11
%53 = load i32, i32* %9
%54 = icmp sgt i32 %53, 255
br i1 %54, label %55, label %56
55: ; preds = %4
store i32 255, i32* %9
br label %56
56: ; preds = %55, %4
%57 = load i32, i32* %10
%58 = icmp sgt i32 %57, 255
br i1 %58, label %59, label %60
59: ; preds = %56
store i32 255, i32* %10
br label %60
60: ; preds = %59, %56
%61 = load i32, i32* %11
%62 = icmp sgt i32 %61, 255
br i1 %62, label %63, label %64
63: ; preds = %60
store i32 255, i32* %11
br label %64
64: ; preds = %63, %60
%65 = load i32, i32* %9
%66 = icmp slt i32 %65, 0
br i1 %66, label %67, label %68
67: ; preds = %64
store i32 0, i32* %9
br label %68
68: ; preds = %67, %64
%69 = load i32, i32* %10
%70 = icmp slt i32 %69, 0
br i1 %70, label %71, label %72
71: ; preds = %68
store i32 0, i32* %10
br label %72
72: ; preds = %71, %68
%73 = load i32, i32* %11
%74 = icmp slt i32 %73, 0
br i1 %74, label %75, label %76
75: ; preds = %72
store i32 0, i32* %11
br label %76
76: ; preds = %75, %72
%77 = load i32, i32* %9
%78 = ashr i32 %77, 3
%79 = shl i32 %78, 11
%80 = load i32, i32* %10
%81 = ashr i32 %80, 2
%82 = shl i32 %81, 5
%83 = or i32 %79, %82
%84 = load i32, i32* %11
%85 = ashr i32 %84, 3
%86 = shl i32 %85, 0
%87 = or i32 %83, %86
store i32 %87, i32* %13
%88 = load i32, i32* %13
%89 = and i32 %88, 255
%90 = trunc i32 %89 to i8
%91 = load i8*, i8** %8
store i8 %90, i8* %91
%92 = load i8*, i8** %8
%93 = getelementptr inbounds i8, i8* %92, i32 1
store i8* %93, i8** %8
%94 = load i32, i32* %13
%95 = and i32 %94, 65280
%96 = ashr i32 %95, 8
%97 = trunc i32 %96 to i8
%98 = load i8*, i8** %8
store i8 %97, i8* %98
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @yuv_to_rgb16(i8 zeroext %0, i8 zeroext %1, i8 zeroext %2, i8* nocapture writeonly %3) {
%5 = zext i8 %2 to i32
%6 = add nsw i32 %5, -128
%7 = sitofp i32 %6 to double
%8 = fmul double %7, 1.596000e+00
%9 = fmul double %7, 0xBFEA04189374BC6A
%10 = insertelement <2 x i8> poison, i8 %1, i64 0
%11 = insertelement <2 x i8> %10, i8 %0, i64 1
%12 = zext <2 x i8> %11 to <2 x i32>
%13 = add nsw <2 x i32> %12, <i32 -128, i32 -16>
%14 = sitofp <2 x i32> %13 to <2 x double>
%15 = extractelement <2 x double> %14, i64 1
%16 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %15, double 1.164000e+00, double %9)
%17 = insertelement <2 x double> poison, double %16, i64 0
%18 = insertelement <2 x double> %17, double %8, i64 1
%19 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %14, <2 x double> <double -3.910000e-01, double 1.164000e+00>, <2 x double> %18)
%20 = fptosi <2 x double> %19 to <2 x i32>
%21 = extractelement <2 x double> %14, i64 0
%22 = fmul double %21, 2.018000e+00
%23 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %15, double 1.164000e+00, double %22)
%24 = fptosi double %23 to i32
%25 = icmp slt <2 x i32> %20, <i32 255, i32 255>
%26 = select <2 x i1> %25, <2 x i32> %20, <2 x i32> <i32 255, i32 255>
%27 = icmp slt i32 %24, 255
%28 = select i1 %27, i32 %24, i32 255
%29 = icmp sgt <2 x i32> %20, zeroinitializer
%30 = extractelement <2 x i1> %29, i64 1
%31 = extractelement <2 x i32> %26, i64 1
%32 = extractelement <2 x i1> %29, i64 0
%33 = extractelement <2 x i32> %26, i64 0
%34 = icmp sgt i32 %28, 0
%35 = select i1 %34, i32 %28, i32 0
%36 = shl nuw nsw i32 %31, 8
%37 = and i32 %36, -2048
%38 = select i1 %30, i32 %37, i32 0
%39 = shl nuw nsw i32 %33, 3
%40 = and i32 %39, -32
%41 = select i1 %32, i32 %40, i32 0
%42 = lshr i32 %35, 3
%43 = or i32 %38, %42
%44 = or i32 %43, %41
%45 = trunc i32 %44 to i8
store i8 %45, i8* %3
%46 = getelementptr inbounds i8, i8* %3, i64 1
%47 = lshr i32 %44, 8
%48 = trunc i32 %47 to i8
store i8 %48, i8* %46
ret void
}