int totalHammingDistance(int *nums, int numsSize) {
  int count[32] = {0};
  int i, sum = 0;
  for (i = 0; i < numsSize; ++i) {
    int j = 0, num = nums[i];
    while (num) {
      count[j] += (num & 0x01);
      num >>= 1;
      j++;
    }
  }
  for (i = 0; i < 32; i++) {
    sum += count[i] * (numsSize - count[i]);
  }
  return sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<totalHammingDistance>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0xa0,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
lea    -0x90(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x80,%edx
call   1030 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x98(%rbp)
movl   $0x0,-0x94(%rbp)
mov    -0x94(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11dd <totalHammingDistance+0xcd>
movl   $0x0,-0x9c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x94(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0xa0(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xa0(%rbp)
je     11c4 <totalHammingDistance+0xb4>
mov    -0xa0(%rbp),%ecx
and    $0x1,%ecx
movslq -0x9c(%rbp),%rax
add    -0x90(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x90(%rbp,%rax,4)
mov    -0xa0(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xa0(%rbp)
mov    -0x9c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x9c(%rbp)
jmp    1176 <totalHammingDistance+0x66>
jmp    11c9 <totalHammingDistance+0xb9>
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
jmp    1149 <totalHammingDistance+0x39>
movl   $0x0,-0x94(%rbp)
cmpl   $0x20,-0x94(%rbp)
jge    1236 <totalHammingDistance+0x126>
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    -0x90(%rbp,%rax,4),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rdx
sub    -0x90(%rbp,%rdx,4),%ecx
imul   %ecx,%eax
add    -0x98(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x98(%rbp)
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
jmp    11e7 <totalHammingDistance+0xd7>
mov    -0x98(%rbp),%eax
add    $0xa0,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<totalHammingDistance>:
push   %rax
xorps  %xmm0,%xmm0
movaps %xmm0,-0x10(%rsp)
movaps %xmm0,-0x20(%rsp)
movaps %xmm0,-0x30(%rsp)
movaps %xmm0,-0x40(%rsp)
movaps %xmm0,-0x50(%rsp)
movaps %xmm0,-0x60(%rsp)
movaps %xmm0,-0x70(%rsp)
movaps %xmm0,-0x80(%rsp)
test   %esi,%esi
jle    1179 <totalHammingDistance+0x79>
mov    %esi,%r9d
xor    %r10d,%r10d
lea    -0x80(%rsp),%r8
jmp    1149 <totalHammingDistance+0x49>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r10
cmp    %r9,%r10
je     1179 <totalHammingDistance+0x79>
mov    (%rdi,%r10,4),%r11d
test   %r11d,%r11d
je     1140 <totalHammingDistance+0x40>
mov    %r8,%rax
mov    %r11d,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r11d,%ecx
and    $0x1,%ecx
add    %ecx,(%rax)
sar    %edx
add    $0x4,%rax
cmp    $0x1,%r11d
mov    %edx,%r11d
ja     1160 <totalHammingDistance+0x60>
jmp    1140 <totalHammingDistance+0x40>
movd   %esi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm0
movdqa -0x80(%rsp),%xmm3
movdqa -0x70(%rsp),%xmm4
movdqa -0x60(%rsp),%xmm1
movdqa -0x50(%rsp),%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm5
psubd  %xmm3,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm6
pmuludq %xmm3,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm3
pmuludq %xmm6,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm5
movdqa %xmm0,%xmm3
psubd  %xmm4,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm6
pmuludq %xmm4,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm6,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
punpckldq %xmm4,%xmm3
paddd  %xmm5,%xmm3
movdqa %xmm0,%xmm4
psubd  %xmm1,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm1
pmuludq %xmm5,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm4
movdqa %xmm0,%xmm1
psubd  %xmm2,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm5
pmuludq %xmm2,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm1
paddd  %xmm4,%xmm1
paddd  %xmm3,%xmm1
movdqa -0x40(%rsp),%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
psubd  %xmm2,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm4
pmuludq %xmm2,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm4,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm3
movdqa -0x30(%rsp),%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm4
psubd  %xmm2,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pmuludq %xmm2,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm4
paddd  %xmm3,%xmm4
movdqa -0x20(%rsp),%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
psubd  %xmm2,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm5
pmuludq %xmm2,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm3
paddd  %xmm4,%xmm3
paddd  %xmm1,%xmm3
movdqa -0x10(%rsp),%xmm1
psubd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm2
pmuludq %xmm1,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm1
pmuludq %xmm2,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%eax
pop    %rcx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @totalHammingDistance(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca [32 x i32]
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%10 = bitcast [32 x i32]* %5 to i8*
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %6
br label %11
11: ; preds = %37, %2
%12 = load i32, i32* %6
%13 = load i32, i32* %4
%14 = icmp slt i32 %12, %13
br i1 %14, label %15, label %40
15: ; preds = %11
store i32 0, i32* %8
%16 = load i32*, i32** %3
%17 = load i32, i32* %6
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
store i32 %20, i32* %9
br label %21
21: ; preds = %24, %15
%22 = load i32, i32* %9
%23 = icmp ne i32 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %36
24: ; preds = %21
%25 = load i32, i32* %9
%26 = and i32 %25, 1
%27 = load i32, i32* %8
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %5, i64 0, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = add nsw i32 %30, %26
store i32 %31, i32* %29
%32 = load i32, i32* %9
%33 = ashr i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %9
%34 = load i32, i32* %8
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %8
br label %21
36: ; preds = %21
br label %37
37: ; preds = %36
%38 = load i32, i32* %6
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %6
br label %11
40: ; preds = %11
store i32 0, i32* %6
br label %41
41: ; preds = %58, %40
%42 = load i32, i32* %6
%43 = icmp slt i32 %42, 32
br i1 %43, label %44, label %61
44: ; preds = %41
%45 = load i32, i32* %6
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %5, i64 0, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = load i32, i32* %4
%50 = load i32, i32* %6
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %5, i64 0, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = sub nsw i32 %49, %53
%55 = mul nsw i32 %48, %54
%56 = load i32, i32* %7
%57 = add nsw i32 %56, %55
store i32 %57, i32* %7
br label %58
58: ; preds = %44
%59 = load i32, i32* %6
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %6
br label %41
61: ; preds = %41
%62 = load i32, i32* %7
ret i32 %62
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @totalHammingDistance(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = alloca [32 x i32]
%4 = bitcast [32 x i32]* %3 to i8*
%5 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %5, label %6, label %8
6: ; preds = %2
%7 = zext i32 %1 to i64
br label %58
8: ; preds = %73, %2
%9 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %1, i64 0
%10 = shufflevector <4 x i32> %9, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%11 = bitcast [32 x i32]* %3 to <4 x i32>*
%12 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %11
%13 = sub nsw <4 x i32> %10, %12
%14 = mul nsw <4 x i32> %13, %12
%15 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 4
%16 = bitcast i32* %15 to <4 x i32>*
%17 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %16
%18 = sub nsw <4 x i32> %10, %17
%19 = mul nsw <4 x i32> %18, %17
%20 = add <4 x i32> %19, %14
%21 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 8
%22 = bitcast i32* %21 to <4 x i32>*
%23 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %22
%24 = sub nsw <4 x i32> %10, %23
%25 = mul nsw <4 x i32> %24, %23
%26 = add <4 x i32> %25, %20
%27 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 12
%28 = bitcast i32* %27 to <4 x i32>*
%29 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %28
%30 = sub nsw <4 x i32> %10, %29
%31 = mul nsw <4 x i32> %30, %29
%32 = add <4 x i32> %31, %26
%33 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 16
%34 = bitcast i32* %33 to <4 x i32>*
%35 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %34
%36 = sub nsw <4 x i32> %10, %35
%37 = mul nsw <4 x i32> %36, %35
%38 = add <4 x i32> %37, %32
%39 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 20
%40 = bitcast i32* %39 to <4 x i32>*
%41 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %40
%42 = sub nsw <4 x i32> %10, %41
%43 = mul nsw <4 x i32> %42, %41
%44 = add <4 x i32> %43, %38
%45 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 24
%46 = bitcast i32* %45 to <4 x i32>*
%47 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %46
%48 = sub nsw <4 x i32> %10, %47
%49 = mul nsw <4 x i32> %48, %47
%50 = add <4 x i32> %49, %44
%51 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 28
%52 = bitcast i32* %51 to <4 x i32>*
%53 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %52
%54 = sub nsw <4 x i32> %10, %53
%55 = mul nsw <4 x i32> %54, %53
%56 = add <4 x i32> %55, %50
%57 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %56)
ret i32 %57
58: ; preds = %6, %73
%59 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %74, %73 ]
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = icmp eq i32 %61, 0
br i1 %62, label %73, label %63
63: ; preds = %58, %63
%64 = phi i64 [ %71, %63 ], [ 0, %58 ]
%65 = phi i32 [ %70, %63 ], [ %61, %58 ]
%66 = and i32 %65, 1
%67 = getelementptr inbounds [32 x i32], [32 x i32]* %3, i64 0, i64 %64
%68 = load i32, i32* %67
%69 = add nsw i32 %68, %66
store i32 %69, i32* %67
%70 = ashr i32 %65, 1
%71 = add nuw i64 %64, 1
%72 = icmp ult i32 %65, 2
br i1 %72, label %73, label %63
73: ; preds = %63, %58
%74 = add nuw nsw i64 %59, 1
%75 = icmp eq i64 %74, %7
br i1 %75, label %8, label %58
}