void a3_to_a4(unsigned char *a4, unsigned char *a3) {
  a4[0] = (a3[0] & 0xfc) >> 2;
  a4[1] = ((a3[0] & 0x03) << 4) + ((a3[1] & 0xf0) >> 4);
  a4[2] = ((a3[1] & 0x0f) << 2) + ((a3[2] & 0xc0) >> 6);
  a4[3] = (a3[2] & 0x3f);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<a3_to_a4>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
and    $0xfc,%eax
sar    $0x2,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movzbl (%rax),%eax
and    $0x3,%eax
shl    $0x4,%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movzbl 0x1(%rcx),%ecx
and    $0xf0,%ecx
sar    $0x4,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %cl,0x1(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movzbl 0x1(%rax),%eax
and    $0xf,%eax
shl    $0x2,%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movzbl 0x2(%rcx),%ecx
and    $0xc0,%ecx
sar    $0x6,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %cl,0x2(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movzbl 0x2(%rax),%eax
and    $0x3f,%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %cl,0x3(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<a3_to_a4>:
mov    (%rsi),%al
shr    $0x2,%al
mov    %al,(%rdi)
mov    (%rsi),%al
mov    0x1(%rsi),%cl
shr    $0x4,%cl
shl    $0x4,%al
or     %cl,%al
and    $0x3f,%al
mov    %al,0x1(%rdi)
mov    0x1(%rsi),%al
mov    0x2(%rsi),%cl
shr    $0x6,%cl
shl    $0x2,%al
or     %cl,%al
and    $0x3f,%al
mov    %al,0x2(%rdi)
mov    0x2(%rsi),%al
and    $0x3f,%al
mov    %al,0x3(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @a3_to_a4(i8* %0, i8* %1) {
%3 = alloca i8*
%4 = alloca i8*
store i8* %0, i8** %3
store i8* %1, i8** %4
%5 = load i8*, i8** %4
%6 = getelementptr inbounds i8, i8* %5, i64 0
%7 = load i8, i8* %6
%8 = zext i8 %7 to i32
%9 = and i32 %8, 252
%10 = ashr i32 %9, 2
%11 = trunc i32 %10 to i8
%12 = load i8*, i8** %3
%13 = getelementptr inbounds i8, i8* %12, i64 0
store i8 %11, i8* %13
%14 = load i8*, i8** %4
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %14, i64 0
%16 = load i8, i8* %15
%17 = zext i8 %16 to i32
%18 = and i32 %17, 3
%19 = shl i32 %18, 4
%20 = load i8*, i8** %4
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %20, i64 1
%22 = load i8, i8* %21
%23 = zext i8 %22 to i32
%24 = and i32 %23, 240
%25 = ashr i32 %24, 4
%26 = add nsw i32 %19, %25
%27 = trunc i32 %26 to i8
%28 = load i8*, i8** %3
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %28, i64 1
store i8 %27, i8* %29
%30 = load i8*, i8** %4
%31 = getelementptr inbounds i8, i8* %30, i64 1
%32 = load i8, i8* %31
%33 = zext i8 %32 to i32
%34 = and i32 %33, 15
%35 = shl i32 %34, 2
%36 = load i8*, i8** %4
%37 = getelementptr inbounds i8, i8* %36, i64 2
%38 = load i8, i8* %37
%39 = zext i8 %38 to i32
%40 = and i32 %39, 192
%41 = ashr i32 %40, 6
%42 = add nsw i32 %35, %41
%43 = trunc i32 %42 to i8
%44 = load i8*, i8** %3
%45 = getelementptr inbounds i8, i8* %44, i64 2
store i8 %43, i8* %45
%46 = load i8*, i8** %4
%47 = getelementptr inbounds i8, i8* %46, i64 2
%48 = load i8, i8* %47
%49 = zext i8 %48 to i32
%50 = and i32 %49, 63
%51 = trunc i32 %50 to i8
%52 = load i8*, i8** %3
%53 = getelementptr inbounds i8, i8* %52, i64 3
store i8 %51, i8* %53
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @a3_to_a4(i8* nocapture writeonly %0, i8* nocapture %1) {
%3 = load i8, i8* %1
%4 = lshr i8 %3, 2
store i8 %4, i8* %0
%5 = load i8, i8* %1
%6 = shl i8 %5, 4
%7 = and i8 %6, 48
%8 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
%9 = load i8, i8* %8
%10 = lshr i8 %9, 4
%11 = or i8 %7, %10
%12 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 1
store i8 %11, i8* %12
%13 = load i8, i8* %8
%14 = shl i8 %13, 2
%15 = and i8 %14, 60
%16 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 2
%17 = load i8, i8* %16
%18 = lshr i8 %17, 6
%19 = or i8 %15, %18
%20 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 2
store i8 %19, i8* %20
%21 = load i8, i8* %16
%22 = and i8 %21, 63
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 3
store i8 %22, i8* %23
ret void
}