unsigned int ipv4_checksum(unsigned short *buf, int shorts) {
  int i;
  unsigned int sum;
  sum = 0;
  for (i = 0; i < shorts; ++i)
    sum += buf[i];
  sum = (sum >> 16) + (sum & 0xffff);
  sum += (sum >> 16);
  return (~sum & 0xffff);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<ipv4_checksum>:
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    1145 <ipv4_checksum+0x45>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movzwl (%rax,%rcx,2),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1119 <ipv4_checksum+0x19>
mov    -0x14(%rbp),%eax
shr    $0x10,%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
and    $0xffff,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
shr    $0x10,%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
xor    $0xffffffff,%eax
and    $0xffff,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<ipv4_checksum>:
test   %esi,%esi
jle    1114 <ipv4_checksum+0x14>
mov    %esi,%eax
cmp    $0x8,%esi
jae    111b <ipv4_checksum+0x1b>
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
jmp    11e0 <ipv4_checksum+0xe0>
xor    %edx,%edx
jmp    11ef <ipv4_checksum+0xef>
mov    %eax,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
lea    -0x8(%rcx),%rdx
mov    %rdx,%r8
shr    $0x3,%r8
add    $0x1,%r8
test   %rdx,%rdx
je     1206 <ipv4_checksum+0x106>
mov    %r8,%rdx
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
pxor   %xmm2,%xmm2
xor    %esi,%esi
pxor   %xmm0,%xmm0
pxor   %xmm1,%xmm1
nopl   (%rax)
movq   (%rdi,%rsi,2),%xmm3
movq   0x8(%rdi,%rsi,2),%xmm4
punpcklwd %xmm2,%xmm3
paddd  %xmm0,%xmm3
punpcklwd %xmm2,%xmm4
paddd  %xmm1,%xmm4
movq   0x10(%rdi,%rsi,2),%xmm0
movq   0x18(%rdi,%rsi,2),%xmm1
punpcklwd %xmm2,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm0
punpcklwd %xmm2,%xmm1
paddd  %xmm4,%xmm1
add    $0x10,%rsi
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    1150 <ipv4_checksum+0x50>
test   $0x1,%r8b
je     11b6 <ipv4_checksum+0xb6>
movq   (%rdi,%rsi,2),%xmm2
movq   0x8(%rdi,%rsi,2),%xmm3
pxor   %xmm4,%xmm4
punpcklwd %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm0
punpcklwd %xmm4,%xmm3
paddd  %xmm3,%xmm1
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%edx
cmp    %rax,%rcx
je     11ef <ipv4_checksum+0xef>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movzwl (%rdi,%rcx,2),%esi
add    %esi,%edx
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jne    11e0 <ipv4_checksum+0xe0>
mov    %edx,%eax
shr    $0x10,%eax
movzwl %dx,%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,%eax
shr    $0x10,%eax
add    %ecx,%eax
not    %eax
movzwl %ax,%eax
ret
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %esi,%esi
pxor   %xmm1,%xmm1
test   $0x1,%r8b
jne    1197 <ipv4_checksum+0x97>
jmp    11b6 <ipv4_checksum+0xb6>

LLVM IR (-O0):
define i32 @ipv4_checksum(i16* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i16*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
store i16* %0, i16** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %5
br label %7
7: ; preds = %20, %2
%8 = load i32, i32* %5
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp slt i32 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %23
11: ; preds = %7
%12 = load i16*, i16** %3
%13 = load i32, i32* %5
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i16, i16* %12, i64 %14
%16 = load i16, i16* %15
%17 = zext i16 %16 to i32
%18 = load i32, i32* %6
%19 = add i32 %18, %17
store i32 %19, i32* %6
br label %20
20: ; preds = %11
%21 = load i32, i32* %5
%22 = add nsw i32 %21, 1
store i32 %22, i32* %5
br label %7
23: ; preds = %7
%24 = load i32, i32* %6
%25 = lshr i32 %24, 16
%26 = load i32, i32* %6
%27 = and i32 %26, 65535
%28 = add i32 %25, %27
store i32 %28, i32* %6
%29 = load i32, i32* %6
%30 = lshr i32 %29, 16
%31 = load i32, i32* %6
%32 = add i32 %31, %30
store i32 %32, i32* %6
%33 = load i32, i32* %6
%34 = xor i32 %33, -1
%35 = and i32 %34, 65535
ret i32 %35
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @ipv4_checksum(i16* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %81
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %6, label %69, label %7
7: ; preds = %4
%8 = and i64 %5, 4294967288
%9 = add nsw i64 %8, -8
%10 = lshr exact i64 %9, 3
%11 = add nuw nsw i64 %10, 1
%12 = and i64 %11, 1
%13 = icmp eq i64 %9, 0
br i1 %13, label %45, label %14
14: ; preds = %7
%15 = and i64 %11, 4611686018427387902
br label %16
16: ; preds = %16, %14
%17 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %42, %16 ]
%18 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %14 ], [ %40, %16 ]
%19 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %14 ], [ %41, %16 ]
%20 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %43, %16 ]
%21 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %17
%22 = bitcast i16* %21 to <4 x i16>*
%23 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %22
%24 = getelementptr inbounds i16, i16* %21, i64 4
%25 = bitcast i16* %24 to <4 x i16>*
%26 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %25
%27 = zext <4 x i16> %23 to <4 x i32>
%28 = zext <4 x i16> %26 to <4 x i32>
%29 = add <4 x i32> %18, %27
%30 = add <4 x i32> %19, %28
%31 = or i64 %17, 8
%32 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %31
%33 = bitcast i16* %32 to <4 x i16>*
%34 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %33
%35 = getelementptr inbounds i16, i16* %32, i64 4
%36 = bitcast i16* %35 to <4 x i16>*
%37 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %36
%38 = zext <4 x i16> %34 to <4 x i32>
%39 = zext <4 x i16> %37 to <4 x i32>
%40 = add <4 x i32> %29, %38
%41 = add <4 x i32> %30, %39
%42 = add nuw i64 %17, 16
%43 = add i64 %20, 2
%44 = icmp eq i64 %43, %15
br i1 %44, label %45, label %16
45: ; preds = %16, %7
%46 = phi <4 x i32> [ undef, %7 ], [ %40, %16 ]
%47 = phi <4 x i32> [ undef, %7 ], [ %41, %16 ]
%48 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %42, %16 ]
%49 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %7 ], [ %40, %16 ]
%50 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %7 ], [ %41, %16 ]
%51 = icmp eq i64 %12, 0
br i1 %51, label %63, label %52
52: ; preds = %45
%53 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %48
%54 = bitcast i16* %53 to <4 x i16>*
%55 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %54
%56 = getelementptr inbounds i16, i16* %53, i64 4
%57 = bitcast i16* %56 to <4 x i16>*
%58 = load <4 x i16>, <4 x i16>* %57
%59 = zext <4 x i16> %55 to <4 x i32>
%60 = zext <4 x i16> %58 to <4 x i32>
%61 = add <4 x i32> %49, %59
%62 = add <4 x i32> %50, %60
br label %63
63: ; preds = %45, %52
%64 = phi <4 x i32> [ %46, %45 ], [ %61, %52 ]
%65 = phi <4 x i32> [ %47, %45 ], [ %62, %52 ]
%66 = add <4 x i32> %65, %64
%67 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %66)
%68 = icmp eq i64 %8, %5
br i1 %68, label %81, label %69
69: ; preds = %4, %63
%70 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %8, %63 ]
%71 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %67, %63 ]
br label %72
72: ; preds = %69, %72
%73 = phi i64 [ %79, %72 ], [ %70, %69 ]
%74 = phi i32 [ %78, %72 ], [ %71, %69 ]
%75 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %73
%76 = load i16, i16* %75
%77 = zext i16 %76 to i32
%78 = add i32 %74, %77
%79 = add nuw nsw i64 %73, 1
%80 = icmp eq i64 %79, %5
br i1 %80, label %81, label %72
81: ; preds = %72, %63, %2
%82 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %67, %63 ], [ %78, %72 ]
%83 = lshr i32 %82, 16
%84 = and i32 %82, 65535
%85 = add nuw nsw i32 %83, %84
%86 = lshr i32 %85, 16
%87 = add nuw nsw i32 %86, %85
%88 = and i32 %87, 65535
%89 = xor i32 %88, 65535
ret i32 %89
}