unsigned long long pack_ieee754(long double f, unsigned int bits,
                                unsigned int expbits) {
  long double fnorm;
  int shift;
  long long sign;
  long long exp;
  long long significand;
  unsigned int significandbits = bits - expbits - 1;
  if (f == 0.0) {
    return 0;
  }
  if (f < 0) {
    sign = 1;
    fnorm = -f;
  } else {
    sign = 0;
    fnorm = f;
  }
  shift = 0;
  while (fnorm >= 2.0) {
    fnorm /= 2.0;
    shift++;
  }
  while (fnorm < 1.0) {
    fnorm *= 2.0;
    shift--;
  }
  fnorm = fnorm - 1.0;
  significand = (long long)(fnorm * ((1LL << significandbits) + 0.5F));
  exp = shift + ((1LL << (expbits - 1)) - 1);
  return (sign << (bits - 1U)) | (exp << (bits - expbits - 1U)) | significand;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<pack_ieee754>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
fldt   0x10(%rbp)
fstpt  -0x20(%rbp)
mov    %edi,-0x24(%rbp)
mov    %esi,-0x28(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%eax
not    %eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x64(%rbp)
fldt   -0x20(%rbp)
fldz
fxch   %st(1)
fucomip %st(1),%st
fstp   %st(0)
jne    1146 <pack_ieee754+0x46>
jp     1146 <pack_ieee754+0x46>
jmp    1139 <pack_ieee754+0x39>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    1290 <pack_ieee754+0x190>
fldt   -0x20(%rbp)
fldz
fucomip %st(1),%st
fstp   %st(0)
jbe    116f <pack_ieee754+0x6f>
jmp    115a <pack_ieee754+0x5a>
movq   $0x1,-0x50(%rbp)
fldt   -0x20(%rbp)
fchs
fstpt  -0x40(%rbp)
jmp    117d <pack_ieee754+0x7d>
movq   $0x0,-0x50(%rbp)
fldt   -0x20(%rbp)
fstpt  -0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
fldt   -0x40(%rbp)
flds   0xe73(%rip)
fxch   %st(1)
fucomip %st(1),%st
fstp   %st(0)
jb     11ba <pack_ieee754+0xba>
jmp    119e <pack_ieee754+0x9e>
fldt   -0x40(%rbp)
flds   0xe59(%rip)
fdivrp %st,%st(1)
fstpt  -0x40(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    1184 <pack_ieee754+0x84>
jmp    11bf <pack_ieee754+0xbf>
fldt   -0x40(%rbp)
fld1
fucomip %st(1),%st
fstp   %st(0)
jbe    11e9 <pack_ieee754+0xe9>
jmp    11d3 <pack_ieee754+0xd3>
fldt   -0x40(%rbp)
fadd   %st,%st(0)
fstpt  -0x40(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    11bf <pack_ieee754+0xbf>
fldt   -0x40(%rbp)
fld1
fchs
faddp  %st,%st(1)
fstpt  -0x40(%rbp)
fldt   -0x40(%rbp)
mov    -0x64(%rbp),%cl
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%rax
cvtsi2ss %rax,%xmm0
movss  0xdf4(%rip),%xmm1
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x74(%rbp)
flds   -0x74(%rbp)
fmulp  %st,%st(1)
fnstcw -0x76(%rbp)
movzwl -0x76(%rbp),%eax
or     $0xc00,%eax
mov    %ax,-0x78(%rbp)
fldcw  -0x78(%rbp)
fistpll -0x70(%rbp)
fldcw  -0x76(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
movslq -0x44(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
sub    $0x1,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
shl    %cl,%rax
mov    -0x58(%rbp),%rdx
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    -0x28(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
or     %rcx,%rax
or     -0x60(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<pack_ieee754>:
fldt   0x8(%rsp)
xor    %eax,%eax
fldz
fxch   %st(1)
fucomi %st(1),%st
jne    1115 <pack_ieee754+0x15>
jp     1115 <pack_ieee754+0x15>
fstp   %st(0)
fstp   %st(0)
ret
mov    %esi,%r9d
not    %r9d
xor    %r8d,%r8d
fxch   %st(1)
fucomip %st(1),%st
fld    %st(0)
fchs
fxch   %st(1)
fcmovnbe %st(1),%st
fstp   %st(1)
seta   %r8b
flds   0xeca(%rip)
fxch   %st(1)
fucomi %st(1),%st
fstp   %st(1)
jae    1142 <pack_ieee754+0x42>
fldz
jmp    1161 <pack_ieee754+0x61>
xor    %eax,%eax
flds   0xeb6(%rip)
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
fxch   %st(1)
fmuls  0xeac(%rip)
add    $0x1,%eax
fucomi %st(1),%st
fxch   %st(1)
jae    1150 <pack_ieee754+0x50>
fstp   %st(0)
add    %edi,%r9d
fld1
fucomip %st(1),%st
jbe    117f <pack_ieee754+0x7f>
fld1
xchg   %ax,%ax
fxch   %st(1)
fadd   %st,%st(0)
add    $0xffffffff,%eax
fxch   %st(1)
fucomi %st(1),%st
ja     1170 <pack_ieee754+0x70>
jmp    1181 <pack_ieee754+0x81>
fldz
fstp   %st(0)
mov    $0x1,%edx
mov    %r9d,%ecx
shl    %cl,%rdx
cvtsi2ss %rdx,%xmm0
fld1
fchs
addss  0xe65(%rip),%xmm0
faddp  %st,%st(1)
movss  %xmm0,-0xc(%rsp)
fmuls  -0xc(%rsp)
fnstcw -0x10(%rsp)
movzwl -0x10(%rsp),%ecx
or     $0xc00,%ecx
mov    %cx,-0xe(%rsp)
fldcw  -0xe(%rsp)
fistpll -0x8(%rsp)
fldcw  -0x10(%rsp)
movslq %eax,%rdx
add    $0xff,%sil
mov    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %esi,%ecx
shl    %cl,%rax
not    %rax
add    $0xff,%dil
mov    %edi,%ecx
shl    %cl,%r8
add    %rdx,%rax
mov    %r9d,%ecx
shl    %cl,%rax
or     %r8,%rax
or     -0x8(%rsp),%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @pack_ieee754(x86_fp80 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca x86_fp80
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca x86_fp80
%9 = alloca i32
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
%13 = alloca i32
store x86_fp80 %0, x86_fp80* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%14 = load i32, i32* %6
%15 = load i32, i32* %7
%16 = sub i32 %14, %15
%17 = sub i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %13
%18 = load x86_fp80, x86_fp80* %5
%19 = fcmp oeq x86_fp80 %18, 0xK00000000000000000000
br i1 %19, label %20, label %21
20: ; preds = %3
store i64 0, i64* %4
br label %82
21: ; preds = %3
%22 = load x86_fp80, x86_fp80* %5
%23 = fcmp olt x86_fp80 %22, 0xK00000000000000000000
br i1 %23, label %24, label %27
24: ; preds = %21
store i64 1, i64* %10
%25 = load x86_fp80, x86_fp80* %5
%26 = fneg x86_fp80 %25
store x86_fp80 %26, x86_fp80* %8
br label %29
27: ; preds = %21
store i64 0, i64* %10
%28 = load x86_fp80, x86_fp80* %5
store x86_fp80 %28, x86_fp80* %8
br label %29
29: ; preds = %27, %24
store i32 0, i32* %9
br label %30
30: ; preds = %33, %29
%31 = load x86_fp80, x86_fp80* %8
%32 = fcmp oge x86_fp80 %31, 0xK40008000000000000000
br i1 %32, label %33, label %38
33: ; preds = %30
%34 = load x86_fp80, x86_fp80* %8
%35 = fdiv x86_fp80 %34, 0xK40008000000000000000
store x86_fp80 %35, x86_fp80* %8
%36 = load i32, i32* %9
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %9
br label %30
38: ; preds = %30
br label %39
39: ; preds = %42, %38
%40 = load x86_fp80, x86_fp80* %8
%41 = fcmp olt x86_fp80 %40, 0xK3FFF8000000000000000
br i1 %41, label %42, label %47
42: ; preds = %39
%43 = load x86_fp80, x86_fp80* %8
%44 = fmul x86_fp80 %43, 0xK40008000000000000000
store x86_fp80 %44, x86_fp80* %8
%45 = load i32, i32* %9
%46 = add nsw i32 %45, -1
store i32 %46, i32* %9
br label %39
47: ; preds = %39
%48 = load x86_fp80, x86_fp80* %8
%49 = fsub x86_fp80 %48, 0xK3FFF8000000000000000
store x86_fp80 %49, x86_fp80* %8
%50 = load x86_fp80, x86_fp80* %8
%51 = load i32, i32* %13
%52 = zext i32 %51 to i64
%53 = shl i64 1, %52
%54 = sitofp i64 %53 to float
%55 = fadd float %54, 5.000000e-01
%56 = fpext float %55 to x86_fp80
%57 = fmul x86_fp80 %50, %56
%58 = fptosi x86_fp80 %57 to i64
store i64 %58, i64* %12
%59 = load i32, i32* %9
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = load i32, i32* %7
%62 = sub i32 %61, 1
%63 = zext i32 %62 to i64
%64 = shl i64 1, %63
%65 = sub nsw i64 %64, 1
%66 = add nsw i64 %60, %65
store i64 %66, i64* %11
%67 = load i64, i64* %10
%68 = load i32, i32* %6
%69 = sub i32 %68, 1
%70 = zext i32 %69 to i64
%71 = shl i64 %67, %70
%72 = load i64, i64* %11
%73 = load i32, i32* %6
%74 = load i32, i32* %7
%75 = sub i32 %73, %74
%76 = sub i32 %75, 1
%77 = zext i32 %76 to i64
%78 = shl i64 %72, %77
%79 = or i64 %71, %78
%80 = load i64, i64* %12
%81 = or i64 %79, %80
store i64 %81, i64* %4
br label %82
82: ; preds = %47, %20
%83 = load i64, i64* %4
ret i64 %83
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @pack_ieee754(x86_fp80 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = xor i32 %2, -1
%5 = add i32 %4, %1
%6 = fcmp oeq x86_fp80 %0, 0xK00000000000000000000
br i1 %6, label %52, label %7
7: ; preds = %3
%8 = fcmp olt x86_fp80 %0, 0xK00000000000000000000
%9 = fneg x86_fp80 %0
%10 = zext i1 %8 to i64
%11 = select i1 %8, x86_fp80 %9, x86_fp80 %0
%12 = fcmp ult x86_fp80 %11, 0xK40008000000000000000
br i1 %12, label %13, label %17
13: ; preds = %17, %7
%14 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %21, %17 ]
%15 = phi x86_fp80 [ %11, %7 ], [ %20, %17 ]
%16 = fcmp olt x86_fp80 %15, 0xK3FFF8000000000000000
br i1 %16, label %23, label %29
17: ; preds = %7, %17
%18 = phi x86_fp80 [ %20, %17 ], [ %11, %7 ]
%19 = phi i32 [ %21, %17 ], [ 0, %7 ]
%20 = fmul x86_fp80 %18, 0xK3FFE8000000000000000
%21 = add nuw nsw i32 %19, 1
%22 = fcmp ult x86_fp80 %20, 0xK40008000000000000000
br i1 %22, label %13, label %17
23: ; preds = %13, %23
%24 = phi x86_fp80 [ %26, %23 ], [ %15, %13 ]
%25 = phi i32 [ %27, %23 ], [ %14, %13 ]
%26 = fmul x86_fp80 %24, 0xK40008000000000000000
%27 = add nsw i32 %25, -1
%28 = fcmp olt x86_fp80 %26, 0xK3FFF8000000000000000
br i1 %28, label %23, label %29
29: ; preds = %23, %13
%30 = phi i32 [ %14, %13 ], [ %27, %23 ]
%31 = phi x86_fp80 [ %15, %13 ], [ %26, %23 ]
%32 = fadd x86_fp80 %31, 0xKBFFF8000000000000000
%33 = zext i32 %5 to i64
%34 = shl nuw i64 1, %33
%35 = sitofp i64 %34 to float
%36 = fadd float %35, 5.000000e-01
%37 = fpext float %36 to x86_fp80
%38 = fmul x86_fp80 %32, %37
%39 = fptosi x86_fp80 %38 to i64
%40 = sext i32 %30 to i64
%41 = add i32 %2, -1
%42 = zext i32 %41 to i64
%43 = shl nsw i64 -1, %42
%44 = xor i64 %43, -1
%45 = add nsw i64 %40, %44
%46 = add i32 %1, -1
%47 = zext i32 %46 to i64
%48 = shl i64 %10, %47
%49 = shl i64 %45, %33
%50 = or i64 %49, %48
%51 = or i64 %50, %39
br label %52
52: ; preds = %3, %29
%53 = phi i64 [ %51, %29 ], [ 0, %3 ]
ret i64 %53
}