#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */
typedef int uint64_t;
struct random_data {
  int dummy;
};
typedef int int32_t;

/* Variables and functions */
int modular_exponentiation(int, int, int);
int modular_multiplication(int, int, int);
int /*<<< orphan*/ random_r(struct random_data *, int *);
bool is_probably_prime(uint64_t n, struct random_data *r_data) {
  uint64_t r = 0;
  uint64_t d = n - 1;
  while (d % 2 == 0) {
    d /= 2;
    r++;
  }
  int32_t random_low, random_high;
  random_r(r_data, &random_low);
  random_r(r_data, &random_high);
  uint64_t random = ((uint64_t)(random_high) << 32) | random_low;
  uint64_t x = modular_exponentiation(random % (n - 3) + 2, d, n);
  if (x == 1 || x == n - 1)
    return true;
  for (uint64_t i = 0; i < r - 1; i++) {
    x = modular_multiplication(x, x, n);
    if (x == 1)
      return false;
    else if (x == n - 1)
      return true;
  }
  return false;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<is_probably_prime>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x0,%edx
jne    117f <is_probably_prime+0x4f>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    114f <is_probably_prime+0x1f>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
lea    -0x1c(%rbp),%rsi
call   1040 <random_r@plt>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
lea    -0x20(%rbp),%rsi
call   1040 <random_r@plt>
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    $0x20,%ecx
shl    %cl,%eax
or     -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,%edi
add    $0x2,%edi
mov    -0x18(%rbp),%esi
mov    -0x8(%rbp),%edx
call   1050 <modular_exponentiation@plt>
mov    %eax,-0x28(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x28(%rbp)
je     11e3 <is_probably_prime+0xb3>
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jne    11ef <is_probably_prime+0xbf>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    126a <is_probably_prime+0x13a>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1263 <is_probably_prime+0x133>
mov    -0x28(%rbp),%edi
mov    -0x28(%rbp),%esi
mov    -0x8(%rbp),%edx
call   1030 <modular_multiplication@plt>
mov    %eax,-0x28(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x28(%rbp)
jne    122e <is_probably_prime+0xfe>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    126a <is_probably_prime+0x13a>
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jne    124b <is_probably_prime+0x11b>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    126a <is_probably_prime+0x13a>
jmp    1250 <is_probably_prime+0x120>
jmp    1255 <is_probably_prime+0x125>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11f6 <is_probably_prime+0xc6>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<is_probably_prime>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x10,%rsp
mov    %rsi,%r14
mov    %edi,%r15d
lea    -0x1(%r15),%r12d
xor    %ebx,%ebx
mov    %r12d,%ebp
test   $0x1,%r12b
jne    1172 <is_probably_prime+0x42>
xor    %ebx,%ebx
mov    %r12d,%eax
mov    %r12d,%ebp
nopl   0x0(%rax)
shr    $0x1f,%ebp
add    %eax,%ebp
sar    %ebp
add    $0x1,%ebx
mov    %ebp,%eax
test   $0x1,%bpl
je     1160 <is_probably_prime+0x30>
lea    0xc(%rsp),%rsi
mov    %r14,%rdi
call   1040 <random_r@plt>
lea    0x8(%rsp),%rsi
mov    %r14,%rdi
call   1040 <random_r@plt>
mov    %ebp,%esi
mov    %r15d,%edx
call   1050 <modular_exponentiation@plt>
mov    $0x1,%ebp
cmp    $0x1,%eax
je     11cd <is_probably_prime+0x9d>
cmp    %r12d,%eax
je     11cd <is_probably_prime+0x9d>
cmp    $0x2,%ebx
jl     11cb <is_probably_prime+0x9b>
add    $0xffffffff,%ebx
nopl   (%rax)
mov    %eax,%edi
mov    %eax,%esi
mov    %r15d,%edx
call   1030 <modular_multiplication@plt>
cmp    $0x1,%eax
je     11cb <is_probably_prime+0x9b>
cmp    %r12d,%eax
je     11cd <is_probably_prime+0x9d>
add    $0xffffffff,%ebx
jne    11b0 <is_probably_prime+0x80>
xor    %ebp,%ebp
mov    %ebp,%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
%struct.random_data = type { i32 }
define i32 @is_probably_prime(i32 %0, %struct.random_data* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca %struct.random_data*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store %struct.random_data* %1, %struct.random_data** %5
store i32 0, i32* %6
%13 = load i32, i32* %4
%14 = sub nsw i32 %13, 1
store i32 %14, i32* %7
br label %15
15: ; preds = %19, %2
%16 = load i32, i32* %7
%17 = srem i32 %16, 2
%18 = icmp eq i32 %17, 0
br i1 %18, label %19, label %24
19: ; preds = %15
%20 = load i32, i32* %7
%21 = sdiv i32 %20, 2
store i32 %21, i32* %7
%22 = load i32, i32* %6
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %6
br label %15
24: ; preds = %15
%25 = load %struct.random_data*, %struct.random_data** %5
%26 = call i32 @random_r(%struct.random_data* %25, i32* %8)
%27 = load %struct.random_data*, %struct.random_data** %5
%28 = call i32 @random_r(%struct.random_data* %27, i32* %9)
%29 = load i32, i32* %9
%30 = shl i32 %29, 32
%31 = load i32, i32* %8
%32 = or i32 %30, %31
store i32 %32, i32* %10
%33 = load i32, i32* %10
%34 = load i32, i32* %4
%35 = sub nsw i32 %34, 3
%36 = srem i32 %33, %35
%37 = add nsw i32 %36, 2
%38 = load i32, i32* %7
%39 = load i32, i32* %4
%40 = call i32 @modular_exponentiation(i32 %37, i32 %38, i32 %39)
store i32 %40, i32* %11
%41 = load i32, i32* %11
%42 = icmp eq i32 %41, 1
br i1 %42, label %48, label %43
43: ; preds = %24
%44 = load i32, i32* %11
%45 = load i32, i32* %4
%46 = sub nsw i32 %45, 1
%47 = icmp eq i32 %44, %46
br i1 %47, label %48, label %49
48: ; preds = %43, %24
store i32 1, i32* %3
br label %75
49: ; preds = %43
store i32 0, i32* %12
br label %50
50: ; preds = %71, %49
%51 = load i32, i32* %12
%52 = load i32, i32* %6
%53 = sub nsw i32 %52, 1
%54 = icmp slt i32 %51, %53
br i1 %54, label %55, label %74
55: ; preds = %50
%56 = load i32, i32* %11
%57 = load i32, i32* %11
%58 = load i32, i32* %4
%59 = call i32 @modular_multiplication(i32 %56, i32 %57, i32 %58)
store i32 %59, i32* %11
%60 = load i32, i32* %11
%61 = icmp eq i32 %60, 1
br i1 %61, label %62, label %63
62: ; preds = %55
store i32 0, i32* %3
br label %75
63: ; preds = %55
%64 = load i32, i32* %11
%65 = load i32, i32* %4
%66 = sub nsw i32 %65, 1
%67 = icmp eq i32 %64, %66
br i1 %67, label %68, label %69
68: ; preds = %63
store i32 1, i32* %3
br label %75
69: ; preds = %63
br label %70
70: ; preds = %69
br label %71
71: ; preds = %70
%72 = load i32, i32* %12
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %12
br label %50
74: ; preds = %50
store i32 0, i32* %3
br label %75
75: ; preds = %74, %68, %62, %48
%76 = load i32, i32* %3
ret i32 %76
}

LLVM IR (-O2):
%struct.random_data = type { i32 }
define i32 @is_probably_prime(i32 %0, %struct.random_data* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = add nsw i32 %0, -1
%6 = and i32 %5, 1
%7 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %7, label %8, label %15
8: ; preds = %2, %8
%9 = phi i32 [ %11, %8 ], [ %5, %2 ]
%10 = phi i32 [ %12, %8 ], [ 0, %2 ]
%11 = sdiv i32 %9, 2
%12 = add nuw nsw i32 %10, 1
%13 = and i32 %11, 1
%14 = icmp eq i32 %13, 0
br i1 %14, label %8, label %15
15: ; preds = %8, %2
%16 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %12, %8 ]
%17 = phi i32 [ %5, %2 ], [ %11, %8 ]
%18 = bitcast i32* %3 to i8*
%19 = bitcast i32* %4 to i8*
%20 = call i32 @random_r(%struct.random_data* %1, i32* %3)
%21 = call i32 @random_r(%struct.random_data* %1, i32* %4)
%22 = call i32 @modular_exponentiation(i32 poison, i32 %17, i32 %0)
%23 = icmp eq i32 %22, 1
%24 = icmp eq i32 %22, %5
%25 = select i1 %23, i1 true, i1 %24
br i1 %25, label %39, label %26
26: ; preds = %15
%27 = add i32 %16, -1
%28 = icmp sgt i32 %16, 1
br i1 %28, label %31, label %39
29: ; preds = %36
%30 = icmp eq i32 %38, %27
br i1 %30, label %39, label %31
31: ; preds = %26, %29
%32 = phi i32 [ %38, %29 ], [ 0, %26 ]
%33 = phi i32 [ %34, %29 ], [ %22, %26 ]
%34 = call i32 @modular_multiplication(i32 %33, i32 %33, i32 %0)
%35 = icmp eq i32 %34, 1
br i1 %35, label %39, label %36
36: ; preds = %31
%37 = icmp eq i32 %34, %5
%38 = add nuw nsw i32 %32, 1
br i1 %37, label %39, label %29
39: ; preds = %29, %31, %36, %26, %15
%40 = phi i32 [ 1, %15 ], [ 0, %26 ], [ 0, %29 ], [ 0, %31 ], [ 1, %36 ]
ret i32 %40
}