#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 int32_t;

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ EXIT_FAILURE;
int /*<<< orphan*/ exit(int /*<<< orphan*/);
scalar_t__ malloc(int);
int find_missing(int32_t *numbers, int size, int bit_id) {
  if (bit_id >= 32 || size <= 0) {
    return 0;
  }
  int32_t *ones = (int32_t *)malloc(1 + (sizeof(int32_t) * size / 2));
  int32_t *zeros = (int32_t *)malloc(1 + (sizeof(int32_t) * size / 2));
  if (ones == NULL || zeros == NULL) {
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  int ones_count = 0;
  int zeros_count = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    bool bit = (numbers[i] & (1 << bit_id)) != 0;
    if (bit) {
      ones[ones_count++] = numbers[i];
    } else {
      zeros[zeros_count++] = numbers[i];
    }
  }
  if (ones_count >= zeros_count) {
    int missing_bit = find_missing(zeros, zeros_count, bit_id + 1);
    return missing_bit << 1;
  } else {
    int missing_bit = find_missing(ones, ones_count, bit_id + 1);
    return (missing_bit << 1) | 1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<find_missing>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x20,-0x18(%rbp)
jge    1156 <find_missing+0x26>
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jg     1162 <find_missing+0x32>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    12b6 <find_missing+0x186>
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
shr    $0x1,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
shr    $0x1,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
je     11ae <find_missing+0x7e>
cmpq   $0x0,-0x28(%rbp)
jne    11bc <find_missing+0x8c>
mov    0x2e2b(%rip),%rax
mov    (%rax),%edi
call   1050 <exit@plt>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1266 <find_missing+0x136>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    %ecx,%eax
cmp    $0x0,%eax
setne  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x38(%rbp)
je     1233 <find_missing+0x103>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1253 <find_missing+0x123>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1258 <find_missing+0x128>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11d1 <find_missing+0xa1>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x30(%rbp),%eax
jl     1295 <find_missing+0x165>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x30(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
call   1030 <find_missing@plt>
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    12b6 <find_missing+0x186>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
mov    -0x2c(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
call   1030 <find_missing@plt>
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
or     $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<find_missing>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
xor    %eax,%eax
test   %esi,%esi
jle    1253 <find_missing+0x123>
mov    %edx,%ebx
cmp    $0x1f,%edx
jg     1253 <find_missing+0x123>
mov    %esi,%r15d
mov    %rdi,%r14
lea    (%r15,%r15,1),%r12d
add    $0x1,%r12d
mov    %r12d,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,%r13
mov    %r12d,%edi
call   1040 <malloc@plt>
test   %r13,%r13
je     1262 <find_missing+0x132>
test   %rax,%rax
je     1262 <find_missing+0x132>
mov    $0x1,%r10d
mov    %ebx,%r11d
mov    %ebx,%ecx
shl    %cl,%r10d
mov    %r15d,%r8d
cmp    $0x1,%r15d
jne    11c0 <find_missing+0x90>
xor    %edi,%edi
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
test   $0x1,%r8b
mov    %r11d,%edx
je     1231 <find_missing+0x101>
mov    (%r14,%rdi,4),%edi
test   %r10d,%edi
je     1222 <find_missing+0xf2>
mov    %ecx,%ebx
add    $0x1,%ecx
mov    %r13,%rbp
jmp    122a <find_missing+0xfa>
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
xor    %edi,%edi
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
jmp    11e7 <find_missing+0xb7>
nop
mov    %esi,%ebp
add    $0x1,%esi
mov    %rax,%rdx
movslq %ebp,%rbp
mov    %ebx,(%rdx,%rbp,4)
add    $0x2,%rdi
cmp    %rdi,%r9
je     11a0 <find_missing+0x70>
mov    (%r14,%rdi,4),%ebx
test   %r10d,%ebx
je     1200 <find_missing+0xd0>
mov    %ecx,%ebp
add    $0x1,%ecx
mov    %r13,%rdx
jmp    1208 <find_missing+0xd8>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %esi,%ebp
add    $0x1,%esi
mov    %rax,%rdx
movslq %ebp,%rbp
mov    %ebx,(%rdx,%rbp,4)
mov    0x4(%r14,%rdi,4),%ebx
test   %r10d,%ebx
je     11d0 <find_missing+0xa0>
mov    %ecx,%ebp
add    $0x1,%ecx
mov    %r13,%rdx
jmp    11d8 <find_missing+0xa8>
mov    %esi,%ebx
add    $0x1,%esi
mov    %rax,%rbp
movslq %ebx,%rbx
mov    %edi,0x0(%rbp,%rbx,4)
add    $0x1,%edx
cmp    %esi,%ecx
jge    1249 <find_missing+0x119>
mov    %r13,%rdi
mov    %ecx,%esi
call   1030 <find_missing@plt>
add    %eax,%eax
add    $0x1,%eax
jmp    1253 <find_missing+0x123>
mov    %rax,%rdi
call   1030 <find_missing@plt>
add    %eax,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    0x2d77(%rip),%rax
mov    (%rax),%edi
call   1050 <exit@plt>

LLVM IR (-O0):
@EXIT_FAILURE = global i32 0
define i32 @find_missing(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%16 = load i32, i32* %7
%17 = icmp sge i32 %16, 32
br i1 %17, label %21, label %18
18: ; preds = %3
%19 = load i32, i32* %6
%20 = icmp sle i32 %19, 0
br i1 %20, label %21, label %22
21: ; preds = %18, %3
store i32 0, i32* %4
br label %112
22: ; preds = %18
%23 = load i32, i32* %6
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = mul i64 4, %24
%26 = udiv i64 %25, 2
%27 = add i64 1, %26
%28 = trunc i64 %27 to i32
%29 = call i64 @malloc(i32 %28)
%30 = inttoptr i64 %29 to i32*
store i32* %30, i32** %8
%31 = load i32, i32* %6
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = mul i64 4, %32
%34 = udiv i64 %33, 2
%35 = add i64 1, %34
%36 = trunc i64 %35 to i32
%37 = call i64 @malloc(i32 %36)
%38 = inttoptr i64 %37 to i32*
store i32* %38, i32** %9
%39 = load i32*, i32** %8
%40 = icmp eq i32* %39, null
br i1 %40, label %44, label %41
41: ; preds = %22
%42 = load i32*, i32** %9
%43 = icmp eq i32* %42, null
br i1 %43, label %44, label %47
44: ; preds = %41, %22
%45 = load i32, i32* @EXIT_FAILURE
%46 = call i32 @exit(i32 %45)
unreachable
47: ; preds = %41
store i32 0, i32* %10
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %48
48: ; preds = %88, %47
%49 = load i32, i32* %12
%50 = load i32, i32* %6
%51 = icmp slt i32 %49, %50
br i1 %51, label %52, label %91
52: ; preds = %48
%53 = load i32*, i32** %5
%54 = load i32, i32* %12
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = load i32, i32* %7
%59 = shl i32 1, %58
%60 = and i32 %57, %59
%61 = icmp ne i32 %60, 0
%62 = zext i1 %61 to i32
store i32 %62, i32* %13
%63 = load i32, i32* %13
%64 = icmp ne i32 %63, 0
br i1 %64, label %65, label %76
65: ; preds = %52
%66 = load i32*, i32** %5
%67 = load i32, i32* %12
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = load i32*, i32** %8
%72 = load i32, i32* %10
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %10
%74 = sext i32 %72 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %74
store i32 %70, i32* %75
br label %87
76: ; preds = %52
%77 = load i32*, i32** %5
%78 = load i32, i32* %12
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
%81 = load i32, i32* %80
%82 = load i32*, i32** %9
%83 = load i32, i32* %11
%84 = add nsw i32 %83, 1
store i32 %84, i32* %11
%85 = sext i32 %83 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %85
store i32 %81, i32* %86
br label %87
87: ; preds = %76, %65
br label %88
88: ; preds = %87
%89 = load i32, i32* %12
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %12
br label %48
91: ; preds = %48
%92 = load i32, i32* %10
%93 = load i32, i32* %11
%94 = icmp sge i32 %92, %93
br i1 %94, label %95, label %103
95: ; preds = %91
%96 = load i32*, i32** %9
%97 = load i32, i32* %11
%98 = load i32, i32* %7
%99 = add nsw i32 %98, 1
%100 = call i32 @find_missing(i32* %96, i32 %97, i32 %99)
store i32 %100, i32* %14
%101 = load i32, i32* %14
%102 = shl i32 %101, 1
store i32 %102, i32* %4
br label %112
103: ; preds = %91
%104 = load i32*, i32** %8
%105 = load i32, i32* %10
%106 = load i32, i32* %7
%107 = add nsw i32 %106, 1
%108 = call i32 @find_missing(i32* %104, i32 %105, i32 %107)
store i32 %108, i32* %15
%109 = load i32, i32* %15
%110 = shl i32 %109, 1
%111 = or i32 %110, 1
store i32 %111, i32* %4
br label %112
112: ; preds = %103, %95, %21
%113 = load i32, i32* %4
ret i32 %113
}

LLVM IR (-O2):
@EXIT_FAILURE = global i32 0
define i32 @find_missing(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 31
%5 = icmp slt i32 %1, 1
%6 = or i1 %5, %4
br i1 %6, label %94, label %7
7: ; preds = %3
%8 = shl nuw i32 %1, 1
%9 = or i32 %8, 1
%10 = tail call i64 @malloc(i32 %9)
%11 = inttoptr i64 %10 to i32*
%12 = tail call i64 @malloc(i32 %9)
%13 = inttoptr i64 %12 to i32*
%14 = icmp eq i64 %10, 0
%15 = icmp eq i64 %12, 0
%16 = select i1 %14, i1 true, i1 %15
br i1 %16, label %24, label %17
17: ; preds = %7
%18 = shl nuw i32 1, %2
%19 = zext i32 %1 to i64
%20 = and i64 %19, 1
%21 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %21, label %27, label %22
22: ; preds = %17
%23 = and i64 %19, 4294967294
br label %55
24: ; preds = %7
%25 = load i32, i32* @EXIT_FAILURE
%26 = tail call i32 @exit(i32 %25)
unreachable
27: ; preds = %84, %17
%28 = phi i32 [ undef, %17 ], [ %87, %84 ]
%29 = phi i32 [ undef, %17 ], [ %88, %84 ]
%30 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %91, %84 ]
%31 = phi i32 [ 0, %17 ], [ %88, %84 ]
%32 = phi i32 [ 0, %17 ], [ %87, %84 ]
%33 = icmp eq i64 %20, 0
br i1 %33, label %50, label %34
34: ; preds = %27
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
%36 = load i32, i32* %35
%37 = and i32 %36, %18
%38 = icmp eq i32 %37, 0
br i1 %38, label %41, label %39
39: ; preds = %34
%40 = add nsw i32 %31, 1
br label %43
41: ; preds = %34
%42 = add nsw i32 %32, 1
br label %43
43: ; preds = %41, %39
%44 = phi i32 [ %32, %41 ], [ %31, %39 ]
%45 = phi i32* [ %13, %41 ], [ %11, %39 ]
%46 = phi i32 [ %42, %41 ], [ %32, %39 ]
%47 = phi i32 [ %31, %41 ], [ %40, %39 ]
%48 = sext i32 %44 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %48
store i32 %36, i32* %49
br label %50
50: ; preds = %27, %43
%51 = phi i32 [ %28, %27 ], [ %46, %43 ]
%52 = phi i32 [ %29, %27 ], [ %47, %43 ]
%53 = icmp slt i32 %52, %51
%54 = add nsw i32 %2, 1
br i1 %53, label %99, label %96
55: ; preds = %84, %22
%56 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %91, %84 ]
%57 = phi i32 [ 0, %22 ], [ %88, %84 ]
%58 = phi i32 [ 0, %22 ], [ %87, %84 ]
%59 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %92, %84 ]
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %56
%61 = load i32, i32* %60
%62 = and i32 %61, %18
%63 = icmp eq i32 %62, 0
br i1 %63, label %66, label %64
64: ; preds = %55
%65 = add nsw i32 %57, 1
br label %68
66: ; preds = %55
%67 = add nsw i32 %58, 1
br label %68
68: ; preds = %66, %64
%69 = phi i32 [ %58, %66 ], [ %57, %64 ]
%70 = phi i32* [ %13, %66 ], [ %11, %64 ]
%71 = phi i32 [ %67, %66 ], [ %58, %64 ]
%72 = phi i32 [ %57, %66 ], [ %65, %64 ]
%73 = sext i32 %69 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %70, i64 %73
store i32 %61, i32* %74
%75 = or i64 %56, 1
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
%78 = and i32 %77, %18
%79 = icmp eq i32 %78, 0
br i1 %79, label %82, label %80
80: ; preds = %68
%81 = add nsw i32 %72, 1
br label %84
82: ; preds = %68
%83 = add nsw i32 %71, 1
br label %84
84: ; preds = %82, %80
%85 = phi i32 [ %71, %82 ], [ %72, %80 ]
%86 = phi i32* [ %13, %82 ], [ %11, %80 ]
%87 = phi i32 [ %83, %82 ], [ %71, %80 ]
%88 = phi i32 [ %72, %82 ], [ %81, %80 ]
%89 = sext i32 %85 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 %89
store i32 %77, i32* %90
%91 = add nuw nsw i64 %56, 2
%92 = add i64 %59, 2
%93 = icmp eq i64 %92, %23
br i1 %93, label %27, label %55
94: ; preds = %3, %99, %96
%95 = phi i32 [ %98, %96 ], [ %102, %99 ], [ 0, %3 ]
ret i32 %95
96: ; preds = %50
%97 = tail call i32 @find_missing(i32* %13, i32 %51, i32 %54)
%98 = shl i32 %97, 1
br label %94
99: ; preds = %50
%100 = tail call i32 @find_missing(i32* %11, i32 %52, i32 %54)
%101 = shl i32 %100, 1
%102 = or i32 %101, 1
br label %94
}