#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 */

/* Variables and functions */
int place(int, int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, int, int, int);
int /*<<< orphan*/ sort(int *, int *, int *, int *);
int step(int n, int counter) {
  int n1, n2, n3, n4;
  n4 = place(n, 1);
  n3 = place(n, 2);
  n2 = place(n, 3);
  n1 = place(n, 4);
  sort(&n4, &n3, &n2, &n1);
  int minuend = n1 + 10 * n2 + 100 * n3 + 1000 * n4;
  int subtrahend = 1000 * n1 + 100 * n2 + 10 * n3 + n4;
  n = minuend - subtrahend;
  printf("%04d-%04d=%04d\n", minuend, subtrahend, n);
  if (n != 6174 && n != 0) {
    counter = step(n, counter);
  }
  counter = counter + 1;
  return counter;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<step>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
mov    $0x1,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
mov    $0x2,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
mov    $0x3,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
mov    $0x4,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,-0xc(%rbp)
lea    -0x18(%rbp),%rdi
lea    -0x14(%rbp),%rsi
lea    -0x10(%rbp),%rdx
lea    -0xc(%rbp),%rcx
call   1040 <sort@plt>
mov    -0xc(%rbp),%eax
imul   $0xa,-0x10(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
imul   $0x64,-0x14(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
imul   $0x3e8,-0x18(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
imul   $0x3e8,-0xc(%rbp),%eax
imul   $0x64,-0x10(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
imul   $0xa,-0x14(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
add    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%esi
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x4(%rbp),%ecx
lea    0xe10(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
cmpl   $0x181e,-0x4(%rbp)
je     121a <step+0xda>
cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
je     121a <step+0xda>
mov    -0x4(%rbp),%edi
mov    -0x8(%rbp),%esi
call   1050 <step@plt>
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<step>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x10,%rsp
mov    %esi,%r14d
mov    %edi,%ebp
mov    $0x1,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,(%rsp)
mov    %ebp,%edi
mov    $0x2,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,0x4(%rsp)
mov    %ebp,%edi
mov    $0x3,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,0x8(%rsp)
mov    %ebp,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1060 <place@plt>
mov    %eax,0xc(%rsp)
mov    %rsp,%rdi
lea    0x4(%rsp),%rsi
lea    0x8(%rsp),%rdx
lea    0xc(%rsp),%rcx
call   1040 <sort@plt>
mov    0xc(%rsp),%eax
mov    0x8(%rsp),%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%edx
lea    (%rax,%rdx,2),%edx
mov    0x4(%rsp),%esi
imul   $0x64,%esi,%edi
add    %edx,%edi
mov    (%rsp),%edx
imul   $0x3e8,%edx,%ebp
add    %edi,%ebp
imul   $0x3e8,%eax,%eax
imul   $0x64,%ecx,%ecx
add    %eax,%ecx
lea    (%rsi,%rsi,4),%eax
lea    (%rcx,%rax,2),%ebx
add    %edx,%ebx
lea    0xe23(%rip),%rdi
mov    %ebp,%ecx
sub    %ebx,%ecx
mov    %ebp,%esi
mov    %ebx,%edx
call   1030 <printf@plt>
sub    %ebx,%ebp
je     1203 <step+0xc3>
cmp    $0x181e,%ebp
je     1203 <step+0xc3>
mov    %ebp,%edi
mov    %r14d,%esi
call   1050 <step@plt>
mov    %eax,%r14d
add    $0x1,%r14d
mov    %r14d,%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [16 x i8] c"%04d-%04d=%04d\0A\00"
define i32 @step(i32 %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i32 %1, i32* %4
%11 = load i32, i32* %3
%12 = call i32 @place(i32 %11, i32 1)
store i32 %12, i32* %8
%13 = load i32, i32* %3
%14 = call i32 @place(i32 %13, i32 2)
store i32 %14, i32* %7
%15 = load i32, i32* %3
%16 = call i32 @place(i32 %15, i32 3)
store i32 %16, i32* %6
%17 = load i32, i32* %3
%18 = call i32 @place(i32 %17, i32 4)
store i32 %18, i32* %5
%19 = call i32 @sort(i32* %8, i32* %7, i32* %6, i32* %5)
%20 = load i32, i32* %5
%21 = load i32, i32* %6
%22 = mul nsw i32 10, %21
%23 = add nsw i32 %20, %22
%24 = load i32, i32* %7
%25 = mul nsw i32 100, %24
%26 = add nsw i32 %23, %25
%27 = load i32, i32* %8
%28 = mul nsw i32 1000, %27
%29 = add nsw i32 %26, %28
store i32 %29, i32* %9
%30 = load i32, i32* %5
%31 = mul nsw i32 1000, %30
%32 = load i32, i32* %6
%33 = mul nsw i32 100, %32
%34 = add nsw i32 %31, %33
%35 = load i32, i32* %7
%36 = mul nsw i32 10, %35
%37 = add nsw i32 %34, %36
%38 = load i32, i32* %8
%39 = add nsw i32 %37, %38
store i32 %39, i32* %10
%40 = load i32, i32* %9
%41 = load i32, i32* %10
%42 = sub nsw i32 %40, %41
store i32 %42, i32* %3
%43 = load i32, i32* %9
%44 = load i32, i32* %10
%45 = load i32, i32* %3
%46 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([16 x i8], [16 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %43, i32 %44, i32 %45)
%47 = load i32, i32* %3
%48 = icmp ne i32 %47, 6174
br i1 %48, label %49, label %56
49: ; preds = %2
%50 = load i32, i32* %3
%51 = icmp ne i32 %50, 0
br i1 %51, label %52, label %56
52: ; preds = %49
%53 = load i32, i32* %3
%54 = load i32, i32* %4
%55 = call i32 @step(i32 %53, i32 %54)
store i32 %55, i32* %4
br label %56
56: ; preds = %52, %49, %2
%57 = load i32, i32* %4
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %4
%59 = load i32, i32* %4
ret i32 %59
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [16 x i8] c"%04d-%04d=%04d\0A\00"
define i32 @step(i32 %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = bitcast i32* %3 to i8*
%8 = bitcast i32* %4 to i8*
%9 = bitcast i32* %5 to i8*
%10 = bitcast i32* %6 to i8*
%11 = tail call i32 @place(i32 %0, i32 1)
store i32 %11, i32* %6
%12 = tail call i32 @place(i32 %0, i32 2)
store i32 %12, i32* %5
%13 = tail call i32 @place(i32 %0, i32 3)
store i32 %13, i32* %4
%14 = tail call i32 @place(i32 %0, i32 4)
store i32 %14, i32* %3
%15 = call i32 @sort(i32* %6, i32* %5, i32* %4, i32* %3)
%16 = load i32, i32* %3
%17 = load i32, i32* %4
%18 = mul nsw i32 %17, 10
%19 = add nsw i32 %18, %16
%20 = load i32, i32* %5
%21 = mul nsw i32 %20, 100
%22 = add nsw i32 %19, %21
%23 = load i32, i32* %6
%24 = mul nsw i32 %23, 1000
%25 = add nsw i32 %22, %24
%26 = mul nsw i32 %16, 1000
%27 = mul nsw i32 %17, 100
%28 = add nsw i32 %27, %26
%29 = mul nsw i32 %20, 10
%30 = add nsw i32 %28, %29
%31 = add nsw i32 %30, %23
%32 = sub nsw i32 %25, %31
%33 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([16 x i8], [16 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %25, i32 %31, i32 %32)
switch i32 %32, label %34 [
i32 6174, label %36
i32 0, label %36
]
34: ; preds = %2
%35 = call i32 @step(i32 %32, i32 %1)
br label %36
36: ; preds = %2, %2, %34
%37 = phi i32 [ %35, %34 ], [ %1, %2 ], [ %1, %2 ]
%38 = add nsw i32 %37, 1
ret i32 %38
}