int step(long long num, int *t) {
  long long n = num;
  int nt, i = 0;
  while (n != 1) {
    if (n <= 10000000 && t[n] != -1) {
      t[num] = t[n] + i;
      return t[num];
    }
    if (n % 2)
      n = (n * 3) + 1;
    else
      n /= 2;
    i++;
  }
  t[num] = i + 1;
  return i;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<step>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
cmpq   $0x1,-0x20(%rbp)
je     11bc <step+0xbc>
cmpq   $0x989680,-0x20(%rbp)
jg     1172 <step+0x72>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
cmpl   $0xffffffff,(%rax,%rcx,4)
je     1172 <step+0x72>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    -0x28(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11d3 <step+0xd3>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
cmp    $0x0,%rdx
je     119c <step+0x9c>
imul   $0x3,-0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    11ae <step+0xae>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    111b <step+0x1b>
mov    -0x28(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<step>:
xor    %eax,%eax
cmp    $0x1,%rdi
jne    110f <step+0xf>
lea    0x1(%rax),%ecx
mov    %ecx,(%rsi,%rdi,4)
ret
xor    %eax,%eax
mov    %rdi,%rcx
jmp    1139 <step+0x39>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x3f,%rdx
add    %rcx,%rdx
sar    %rdx
mov    %rdx,%rcx
add    $0x1,%eax
cmp    $0x1,%rcx
je     1108 <step+0x8>
cmp    $0x989680,%rcx
jg     114a <step+0x4a>
mov    (%rsi,%rcx,4),%edx
cmp    $0xffffffff,%edx
jne    1159 <step+0x59>
test   $0x1,%cl
je     1120 <step+0x20>
lea    (%rcx,%rcx,2),%rcx
add    $0x1,%rcx
jmp    1130 <step+0x30>
add    %edx,%eax
mov    %eax,(%rsi,%rdi,4)
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @step(i64 %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i64
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i64
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i64 %0, i64* %4
store i32* %1, i32** %5
%9 = load i64, i64* %4
store i64 %9, i64* %6
store i32 0, i32* %8
br label %10
10: ; preds = %47, %2
%11 = load i64, i64* %6
%12 = icmp ne i64 %11, 1
br i1 %12, label %13, label %50
13: ; preds = %10
%14 = load i64, i64* %6
%15 = icmp sle i64 %14, 10000000
br i1 %15, label %16, label %36
16: ; preds = %13
%17 = load i32*, i32** %5
%18 = load i64, i64* %6
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
%21 = icmp ne i32 %20, -1
br i1 %21, label %22, label %36
22: ; preds = %16
%23 = load i32*, i32** %5
%24 = load i64, i64* %6
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = load i32, i32* %8
%28 = add nsw i32 %26, %27
%29 = load i32*, i32** %5
%30 = load i64, i64* %4
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %30
store i32 %28, i32* %31
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i64, i64* %4
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
store i32 %35, i32* %3
br label %57
36: ; preds = %16, %13
%37 = load i64, i64* %6
%38 = srem i64 %37, 2
%39 = icmp ne i64 %38, 0
br i1 %39, label %40, label %44
40: ; preds = %36
%41 = load i64, i64* %6
%42 = mul nsw i64 %41, 3
%43 = add nsw i64 %42, 1
store i64 %43, i64* %6
br label %47
44: ; preds = %36
%45 = load i64, i64* %6
%46 = sdiv i64 %45, 2
store i64 %46, i64* %6
br label %47
47: ; preds = %44, %40
%48 = load i32, i32* %8
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %8
br label %10
50: ; preds = %10
%51 = load i32, i32* %8
%52 = add nsw i32 %51, 1
%53 = load i32*, i32** %5
%54 = load i64, i64* %4
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %54
store i32 %52, i32* %55
%56 = load i32, i32* %8
store i32 %56, i32* %3
br label %57
57: ; preds = %50, %22
%58 = load i32, i32* %3
ret i32 %58
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @step(i64 %0, i32* nocapture %1) {
%3 = icmp eq i64 %0, 1
br i1 %3, label %26, label %4
4: ; preds = %2, %22
%5 = phi i32 [ %24, %22 ], [ 0, %2 ]
%6 = phi i64 [ %23, %22 ], [ %0, %2 ]
%7 = icmp slt i64 %6, 10000001
br i1 %7, label %8, label %14
8: ; preds = %4
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %6
%10 = load i32, i32* %9
%11 = icmp eq i32 %10, -1
br i1 %11, label %14, label %12
12: ; preds = %8
%13 = add nsw i32 %10, %5
br label %29
14: ; preds = %8, %4
%15 = and i64 %6, 1
%16 = icmp eq i64 %15, 0
br i1 %16, label %20, label %17
17: ; preds = %14
%18 = mul nsw i64 %6, 3
%19 = add nsw i64 %18, 1
br label %22
20: ; preds = %14
%21 = sdiv i64 %6, 2
br label %22
22: ; preds = %20, %17
%23 = phi i64 [ %19, %17 ], [ %21, %20 ]
%24 = add nuw nsw i32 %5, 1
%25 = icmp eq i64 %23, 1
br i1 %25, label %26, label %4
26: ; preds = %22, %2
%27 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %24, %22 ]
%28 = add nuw nsw i32 %27, 1
br label %29
29: ; preds = %26, %12
%30 = phi i32 [ %28, %26 ], [ %13, %12 ]
%31 = phi i32 [ %27, %26 ], [ %13, %12 ]
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %0
store i32 %30, i32* %32
ret i32 %31
}