#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 abs(int);
int ilog2(int);
int process(int *val, int num) {
  int max = 0;
  int int_bits = sizeof(int) * 8;
  int sgn_pos = int_bits - 1;
  int sig_pos = int_bits - 2;
  int ref_pos = int_bits - 3;
  int sgn_mask = 1 << sgn_pos;
  int sig_mask = 1 << sig_pos;
  int ref_mask = 1 << ref_pos;
  int mix_mask = sgn_mask | sig_mask | ref_mask;
  for (int i = 0; i < num; ++i) {
    int sgn = val[i] < 0;
    int mag = abs(val[i]);
    if (max < mag)
      max = mag;
    val[i] = (sgn << sgn_pos) | (mag & ~mix_mask);
  }
  return 1 + ilog2(max);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<process>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
movl   $0x20,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x3,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
or     -0x28(%rbp),%eax
or     -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1208 <process+0xe8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
setl   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edi
call   1030 <abs@plt>
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x3c(%rbp),%eax
jge    11da <process+0xba>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
shl    %cl,%edx
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
xor    $0xffffffff,%ecx
and    %ecx,%eax
or     %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1192 <process+0x72>
mov    -0x10(%rbp),%edi
call   1040 <ilog2@plt>
add    $0x1,%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<process>:
push   %rax
test   %esi,%esi
jle    1127 <process+0x17>
mov    %esi,%r8d
cmp    $0x8,%esi
jae    112e <process+0x1e>
xor    %r9d,%r9d
xor    %eax,%eax
jmp    1240 <process+0x130>
xor    %eax,%eax
jmp    126d <process+0x15d>
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffff8,%r9d
lea    0x0(,%r8,4),%rax
and    $0xffffffffffffffe0,%rax
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %esi,%esi
movdqa 0xeb0(%rip),%xmm8
movdqa 0xeb8(%rip),%xmm2
pxor   %xmm3,%xmm3
nopl   0x0(%rax)
movdqu (%rdi,%rsi,1),%xmm4
movdqu 0x10(%rdi,%rsi,1),%xmm5
movdqa %xmm4,%xmm7
pand   %xmm8,%xmm7
movdqa %xmm5,%xmm6
pand   %xmm8,%xmm6
movdqa %xmm4,%xmm1
psrad  $0x1f,%xmm1
paddd  %xmm1,%xmm4
pxor   %xmm1,%xmm4
movdqa %xmm5,%xmm1
psrad  $0x1f,%xmm1
paddd  %xmm1,%xmm5
pxor   %xmm1,%xmm5
movdqa %xmm0,%xmm1
pcmpgtd %xmm4,%xmm0
pand   %xmm0,%xmm1
pandn  %xmm4,%xmm0
por    %xmm1,%xmm0
movdqa %xmm3,%xmm1
pcmpgtd %xmm5,%xmm3
pand   %xmm3,%xmm1
pandn  %xmm5,%xmm3
por    %xmm1,%xmm3
pand   %xmm2,%xmm4
por    %xmm7,%xmm4
pand   %xmm2,%xmm5
por    %xmm6,%xmm5
movdqu %xmm4,(%rdi,%rsi,1)
movdqu %xmm5,0x10(%rdi,%rsi,1)
add    $0x20,%rsi
cmp    %rsi,%rax
jne    1160 <process+0x50>
movdqa %xmm0,%xmm1
pcmpgtd %xmm3,%xmm1
pand   %xmm1,%xmm0
pandn  %xmm3,%xmm1
por    %xmm0,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm0
movdqa %xmm1,%xmm2
pcmpgtd %xmm0,%xmm2
pand   %xmm2,%xmm1
pandn  %xmm0,%xmm2
por    %xmm1,%xmm2
pshufd $0x55,%xmm2,%xmm0
movdqa %xmm2,%xmm1
pcmpgtd %xmm0,%xmm1
pand   %xmm1,%xmm2
pandn  %xmm0,%xmm1
por    %xmm2,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
cmp    %r8,%r9
je     126d <process+0x15d>
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdi,%r9,4),%ecx
mov    %ecx,%edx
and    $0x80000000,%edx
mov    %ecx,%esi
neg    %esi
cmovs  %ecx,%esi
cmp    %esi,%eax
cmovl  %esi,%eax
and    $0x1fffffff,%esi
or     %edx,%esi
mov    %esi,(%rdi,%r9,4)
add    $0x1,%r9
cmp    %r9,%r8
jne    1240 <process+0x130>
mov    %eax,%edi
call   1030 <ilog2@plt>
add    $0x1,%eax
pop    %rcx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @process(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
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
store i32 32, i32* %6
%17 = load i32, i32* %6
%18 = sub nsw i32 %17, 1
store i32 %18, i32* %7
%19 = load i32, i32* %6
%20 = sub nsw i32 %19, 2
store i32 %20, i32* %8
%21 = load i32, i32* %6
%22 = sub nsw i32 %21, 3
store i32 %22, i32* %9
%23 = load i32, i32* %7
%24 = shl i32 1, %23
store i32 %24, i32* %10
%25 = load i32, i32* %8
%26 = shl i32 1, %25
store i32 %26, i32* %11
%27 = load i32, i32* %9
%28 = shl i32 1, %27
store i32 %28, i32* %12
%29 = load i32, i32* %10
%30 = load i32, i32* %11
%31 = or i32 %29, %30
%32 = load i32, i32* %12
%33 = or i32 %31, %32
store i32 %33, i32* %13
store i32 0, i32* %14
br label %34
34: ; preds = %70, %2
%35 = load i32, i32* %14
%36 = load i32, i32* %4
%37 = icmp slt i32 %35, %36
br i1 %37, label %38, label %73
38: ; preds = %34
%39 = load i32*, i32** %3
%40 = load i32, i32* %14
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = icmp slt i32 %43, 0
%45 = zext i1 %44 to i32
store i32 %45, i32* %15
%46 = load i32*, i32** %3
%47 = load i32, i32* %14
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
%50 = load i32, i32* %49
%51 = call i32 @abs(i32 %50)
store i32 %51, i32* %16
%52 = load i32, i32* %5
%53 = load i32, i32* %16
%54 = icmp slt i32 %52, %53
br i1 %54, label %55, label %57
55: ; preds = %38
%56 = load i32, i32* %16
store i32 %56, i32* %5
br label %57
57: ; preds = %55, %38
%58 = load i32, i32* %15
%59 = load i32, i32* %7
%60 = shl i32 %58, %59
%61 = load i32, i32* %16
%62 = load i32, i32* %13
%63 = xor i32 %62, -1
%64 = and i32 %61, %63
%65 = or i32 %60, %64
%66 = load i32*, i32** %3
%67 = load i32, i32* %14
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 %68
store i32 %65, i32* %69
br label %70
70: ; preds = %57
%71 = load i32, i32* %14
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %14
br label %34
73: ; preds = %34
%74 = load i32, i32* %5
%75 = call i32 @ilog2(i32 %74)
%76 = add nsw i32 1, %75
ret i32 %76
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @process(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %43
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %6, label %40, label %7
7: ; preds = %4
%8 = and i64 %5, 4294967288
br label %9
9: ; preds = %9, %7
%10 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %33, %9 ]
%11 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %7 ], [ %25, %9 ]
%12 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %7 ], [ %26, %9 ]
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %10
%14 = bitcast i32* %13 to <4 x i32>*
%15 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %14
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 4
%17 = bitcast i32* %16 to <4 x i32>*
%18 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %17
%19 = and <4 x i32> %15, <i32 -2147483648, i32 -2147483648, i32 -2147483648, i32 -2147483648>
%20 = and <4 x i32> %18, <i32 -2147483648, i32 -2147483648, i32 -2147483648, i32 -2147483648>
%21 = call <4 x i32> @llvm.abs.v4i32(<4 x i32> %15, i1 true)
%22 = call <4 x i32> @llvm.abs.v4i32(<4 x i32> %18, i1 true)
%23 = icmp slt <4 x i32> %11, %21
%24 = icmp slt <4 x i32> %12, %22
%25 = select <4 x i1> %23, <4 x i32> %21, <4 x i32> %11
%26 = select <4 x i1> %24, <4 x i32> %22, <4 x i32> %12
%27 = and <4 x i32> %21, <i32 536870911, i32 536870911, i32 536870911, i32 536870911>
%28 = and <4 x i32> %22, <i32 536870911, i32 536870911, i32 536870911, i32 536870911>
%29 = or <4 x i32> %27, %19
%30 = or <4 x i32> %28, %20
%31 = bitcast i32* %13 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %29, <4 x i32>* %31
%32 = bitcast i32* %16 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %30, <4 x i32>* %32
%33 = add nuw i64 %10, 8
%34 = icmp eq i64 %33, %8
br i1 %34, label %35, label %9
35: ; preds = %9
%36 = icmp sgt <4 x i32> %25, %26
%37 = select <4 x i1> %36, <4 x i32> %25, <4 x i32> %26
%38 = call i32 @llvm.vector.reduce.smax.v4i32(<4 x i32> %37)
%39 = icmp eq i64 %8, %5
br i1 %39, label %43, label %40
40: ; preds = %4, %35
%41 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %8, %35 ]
%42 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %38, %35 ]
br label %47
43: ; preds = %47, %35, %2
%44 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %38, %35 ], [ %55, %47 ]
%45 = tail call i32 @ilog2(i32 %44)
%46 = add nsw i32 %45, 1
ret i32 %46
47: ; preds = %40, %47
%48 = phi i64 [ %58, %47 ], [ %41, %40 ]
%49 = phi i32 [ %55, %47 ], [ %42, %40 ]
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %48
%51 = load i32, i32* %50
%52 = and i32 %51, -2147483648
%53 = tail call i32 @llvm.abs.i32(i32 %51, i1 true)
%54 = icmp slt i32 %49, %53
%55 = select i1 %54, i32 %53, i32 %49
%56 = and i32 %53, 536870911
%57 = or i32 %56, %52
store i32 %57, i32* %50
%58 = add nuw nsw i64 %48, 1
%59 = icmp eq i64 %58, %5
br i1 %59, label %43, label %47
}