#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 scalar_t__ uint64_t;
typedef size_t int64_t;

/* Variables and functions */
int64_t fastArray64Search(uint64_t *array, size_t arraySz, uint64_t key) {
  size_t low = 0;
  size_t high = arraySz - 1;
  size_t mid;
  while (array[high] != array[low] && key >= array[low] && key <= array[high]) {
    mid =
        low + (key - array[low]) * ((high - low) / (array[high] - array[low]));
    if (array[mid] < key) {
      low = mid + 1;
    } else if (key < array[mid]) {
      high = mid - 1;
    } else {
      return mid;
    }
  }
  if (key == array[low]) {
    return low;
  } else {
    return -1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fastArray64Search>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
movq   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rdx
mov    -0x28(%rbp),%rsi
xor    %eax,%eax
cmp    (%rdx,%rsi,8),%rcx
mov    %al,-0x39(%rbp)
je     1178 <fastArray64Search+0x78>
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rdx
mov    -0x28(%rbp),%rsi
xor    %eax,%eax
cmp    (%rdx,%rsi,8),%rcx
mov    %al,-0x39(%rbp)
jl     1178 <fastArray64Search+0x78>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,8),%rax
setle  %al
mov    %al,-0x39(%rbp)
mov    -0x39(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1188 <fastArray64Search+0x88>
jmp    123c <fastArray64Search+0x13c>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rdx
sub    (%rax,%rdx,8),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rax
sub    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rsi
mov    (%rdx,%rsi,8),%rsi
mov    -0x10(%rbp),%rdx
mov    -0x28(%rbp),%rdi
sub    (%rdx,%rdi,8),%rsi
xor    %edx,%edx
div    %rsi
mov    %rax,%rdx
mov    -0x48(%rbp),%rax
imul   %rdx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jge    11fe <fastArray64Search+0xfe>
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    1237 <fastArray64Search+0x137>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,8),%rax
jge    1225 <fastArray64Search+0x125>
mov    -0x38(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1232 <fastArray64Search+0x132>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1267 <fastArray64Search+0x167>
jmp    1237 <fastArray64Search+0x137>
jmp    1124 <fastArray64Search+0x24>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x28(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,8),%rax
jne    125f <fastArray64Search+0x15f>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1267 <fastArray64Search+0x167>
movq   $0xffffffffffffffff,-0x8(%rbp)
ff
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fastArray64Search>:
mov    %rdx,%r9
mov    -0x8(%rdi,%rsi,8),%rcx
mov    (%rdi),%rdx
xor    %r8d,%r8d
cmp    %r9,%rcx
jl     11a0 <fastArray64Search+0xa0>
cmp    %rdx,%rcx
je     11a0 <fastArray64Search+0xa0>
cmp    %r9,%rdx
jg     11a0 <fastArray64Search+0xa0>
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
xor    %r8d,%r8d
mov    %r9,%r10
sub    %rdx,%r10
mov    %rsi,%rax
sub    %r8,%rax
sub    %rdx,%rcx
mov    %rax,%rdx
or     %rcx,%rdx
shr    $0x20,%rdx
je     1160 <fastArray64Search+0x60>
xor    %edx,%edx
div    %rcx
jmp    1164 <fastArray64Search+0x64>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
xor    %edx,%edx
div    %ecx
imul   %r10,%rax
add    %r8,%rax
cmp    %r9,(%rdi,%rax,8)
jge    1180 <fastArray64Search+0x80>
add    $0x1,%rax
mov    %rax,%r8
jmp    1189 <fastArray64Search+0x89>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
jle    11ae <fastArray64Search+0xae>
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,8),%rcx
mov    (%rdi,%r8,8),%rdx
cmp    %r9,%rcx
jl     11a0 <fastArray64Search+0xa0>
cmp    %rdx,%rcx
je     11a0 <fastArray64Search+0xa0>
cmp    %r9,%rdx
jle    1130 <fastArray64Search+0x30>
cmp    %r9,%rdx
mov    $0xffffffffffffffff,%rax
cmove  %r8,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @fastArray64Search(i64* %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64*
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
%10 = alloca i64
store i64* %0, i64** %5
store i64 %1, i64* %6
store i64 %2, i64* %7
store i64 0, i64* %8
%11 = load i64, i64* %6
%12 = sub i64 %11, 1
store i64 %12, i64* %9
br label %13
13: ; preds = %84, %3
%14 = load i64*, i64** %5
%15 = load i64, i64* %9
%16 = getelementptr inbounds i64, i64* %14, i64 %15
%17 = load i64, i64* %16
%18 = load i64*, i64** %5
%19 = load i64, i64* %8
%20 = getelementptr inbounds i64, i64* %18, i64 %19
%21 = load i64, i64* %20
%22 = icmp ne i64 %17, %21
br i1 %22, label %23, label %37
23: ; preds = %13
%24 = load i64, i64* %7
%25 = load i64*, i64** %5
%26 = load i64, i64* %8
%27 = getelementptr inbounds i64, i64* %25, i64 %26
%28 = load i64, i64* %27
%29 = icmp sge i64 %24, %28
br i1 %29, label %30, label %37
30: ; preds = %23
%31 = load i64, i64* %7
%32 = load i64*, i64** %5
%33 = load i64, i64* %9
%34 = getelementptr inbounds i64, i64* %32, i64 %33
%35 = load i64, i64* %34
%36 = icmp sle i64 %31, %35
br label %37
37: ; preds = %30, %23, %13
%38 = phi i1 [ false, %23 ], [ false, %13 ], [ %36, %30 ]
br i1 %38, label %39, label %85
39: ; preds = %37
%40 = load i64, i64* %8
%41 = load i64, i64* %7
%42 = load i64*, i64** %5
%43 = load i64, i64* %8
%44 = getelementptr inbounds i64, i64* %42, i64 %43
%45 = load i64, i64* %44
%46 = sub nsw i64 %41, %45
%47 = load i64, i64* %9
%48 = load i64, i64* %8
%49 = sub i64 %47, %48
%50 = load i64*, i64** %5
%51 = load i64, i64* %9
%52 = getelementptr inbounds i64, i64* %50, i64 %51
%53 = load i64, i64* %52
%54 = load i64*, i64** %5
%55 = load i64, i64* %8
%56 = getelementptr inbounds i64, i64* %54, i64 %55
%57 = load i64, i64* %56
%58 = sub nsw i64 %53, %57
%59 = udiv i64 %49, %58
%60 = mul i64 %46, %59
%61 = add i64 %40, %60
store i64 %61, i64* %10
%62 = load i64*, i64** %5
%63 = load i64, i64* %10
%64 = getelementptr inbounds i64, i64* %62, i64 %63
%65 = load i64, i64* %64
%66 = load i64, i64* %7
%67 = icmp slt i64 %65, %66
br i1 %67, label %68, label %71
68: ; preds = %39
%69 = load i64, i64* %10
%70 = add i64 %69, 1
store i64 %70, i64* %8
br label %84
71: ; preds = %39
%72 = load i64, i64* %7
%73 = load i64*, i64** %5
%74 = load i64, i64* %10
%75 = getelementptr inbounds i64, i64* %73, i64 %74
%76 = load i64, i64* %75
%77 = icmp slt i64 %72, %76
br i1 %77, label %78, label %81
78: ; preds = %71
%79 = load i64, i64* %10
%80 = sub i64 %79, 1
store i64 %80, i64* %9
br label %83
81: ; preds = %71
%82 = load i64, i64* %10
store i64 %82, i64* %4
br label %95
83: ; preds = %78
br label %84
84: ; preds = %83, %68
br label %13
85: ; preds = %37
%86 = load i64, i64* %7
%87 = load i64*, i64** %5
%88 = load i64, i64* %8
%89 = getelementptr inbounds i64, i64* %87, i64 %88
%90 = load i64, i64* %89
%91 = icmp eq i64 %86, %90
br i1 %91, label %92, label %94
92: ; preds = %85
%93 = load i64, i64* %8
store i64 %93, i64* %4
br label %95
94: ; preds = %85
store i64 -1, i64* %4
br label %95
95: ; preds = %94, %92, %81
%96 = load i64, i64* %4
ret i64 %96
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @fastArray64Search(i64* nocapture %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = add i64 %1, -1
%5 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %4
%6 = load i64, i64* %5
%7 = load i64, i64* %0
%8 = icmp eq i64 %6, %7
%9 = icmp sgt i64 %7, %2
%10 = or i1 %8, %9
%11 = icmp slt i64 %6, %2
%12 = or i1 %11, %10
br i1 %12, label %45, label %13
13: ; preds = %3, %33
%14 = phi i64 [ %39, %33 ], [ %7, %3 ]
%15 = phi i64 [ %37, %33 ], [ %6, %3 ]
%16 = phi i64 [ %35, %33 ], [ %4, %3 ]
%17 = phi i64 [ %34, %33 ], [ 0, %3 ]
%18 = sub nsw i64 %2, %14
%19 = sub i64 %16, %17
%20 = sub nsw i64 %15, %14
%21 = udiv i64 %19, %20
%22 = mul i64 %21, %18
%23 = add i64 %22, %17
%24 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %23
%25 = load i64, i64* %24
%26 = icmp slt i64 %25, %2
br i1 %26, label %27, label %29
27: ; preds = %13
%28 = add i64 %23, 1
br label %33
29: ; preds = %13
%30 = icmp sgt i64 %25, %2
br i1 %30, label %31, label %50
31: ; preds = %29
%32 = add i64 %23, -1
br label %33
33: ; preds = %31, %27
%34 = phi i64 [ %28, %27 ], [ %17, %31 ]
%35 = phi i64 [ %16, %27 ], [ %32, %31 ]
%36 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %35
%37 = load i64, i64* %36
%38 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %34
%39 = load i64, i64* %38
%40 = icmp eq i64 %37, %39
%41 = icmp sgt i64 %39, %2
%42 = or i1 %40, %41
%43 = icmp slt i64 %37, %2
%44 = or i1 %43, %42
br i1 %44, label %45, label %13
45: ; preds = %33, %3
%46 = phi i64 [ 0, %3 ], [ %34, %33 ]
%47 = phi i64 [ %7, %3 ], [ %39, %33 ]
%48 = icmp eq i64 %47, %2
%49 = select i1 %48, i64 %46, i64 -1
br label %50
50: ; preds = %29, %45
%51 = phi i64 [ %49, %45 ], [ %23, %29 ]
ret i64 %51
}