#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 */
long atoi(char *);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, ...);
int main(int argc, char **argv) {
  long long x_0 = 1;
  long long y_0 = 0;
  if (argc < 2) {
    printf(
        "Please supply N to find the nth Pell's EQ solution for x^2 - 2y^2\n");
    return 1;
  }
  long n = atoi(argv[1]);
  long long x, y;
  while (n > 0) {
    y = y_0 + 2 * (y_0 + x_0);
    x = y + (y_0 + x_0);
    y_0 = y;
    x_0 = x;
    n--;
  }
  printf("Solution: (%lld,%lld)\n", x, y);
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x8(%rbp)
jge    116a <main+0x4a>
lea    0xea9(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    11ee <main+0xce>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x8(%rax),%rdi
call   1040 <atoi@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x28(%rbp)
jle    11d1 <main+0xb1>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
add    -0x18(%rbp),%rcx
shl    $0x1,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
add    -0x18(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    117b <main+0x5b>
mov    -0x30(%rbp),%rsi
mov    -0x38(%rbp),%rdx
lea    0xe63(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %rbx
cmp    $0x1,%edi
jg     114c <main+0x1c>
lea    0xeda(%rip),%rdi
call   1030 <puts@plt>
mov    $0x1,%ebx
jmp    11e0 <main+0xb0>
mov    0x8(%rsi),%rdi
call   1050 <atoi@plt>
lea    -0x1(%rax),%rdx
mov    %eax,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%rdx
jae    116d <main+0x3d>
mov    $0x1,%esi
xor    %edx,%edx
jmp    11b8 <main+0x88>
movabs $0x7ffffffffffffffc,%rdx
ff ff 7f
and    %rdx,%rax
mov    $0x1,%esi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    %rdx,%rsi
lea    (%rdx,%rsi,2),%rdx
lea    (%rsi,%rdx,2),%rsi
lea    (%rdx,%rsi,2),%rdx
lea    (%rsi,%rdx,2),%rsi
lea    (%rdx,%rsi,2),%rdx
lea    (%rsi,%rdx,2),%rsi
lea    (%rdx,%rsi,2),%rdx
add    %rdx,%rsi
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
jne    1190 <main+0x60>
test   %rcx,%rcx
je     11d0 <main+0xa0>
nopl   (%rax)
add    %rdx,%rsi
lea    (%rdx,%rsi,2),%rdx
add    %rdx,%rsi
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
jne    11c0 <main+0x90>
lea    0xe29(%rip),%rdi
xor    %ebx,%ebx
xor    %eax,%eax
call   1040 <printf@plt>
mov    %ebx,%eax
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [67 x i8] c"Please supply N to find the nth Pell's EQ solution for x^2 - 2y^2\0A\00"
@.str.1 = [23 x i8] c"Solution: (%lld,%lld)\0A\00"
define i32 @main(i32 %0, i8** %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8**
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
%10 = alloca i64
store i32 0, i32* %3
store i32 %0, i32* %4
store i8** %1, i8*** %5
store i64 1, i64* %6
store i64 0, i64* %7
%11 = load i32, i32* %4
%12 = icmp slt i32 %11, 2
br i1 %12, label %13, label %15
13: ; preds = %2
%14 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([67 x i8], [67 x i8]* @.str, i64 0, i64 0))
store i32 1, i32* %3
br label %43
15: ; preds = %2
%16 = load i8**, i8*** %5
%17 = getelementptr inbounds i8*, i8** %16, i64 1
%18 = load i8*, i8** %17
%19 = call i64 @atoi(i8* %18)
store i64 %19, i64* %8
br label %20
20: ; preds = %23, %15
%21 = load i64, i64* %8
%22 = icmp sgt i64 %21, 0
br i1 %22, label %23, label %39
23: ; preds = %20
%24 = load i64, i64* %7
%25 = load i64, i64* %7
%26 = load i64, i64* %6
%27 = add nsw i64 %25, %26
%28 = mul nsw i64 2, %27
%29 = add nsw i64 %24, %28
store i64 %29, i64* %10
%30 = load i64, i64* %10
%31 = load i64, i64* %7
%32 = load i64, i64* %6
%33 = add nsw i64 %31, %32
%34 = add nsw i64 %30, %33
store i64 %34, i64* %9
%35 = load i64, i64* %10
store i64 %35, i64* %7
%36 = load i64, i64* %9
store i64 %36, i64* %6
%37 = load i64, i64* %8
%38 = add nsw i64 %37, -1
store i64 %38, i64* %8
br label %20
39: ; preds = %20
%40 = load i64, i64* %9
%41 = load i64, i64* %10
%42 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([23 x i8], [23 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i64 %40, i64 %41)
store i32 0, i32* %3
br label %43
43: ; preds = %39, %13
%44 = load i32, i32* %3
ret i32 %44
}

LLVM IR (-O2):
@.str.1 = [23 x i8] c"Solution: (%lld,%lld)\0A\00"
@str = [66 x i8] c"Please supply N to find the nth Pell's EQ solution for x^2 - 2y^2\00"
define i32 @main(i32 %0, i8** nocapture %1) {
%3 = icmp slt i32 %0, 2
br i1 %3, label %4, label %6
4: ; preds = %2
%5 = tail call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([66 x i8], [66 x i8]* @str, i64 0, i64 0))
br label %58
6: ; preds = %2
%7 = getelementptr inbounds i8*, i8** %1, i64 1
%8 = load i8*, i8** %7
%9 = tail call i64 @atoi(i8* %8)
%10 = icmp sgt i64 %9, 0
%11 = add nsw i64 %9, -1
%12 = and i64 %9, 3
%13 = icmp ult i64 %11, 3
br i1 %13, label %38, label %14
14: ; preds = %6
%15 = and i64 %9, 9223372036854775804
br label %16
16: ; preds = %16, %14
%17 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %34, %16 ]
%18 = phi i64 [ 1, %14 ], [ %35, %16 ]
%19 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %36, %16 ]
%20 = add nsw i64 %17, %18
%21 = shl nsw i64 %20, 1
%22 = add nsw i64 %21, %17
%23 = shl i64 %22, 1
%24 = add i64 %20, %23
%25 = shl nsw i64 %24, 1
%26 = add nsw i64 %25, %22
%27 = shl i64 %26, 1
%28 = add i64 %24, %27
%29 = shl nsw i64 %28, 1
%30 = add nsw i64 %29, %26
%31 = shl i64 %30, 1
%32 = add i64 %28, %31
%33 = shl nsw i64 %32, 1
%34 = add nsw i64 %33, %30
%35 = add nsw i64 %34, %32
%36 = add i64 %19, 4
%37 = icmp eq i64 %36, %15
br i1 %37, label %38, label %16
38: ; preds = %16, %6
%39 = phi i64 [ undef, %6 ], [ %34, %16 ]
%40 = phi i64 [ undef, %6 ], [ %35, %16 ]
%41 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %34, %16 ]
%42 = phi i64 [ 1, %6 ], [ %35, %16 ]
%43 = icmp eq i64 %12, 0
br i1 %43, label %54, label %44
44: ; preds = %38, %44
%45 = phi i64 [ %50, %44 ], [ %41, %38 ]
%46 = phi i64 [ %51, %44 ], [ %42, %38 ]
%47 = phi i64 [ %52, %44 ], [ 0, %38 ]
%48 = add nsw i64 %45, %46
%49 = shl nsw i64 %48, 1
%50 = add nsw i64 %49, %45
%51 = add nsw i64 %50, %48
%52 = add i64 %47, 1
%53 = icmp eq i64 %52, %12
br i1 %53, label %54, label %44
54: ; preds = %44, %38
%55 = phi i64 [ %39, %38 ], [ %50, %44 ]
%56 = phi i64 [ %40, %38 ], [ %51, %44 ]
%57 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([23 x i8], [23 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i64 %56, i64 %55)
br label %58
58: ; preds = %54, %4
%59 = phi i32 [ 1, %4 ], [ 0, %54 ]
ret i32 %59
}