#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 */
size_t factorial_size_t(size_t);
int /*<<< orphan*/ fprintf(int /*<<< orphan*/, char *, unsigned long, ...);
int /*<<< orphan*/ memcpy(void *, void *, size_t);
int /*<<< orphan*/ memmove(void *, void *, size_t);
int /*<<< orphan*/ stderr;
void *permute(size_t perm_idx, const void *src, void *dest, size_t len,
              size_t elem_size, void *elem_swap_buf) {
  size_t i, size, idx, remainder, num_perms, choice_idx;
  unsigned char *d;
  void *from, *to;
  if (!src || !dest || !len) {
    fprintf(stderr, "src: %p, dest: %p, len:%lu\n", src, dest,
            (unsigned long)len);
    return NULL;
  }
  memcpy(dest, src, len * elem_size);
  if (perm_idx == 0) {
    return dest;
  }
  idx = perm_idx;
  d = (unsigned char *)dest;
  for (i = 0; idx && i < len - 1; ++i) {
    num_perms = factorial_size_t(len - i - 1);
    if (!num_perms) {
      fprintf(stderr, "factorial(%lu) overflows\n",
              (unsigned long)(len - i - 1));
      return NULL;
    }
    choice_idx = idx / num_perms;
    remainder = idx % num_perms;
    to = d + (i * elem_size);
    from = d + ((i + choice_idx) * elem_size);
    if (to != from) {
      memcpy(elem_swap_buf, to, elem_size);
      memcpy(to, from, elem_size);
      if (i < (len - 2)) {
        to = d + ((i + 2) * elem_size);
        from = d + ((i + 1) * elem_size);
        size = (elem_size * (choice_idx - 1));
        memmove(to, from, size);
      }
      to = d + ((i + 1) * elem_size);
      memcpy(to, elem_swap_buf, elem_size);
    }
    idx = remainder;
  }
  return dest;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<permute>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x90,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
mov    %rcx,-0x28(%rbp)
mov    %r8,-0x30(%rbp)
mov    %r9,-0x38(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     1184 <permute+0x44>
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
je     1184 <permute+0x44>
cmpq   $0x0,-0x28(%rbp)
jne    11b4 <permute+0x74>
mov    0x2e55(%rip),%rax
mov    (%rax),%edi
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x28(%rbp),%r8
lea    0xe60(%rip),%rsi
mov    $0x0,%al
call   1040 <fprintf@plt>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    13b8 <permute+0x278>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
mov    -0x28(%rbp),%rdx
imul   -0x30(%rbp),%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jne    11e2 <permute+0xa2>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    13b8 <permute+0x278>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
movq   $0x0,-0x40(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpq   $0x0,-0x50(%rbp)
mov    %al,-0x81(%rbp)
je     1225 <permute+0xe5>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
sub    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rax
setb   %al
mov    %al,-0x81(%rbp)
mov    -0x81(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1238 <permute+0xf8>
jmp    13b0 <permute+0x270>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
sub    -0x40(%rbp),%rdi
sub    $0x1,%rdi
call   1030 <factorial_size_t@plt>
mov    %rax,-0x60(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x60(%rbp)
jne    1288 <permute+0x148>
mov    0x2d81(%rip),%rax
mov    (%rax),%edi
mov    -0x28(%rbp),%rdx
sub    -0x40(%rbp),%rdx
sub    $0x1,%rdx
lea    0xda8(%rip),%rsi
mov    $0x0,%al
call   1040 <fprintf@plt>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    13b8 <permute+0x278>
mov    -0x50(%rbp),%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %ecx,%edx
divq   -0x60(%rbp)
mov    %rax,-0x68(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %ecx,%edx
divq   -0x60(%rbp)
mov    %rdx,-0x58(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
imul   -0x30(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x80(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
add    -0x68(%rbp),%rcx
imul   -0x30(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x78(%rbp)
mov    -0x80(%rbp),%rax
cmp    -0x78(%rbp),%rax
je     1397 <permute+0x257>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x80(%rbp),%rsi
mov    -0x30(%rbp),%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    -0x80(%rbp),%rdi
mov    -0x78(%rbp),%rsi
mov    -0x30(%rbp),%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
sub    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    136e <permute+0x22e>
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
add    $0x2,%rcx
imul   -0x30(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x80(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
add    $0x1,%rcx
imul   -0x30(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x78(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x68(%rbp),%rcx
sub    $0x1,%rcx
imul   %rcx,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x80(%rbp),%rdi
mov    -0x78(%rbp),%rsi
mov    -0x48(%rbp),%rdx
call   1060 <memmove@plt>
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
add    $0x1,%rcx
imul   -0x30(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x80(%rbp)
mov    -0x80(%rbp),%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
mov    -0x30(%rbp),%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jmp    11fa <permute+0xba>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x90,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<permute>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %r9,0x8(%rsp)
mov    %rcx,%rbx
mov    %rdx,%r15
mov    %rsi,%rax
test   %rsi,%rsi
je     12cf <permute+0x18f>
test   %r15,%r15
je     12cf <permute+0x18f>
test   %rbx,%rbx
je     12cf <permute+0x18f>
mov    %r8,%r14
mov    %rdi,%r12
mov    %r8,%rdx
imul   %rbx,%rdx
mov    %r15,%rdi
mov    %rax,%rsi
call   1050 <memcpy@plt>
test   %r12,%r12
je     12f2 <permute+0x1b2>
mov    %rbx,%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,0x20(%rsp)
je     12f2 <permute+0x1b2>
lea    -0x2(%rbx),%rax
mov    %rax,0x10(%rsp)
xor    %r13d,%r13d
mov    %rbx,0x18(%rsp)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r13,%rbp
not    %rbp
add    %rbx,%rbp
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <factorial_size_t@plt>
test   %rax,%rax
je     1304 <permute+0x1c4>
mov    %rax,%rcx
or     %r12,%rax
shr    $0x20,%rax
je     1200 <permute+0xc0>
mov    %r12,%rax
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,%r12
jmp    120a <permute+0xca>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    %r12d,%eax
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %eax,%r12d
mov    %rdx,(%rsp)
mov    %r13,%rbx
imul   %r14,%rbx
lea    (%r12,%r13,1),%rbp
imul   %r14,%rbp
cmp    %rbp,%rbx
jne    1230 <permute+0xf0>
add    $0x1,%r13
mov    (%rsp),%r12
jmp    12b8 <permute+0x178>
nop
add    %r15,%rbx
add    %r15,%rbp
mov    0x8(%rsp),%rdi
mov    %rbx,%rsi
mov    %r14,%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rdi
mov    %rbp,%rsi
mov    %r14,%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
cmp    0x10(%rsp),%r13
jae    1290 <permute+0x150>
lea    0x2(%r13),%rdi
imul   %r14,%rdi
add    %r15,%rdi
add    $0x1,%r13
mov    %r15,%rbx
mov    %r13,%r15
imul   %r14,%r15
lea    (%rbx,%r15,1),%rsi
add    $0xffffffffffffffff,%r12
imul   %r14,%r12
mov    %r12,%rdx
call   1060 <memmove@plt>
jmp    129e <permute+0x15e>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r13
mov    %r15,%rbx
mov    %r13,%r15
imul   %r14,%r15
mov    (%rsp),%r12
add    %rbx,%r15
mov    %r15,%rdi
mov    0x8(%rsp),%rsi
mov    %r14,%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%r15
test   %r12,%r12
mov    0x18(%rsp),%rbx
je     12f2 <permute+0x1b2>
cmp    0x20(%rsp),%r13
jb     11c0 <permute+0x80>
jmp    12f2 <permute+0x1b2>
mov    0x2d0a(%rip),%rcx
mov    (%rcx),%edi
lea    0xd21(%rip),%rsi
mov    %rax,%rdx
mov    %r15,%rcx
mov    %rbx,%r8
xor    %eax,%eax
call   1040 <fprintf@plt>
xor    %r15d,%r15d
mov    %r15,%rax
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    0x2cd5(%rip),%rax
mov    (%rax),%edi
lea    0xd08(%rip),%rsi
xor    %r15d,%r15d
mov    %rbp,%rdx
xor    %eax,%eax
call   1040 <fprintf@plt>
jmp    12f2 <permute+0x1b2>

LLVM IR (-O0):
@stderr = global i32 0
@.str = [28 x i8] c"src: %p, dest: %p, len:%lu\0A\00"
@.str.1 = [26 x i8] c"factorial(%lu) overflows\0A\00"
define i8* @permute(i64 %0, i8* %1, i8* %2, i64 %3, i64 %4, i8* %5) {
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i64
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i8*
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
%13 = alloca i8*
%14 = alloca i64
%15 = alloca i64
%16 = alloca i64
%17 = alloca i64
%18 = alloca i64
%19 = alloca i64
%20 = alloca i8*
%21 = alloca i8*
%22 = alloca i8*
store i64 %0, i64* %8
store i8* %1, i8** %9
store i8* %2, i8** %10
store i64 %3, i64* %11
store i64 %4, i64* %12
store i8* %5, i8** %13
%23 = load i8*, i8** %9
%24 = icmp ne i8* %23, null
br i1 %24, label %25, label %31
25: ; preds = %6
%26 = load i8*, i8** %10
%27 = icmp ne i8* %26, null
br i1 %27, label %28, label %31
28: ; preds = %25
%29 = load i64, i64* %11
%30 = icmp ne i64 %29, 0
br i1 %30, label %38, label %31
31: ; preds = %28, %25, %6
%32 = load i32, i32* @stderr
%33 = load i8*, i8** %9
%34 = ptrtoint i8* %33 to i64
%35 = load i8*, i8** %10
%36 = load i64, i64* %11
%37 = call i32 (i32, i8*, i64, ...) @fprintf(i32 %32, i8* getelementptr inbounds ([28 x i8], [28 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i64 %34, i8* %35, i64 %36)
store i8* null, i8** %7
br label %151
38: ; preds = %28
%39 = load i8*, i8** %10
%40 = load i8*, i8** %9
%41 = load i64, i64* %11
%42 = load i64, i64* %12
%43 = mul i64 %41, %42
%44 = call i32 @memcpy(i8* %39, i8* %40, i64 %43)
%45 = load i64, i64* %8
%46 = icmp eq i64 %45, 0
br i1 %46, label %47, label %49
47: ; preds = %38
%48 = load i8*, i8** %10
store i8* %48, i8** %7
br label %151
49: ; preds = %38
%50 = load i64, i64* %8
store i64 %50, i64* %16
%51 = load i8*, i8** %10
store i8* %51, i8** %20
store i64 0, i64* %14
br label %52
52: ; preds = %146, %49
%53 = load i64, i64* %16
%54 = icmp ne i64 %53, 0
br i1 %54, label %55, label %60
55: ; preds = %52
%56 = load i64, i64* %14
%57 = load i64, i64* %11
%58 = sub i64 %57, 1
%59 = icmp ult i64 %56, %58
br label %60
60: ; preds = %55, %52
%61 = phi i1 [ false, %52 ], [ %59, %55 ]
br i1 %61, label %62, label %149
62: ; preds = %60
%63 = load i64, i64* %11
%64 = load i64, i64* %14
%65 = sub i64 %63, %64
%66 = sub i64 %65, 1
%67 = call i64 @factorial_size_t(i64 %66)
store i64 %67, i64* %18
%68 = load i64, i64* %18
%69 = icmp ne i64 %68, 0
br i1 %69, label %77, label %70
70: ; preds = %62
%71 = load i32, i32* @stderr
%72 = load i64, i64* %11
%73 = load i64, i64* %14
%74 = sub i64 %72, %73
%75 = sub i64 %74, 1
%76 = call i32 (i32, i8*, i64, ...) @fprintf(i32 %71, i8* getelementptr inbounds ([26 x i8], [26 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i64 %75)
store i8* null, i8** %7
br label %151
77: ; preds = %62
%78 = load i64, i64* %16
%79 = load i64, i64* %18
%80 = udiv i64 %78, %79
store i64 %80, i64* %19
%81 = load i64, i64* %16
%82 = load i64, i64* %18
%83 = urem i64 %81, %82
store i64 %83, i64* %17
%84 = load i8*, i8** %20
%85 = load i64, i64* %14
%86 = load i64, i64* %12
%87 = mul i64 %85, %86
%88 = getelementptr inbounds i8, i8* %84, i64 %87
store i8* %88, i8** %22
%89 = load i8*, i8** %20
%90 = load i64, i64* %14
%91 = load i64, i64* %19
%92 = add i64 %90, %91
%93 = load i64, i64* %12
%94 = mul i64 %92, %93
%95 = getelementptr inbounds i8, i8* %89, i64 %94
store i8* %95, i8** %21
%96 = load i8*, i8** %22
%97 = load i8*, i8** %21
%98 = icmp ne i8* %96, %97
br i1 %98, label %99, label %144
99: ; preds = %77
%100 = load i8*, i8** %13
%101 = load i8*, i8** %22
%102 = load i64, i64* %12
%103 = call i32 @memcpy(i8* %100, i8* %101, i64 %102)
%104 = load i8*, i8** %22
%105 = load i8*, i8** %21
%106 = load i64, i64* %12
%107 = call i32 @memcpy(i8* %104, i8* %105, i64 %106)
%108 = load i64, i64* %14
%109 = load i64, i64* %11
%110 = sub i64 %109, 2
%111 = icmp ult i64 %108, %110
br i1 %111, label %112, label %133
112: ; preds = %99
%113 = load i8*, i8** %20
%114 = load i64, i64* %14
%115 = add i64 %114, 2
%116 = load i64, i64* %12
%117 = mul i64 %115, %116
%118 = getelementptr inbounds i8, i8* %113, i64 %117
store i8* %118, i8** %22
%119 = load i8*, i8** %20
%120 = load i64, i64* %14
%121 = add i64 %120, 1
%122 = load i64, i64* %12
%123 = mul i64 %121, %122
%124 = getelementptr inbounds i8, i8* %119, i64 %123
store i8* %124, i8** %21
%125 = load i64, i64* %12
%126 = load i64, i64* %19
%127 = sub i64 %126, 1
%128 = mul i64 %125, %127
store i64 %128, i64* %15
%129 = load i8*, i8** %22
%130 = load i8*, i8** %21
%131 = load i64, i64* %15
%132 = call i32 @memmove(i8* %129, i8* %130, i64 %131)
br label %133
133: ; preds = %112, %99
%134 = load i8*, i8** %20
%135 = load i64, i64* %14
%136 = add i64 %135, 1
%137 = load i64, i64* %12
%138 = mul i64 %136, %137
%139 = getelementptr inbounds i8, i8* %134, i64 %138
store i8* %139, i8** %22
%140 = load i8*, i8** %22
%141 = load i8*, i8** %13
%142 = load i64, i64* %12
%143 = call i32 @memcpy(i8* %140, i8* %141, i64 %142)
br label %144
144: ; preds = %133, %77
%145 = load i64, i64* %17
store i64 %145, i64* %16
br label %146
146: ; preds = %144
%147 = load i64, i64* %14
%148 = add i64 %147, 1
store i64 %148, i64* %14
br label %52
149: ; preds = %60
%150 = load i8*, i8** %10
store i8* %150, i8** %7
br label %151
151: ; preds = %149, %70, %47, %31
%152 = load i8*, i8** %7
ret i8* %152
}

LLVM IR (-O2):
@stderr = global i32 0
@.str = [28 x i8] c"src: %p, dest: %p, len:%lu\0A\00"
@.str.1 = [26 x i8] c"factorial(%lu) overflows\0A\00"
define i8* @permute(i64 %0, i8* %1, i8* %2, i64 %3, i64 %4, i8* %5) {
%7 = icmp ne i8* %1, null
%8 = icmp ne i8* %2, null
%9 = and i1 %7, %8
%10 = icmp ne i64 %3, 0
%11 = and i1 %9, %10
br i1 %11, label %16, label %12
12: ; preds = %6
%13 = load i32, i32* @stderr
%14 = ptrtoint i8* %1 to i64
%15 = tail call i32 (i32, i8*, i64, ...) @fprintf(i32 %13, i8* getelementptr inbounds ([28 x i8], [28 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i64 %14, i8* %2, i64 %3)
br label %73
16: ; preds = %6
%17 = mul i64 %4, %3
%18 = tail call i32 @memcpy(i8* %2, i8* %1, i64 %17)
%19 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %19, label %73, label %20
20: ; preds = %16
%21 = add i64 %3, -1
%22 = icmp eq i64 %21, 0
br i1 %22, label %73, label %23
23: ; preds = %20
%24 = add i64 %3, -2
br label %25
25: ; preds = %23, %68
%26 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %69, %68 ]
%27 = phi i64 [ %0, %23 ], [ %37, %68 ]
%28 = xor i64 %26, -1
%29 = add i64 %28, %3
%30 = tail call i64 @factorial_size_t(i64 %29)
%31 = icmp eq i64 %30, 0
br i1 %31, label %32, label %35
32: ; preds = %25
%33 = load i32, i32* @stderr
%34 = tail call i32 (i32, i8*, i64, ...) @fprintf(i32 %33, i8* getelementptr inbounds ([26 x i8], [26 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i64 %29)
br label %73
35: ; preds = %25
%36 = udiv i64 %27, %30
%37 = urem i64 %27, %30
%38 = mul i64 %26, %4
%39 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %38
%40 = add i64 %36, %26
%41 = mul i64 %40, %4
%42 = icmp eq i64 %38, %41
br i1 %42, label %43, label %45
43: ; preds = %35
%44 = add nuw i64 %26, 1
br label %68
45: ; preds = %35
%46 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %41
%47 = tail call i32 @memcpy(i8* %5, i8* %39, i64 %4)
%48 = tail call i32 @memcpy(i8* %39, i8* %46, i64 %4)
%49 = icmp ult i64 %26, %24
br i1 %49, label %53, label %50
50: ; preds = %45
%51 = add nuw i64 %26, 1
%52 = mul i64 %51, %4
br label %63
53: ; preds = %45
%54 = add i64 %26, 2
%55 = mul i64 %54, %4
%56 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %55
%57 = add nuw i64 %26, 1
%58 = mul i64 %57, %4
%59 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %58
%60 = add i64 %36, -1
%61 = mul i64 %60, %4
%62 = tail call i32 @memmove(i8* %56, i8* %59, i64 %61)
br label %63
63: ; preds = %50, %53
%64 = phi i64 [ %52, %50 ], [ %58, %53 ]
%65 = phi i64 [ %51, %50 ], [ %57, %53 ]
%66 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %64
%67 = tail call i32 @memcpy(i8* %66, i8* %5, i64 %4)
br label %68
68: ; preds = %43, %63
%69 = phi i64 [ %44, %43 ], [ %65, %63 ]
%70 = icmp ne i64 %37, 0
%71 = icmp ult i64 %69, %21
%72 = select i1 %70, i1 %71, i1 false
br i1 %72, label %25, label %73
73: ; preds = %68, %20, %16, %32, %12
%74 = phi i8* [ null, %32 ], [ null, %12 ], [ %2, %16 ], [ %2, %20 ], [ %2, %68 ]
ret i8* %74
}