#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 */
scalar_t__ malloc(int);
int *countBits(int num, int *returnSize) {
  *returnSize = num + 1;
  int *res = (int *)malloc((*returnSize) * sizeof(int));
  res[0] = 0;
  int n = 1;
  for (int i = 1; i <= num; i++) {
    if (n == i) {
      res[i] = 1;
      n <<= 1;
    } else {
      res[i] = res[i - n / 2] + 1;
    }
  }
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countBits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq (%rax),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
movl   $0x1,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     11d3 <countBits+0xc3>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jne    118e <countBits+0x7e>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11c0 <countBits+0xb0>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%esi
cltd
idiv   %esi
mov    %eax,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
sub    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11c5 <countBits+0xb5>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1159 <countBits+0x49>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countBits>:
push   %rbp
push   %rbx
push   %rax
mov    %edi,%ebx
lea    0x1(%rbx),%ebp
mov    %ebp,(%rsi)
lea    0x4(,%rbx,4),%edi
call   1030 <malloc@plt>
movl   $0x0,(%rax)
test   %ebx,%ebx
jle    1172 <countBits+0x62>
mov    %ebp,%ecx
mov    $0x1,%edx
mov    $0x1,%esi
jmp    1162 <countBits+0x52>
xchg   %ax,%ax
mov    %edx,%edi
shr    $0x1f,%edi
add    %edx,%edi
sar    %edi
mov    %esi,%ebp
sub    %edi,%ebp
movslq %ebp,%rdi
mov    (%rax,%rdi,4),%edi
add    $0x1,%edi
mov    %edi,(%rax,%rsi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
je     1172 <countBits+0x62>
mov    %edx,%edi
cmp    %rdi,%rsi
jne    1140 <countBits+0x30>
add    %edx,%edx
mov    $0x1,%edi
jmp    1156 <countBits+0x46>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

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

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