#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 */
double fabs(double);
void quantum_frac_approx(int *a, int *b, int width) {
  float f = (float)*a / *b;
  float g = f;
  int i, num2 = 0, den2 = 1, num1 = 1, den1 = 0, num = 0, den = 0;
  do {
    i = (int)(g + 0.000005);
    g -= i - 0.000005;
    g = 1.0 / g;
    if (i * den1 + den2 > 1 << width)
      break;
    num = i * num1 + num2;
    den = i * den1 + den2;
    num2 = num1;
    den2 = den1;
    num1 = num;
    den1 = den;
  } while (fabs(((double)num / den) - f) > 1.0 / (2 * (1 << width)));
  *a = num;
  *b = den;
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<quantum_frac_approx>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
cvtsi2ssl (%rax),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
cvtsi2ssl (%rax),%xmm1
divss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x1,-0x28(%rbp)
movl   $0x1,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  0xe9b(%rip),%xmm1
addsd  %xmm1,%xmm0
cvttsd2si %xmm0,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
cvtsi2sdl -0x20(%rbp),%xmm1
movsd  0xe83(%rip),%xmm0
subsd  %xmm0,%xmm1
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
subsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
movss  -0x1c(%rbp),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm1
movsd  0xe50(%rip),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
imul   -0x30(%rbp),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jle    11e0 <quantum_frac_approx+0xe0>
jmp    125f <quantum_frac_approx+0x15f>
mov    -0x20(%rbp),%eax
imul   -0x2c(%rbp),%eax
add    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
imul   -0x30(%rbp),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
cvtsi2sdl -0x34(%rbp),%xmm0
cvtsi2sdl -0x38(%rbp),%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
movss  -0x18(%rbp),%xmm1
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
subsd  %xmm1,%xmm0
movaps 0xddc(%rip),%xmm1
pand   %xmm1,%xmm0
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
shl    $0x1,%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm2
movsd  0xdaf(%rip),%xmm1
divsd  %xmm2,%xmm1
ucomisd %xmm1,%xmm0
ja     115c <quantum_frac_approx+0x5c>
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<quantum_frac_approx>:
mov    %edx,%ecx
mov    $0x1,%edx
mov    $0x1,%r8d
shl    %cl,%r8d
test   %r8d,%r8d
jle    11f0 <quantum_frac_approx+0xf0>
cvtsi2ssl (%rdi),%xmm0
cvtsi2ssl (%rsi),%xmm1
divss  %xmm1,%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  0xecf(%rip),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
cvttsd2si %xmm1,%r11d
lea    (%r8,%r8,1),%eax
cvtsi2sd %eax,%xmm2
movsd  0xebe(%rip),%xmm1
divsd  %xmm2,%xmm1
xor    %r9d,%r9d
movapd 0xec7(%rip),%xmm2
movsd  0xeae(%rip),%xmm8
movss  0xec6(%rip),%xmm4
movsd  0xe8e(%rip),%xmm5
movapd %xmm0,%xmm6
mov    $0x1,%ecx
xor    %r10d,%r10d
xchg   %ax,%ax
mov    %r10d,%eax
mov    %ecx,%r10d
imul   %r11d,%ecx
add    %eax,%ecx
xorps  %xmm7,%xmm7
cvtsi2sd %ecx,%xmm7
mov    %edx,%eax
xorps  %xmm3,%xmm3
cvtsi2sd %edx,%xmm3
divsd  %xmm3,%xmm7
subsd  %xmm0,%xmm7
andpd  %xmm2,%xmm7
ucomisd %xmm1,%xmm7
jbe    11f4 <quantum_frac_approx+0xf4>
xorps  %xmm7,%xmm7
cvtsi2sd %r11d,%xmm7
addsd  %xmm8,%xmm7
subsd  %xmm7,%xmm6
cvtsd2ss %xmm6,%xmm6
movaps %xmm4,%xmm7
divss  %xmm6,%xmm7
xorps  %xmm6,%xmm6
cvtss2sd %xmm7,%xmm6
movaps %xmm6,%xmm7
addsd  %xmm5,%xmm7
cvttsd2si %xmm7,%r11d
mov    %eax,%edx
imul   %r11d,%edx
add    %r9d,%edx
mov    %eax,%r9d
cmp    %r8d,%edx
jle    1180 <quantum_frac_approx+0x80>
jmp    11f4 <quantum_frac_approx+0xf4>
xor    %ecx,%ecx
xor    %eax,%eax
mov    %ecx,(%rdi)
mov    %eax,(%rsi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @quantum_frac_approx(i32* %0, i32* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca float
%8 = alloca float
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32* %1, i32** %5
store i32 %2, i32* %6
%16 = load i32*, i32** %4
%17 = load i32, i32* %16
%18 = sitofp i32 %17 to float
%19 = load i32*, i32** %5
%20 = load i32, i32* %19
%21 = sitofp i32 %20 to float
%22 = fdiv float %18, %21
store float %22, float* %7
%23 = load float, float* %7
store float %23, float* %8
store i32 0, i32* %10
store i32 1, i32* %11
store i32 1, i32* %12
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %14
store i32 0, i32* %15
br label %24
24: ; preds = %64, %3
%25 = load float, float* %8
%26 = fpext float %25 to double
%27 = fadd double %26, 5.000000e-06
%28 = fptosi double %27 to i32
store i32 %28, i32* %9
%29 = load i32, i32* %9
%30 = sitofp i32 %29 to double
%31 = fsub double %30, 5.000000e-06
%32 = load float, float* %8
%33 = fpext float %32 to double
%34 = fsub double %33, %31
%35 = fptrunc double %34 to float
store float %35, float* %8
%36 = load float, float* %8
%37 = fpext float %36 to double
%38 = fdiv double 1.000000e+00, %37
%39 = fptrunc double %38 to float
store float %39, float* %8
%40 = load i32, i32* %9
%41 = load i32, i32* %13
%42 = mul nsw i32 %40, %41
%43 = load i32, i32* %11
%44 = add nsw i32 %42, %43
%45 = load i32, i32* %6
%46 = shl i32 1, %45
%47 = icmp sgt i32 %44, %46
br i1 %47, label %48, label %49
48: ; preds = %24
br label %80
49: ; preds = %24
%50 = load i32, i32* %9
%51 = load i32, i32* %12
%52 = mul nsw i32 %50, %51
%53 = load i32, i32* %10
%54 = add nsw i32 %52, %53
store i32 %54, i32* %14
%55 = load i32, i32* %9
%56 = load i32, i32* %13
%57 = mul nsw i32 %55, %56
%58 = load i32, i32* %11
%59 = add nsw i32 %57, %58
store i32 %59, i32* %15
%60 = load i32, i32* %12
store i32 %60, i32* %10
%61 = load i32, i32* %13
store i32 %61, i32* %11
%62 = load i32, i32* %14
store i32 %62, i32* %12
%63 = load i32, i32* %15
store i32 %63, i32* %13
br label %64
64: ; preds = %49
%65 = load i32, i32* %14
%66 = sitofp i32 %65 to double
%67 = load i32, i32* %15
%68 = sitofp i32 %67 to double
%69 = fdiv double %66, %68
%70 = load float, float* %7
%71 = fpext float %70 to double
%72 = fsub double %69, %71
%73 = call double @llvm.fabs.f64(double %72)
%74 = load i32, i32* %6
%75 = shl i32 1, %74
%76 = mul nsw i32 2, %75
%77 = sitofp i32 %76 to double
%78 = fdiv double 1.000000e+00, %77
%79 = fcmp ogt double %73, %78
br i1 %79, label %24, label %80
80: ; preds = %64, %48
%81 = load i32, i32* %14
%82 = load i32*, i32** %4
store i32 %81, i32* %82
%83 = load i32, i32* %15
%84 = load i32*, i32** %5
store i32 %83, i32* %84
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @quantum_frac_approx(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32 %2) {
%4 = load i32, i32* %0
%5 = sitofp i32 %4 to float
%6 = load i32, i32* %1
%7 = sitofp i32 %6 to float
%8 = fdiv float %5, %7
%9 = shl nuw i32 1, %2
%10 = fpext float %8 to double
%11 = icmp slt i32 %9, 1
br i1 %11, label %45, label %12
12: ; preds = %3
%13 = fadd double %10, 5.000000e-06
%14 = fptosi double %13 to i32
%15 = shl nuw nsw i32 %9, 1
%16 = sitofp i32 %15 to double
%17 = fdiv double 1.000000e+00, %16
br label %30
18: ; preds = %30
%19 = sitofp i32 %32 to double
%20 = fadd double %19, -5.000000e-06
%21 = fsub double %33, %20
%22 = fptrunc double %21 to float
%23 = fdiv float 1.000000e+00, %22
%24 = fpext float %23 to double
%25 = fadd double %24, 5.000000e-06
%26 = fptosi double %25 to i32
%27 = mul nsw i32 %31, %26
%28 = add nsw i32 %27, %34
%29 = icmp sgt i32 %28, %9
br i1 %29, label %45, label %30
30: ; preds = %12, %18
%31 = phi i32 [ 1, %12 ], [ %28, %18 ]
%32 = phi i32 [ %14, %12 ], [ %26, %18 ]
%33 = phi double [ %10, %12 ], [ %24, %18 ]
%34 = phi i32 [ 0, %12 ], [ %31, %18 ]
%35 = phi i32 [ 1, %12 ], [ %38, %18 ]
%36 = phi i32 [ 0, %12 ], [ %35, %18 ]
%37 = mul nsw i32 %35, %32
%38 = add nsw i32 %37, %36
%39 = sitofp i32 %38 to double
%40 = sitofp i32 %31 to double
%41 = fdiv double %39, %40
%42 = fsub double %41, %10
%43 = tail call double @llvm.fabs.f64(double %42)
%44 = fcmp ogt double %43, %17
br i1 %44, label %18, label %45
45: ; preds = %30, %18, %3
%46 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %38, %18 ], [ %38, %30 ]
%47 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %31, %18 ], [ %31, %30 ]
store i32 %46, i32* %0
store i32 %47, i32* %1
ret void
}