#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 */
int *malloc(int);
int *countBits(int n, int *retsz) {
  *retsz = n + 1;
  int *A = malloc(sizeof(int) * (*retsz));
  A[0] = 0;
  if (n == 0)
    return A;
  A[1] = 1;
  if (n == 1)
    return A;
  int i, j, idx = 2;
  for (i = 1; i < 32; ++i) {
    for (j = 0; j < (1 << i); ++j) {
      if (idx + j > n)
        return A;
      A[idx + j] = A[j] + 1;
    }
    idx += j;
  }
  return A;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countBits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq (%rax),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jne    1162 <countBits+0x52>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1221 <countBits+0x111>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movl   $0x1,0x4(%rax)
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jne    1184 <countBits+0x74>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1221 <countBits+0x111>
movl   $0x2,-0x2c(%rbp)
movl   $0x1,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x20,-0x24(%rbp)
jge    1219 <countBits+0x109>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1202 <countBits+0xf2>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jle    11d6 <countBits+0xc6>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1221 <countBits+0x111>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    11a3 <countBits+0x93>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1192 <countBits+0x82>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countBits>:
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
mov    %edi,%r14d
lea    0x1(%r14),%eax
mov    %eax,(%rsi)
lea    0x4(,%r14,4),%edi
call   1030 <malloc@plt>
movl   $0x0,(%rax)
test   %r14d,%r14d
je     1142 <countBits+0x32>
movl   $0x1,0x4(%rax)
cmp    $0x1,%r14d
jne    114a <countBits+0x3a>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
ret
mov    $0x1,%r8d
mov    $0x2,%r9d
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x1f,%ecx
je     1142 <countBits+0x32>
mov    $0x1,%edi
shl    %cl,%edi
mov    %r9d,%edx
cmp    $0x2,%edi
cmovl  %r8d,%edi
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
cmp    %r14d,%edx
jg     1142 <countBits+0x32>
mov    (%rax,%rsi,4),%ebx
add    $0x1,%ebx
mov    %ebx,(%rax,%rdx,4)
add    $0x1,%rsi
add    $0x1,%rdx
cmp    %rsi,%rdi
jne    1180 <countBits+0x70>
add    %r9d,%edi
add    $0x1,%ecx
mov    %edi,%r9d
cmp    $0x20,%ecx
jne    115b <countBits+0x4b>
jmp    1142 <countBits+0x32>

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
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32* %1, i32** %5
%10 = load i32, i32* %4
%11 = add nsw i32 %10, 1
%12 = load i32*, i32** %5
store i32 %11, i32* %12
%13 = load i32*, i32** %5
%14 = load i32, i32* %13
%15 = sext i32 %14 to i64
%16 = mul i64 4, %15
%17 = trunc i64 %16 to i32
%18 = call i32* @malloc(i32 %17)
store i32* %18, i32** %6
%19 = load i32*, i32** %6
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 0
store i32 0, i32* %20
%21 = load i32, i32* %4
%22 = icmp eq i32 %21, 0
br i1 %22, label %23, label %25
23: ; preds = %2
%24 = load i32*, i32** %6
store i32* %24, i32** %3
br label %75
25: ; preds = %2
%26 = load i32*, i32** %6
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 1
store i32 1, i32* %27
%28 = load i32, i32* %4
%29 = icmp eq i32 %28, 1
br i1 %29, label %30, label %32
30: ; preds = %25
%31 = load i32*, i32** %6
store i32* %31, i32** %3
br label %75
32: ; preds = %25
store i32 2, i32* %9
store i32 1, i32* %7
br label %33
33: ; preds = %70, %32
%34 = load i32, i32* %7
%35 = icmp slt i32 %34, 32
br i1 %35, label %36, label %73
36: ; preds = %33
store i32 0, i32* %8
br label %37
37: ; preds = %63, %36
%38 = load i32, i32* %8
%39 = load i32, i32* %7
%40 = shl i32 1, %39
%41 = icmp slt i32 %38, %40
br i1 %41, label %42, label %66
42: ; preds = %37
%43 = load i32, i32* %9
%44 = load i32, i32* %8
%45 = add nsw i32 %43, %44
%46 = load i32, i32* %4
%47 = icmp sgt i32 %45, %46
br i1 %47, label %48, label %50
48: ; preds = %42
%49 = load i32*, i32** %6
store i32* %49, i32** %3
br label %75
50: ; preds = %42
%51 = load i32*, i32** %6
%52 = load i32, i32* %8
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = add nsw i32 %55, 1
%57 = load i32*, i32** %6
%58 = load i32, i32* %9
%59 = load i32, i32* %8
%60 = add nsw i32 %58, %59
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %61
store i32 %56, i32* %62
br label %63
63: ; preds = %50
%64 = load i32, i32* %8
%65 = add nsw i32 %64, 1
store i32 %65, i32* %8
br label %37
66: ; preds = %37
%67 = load i32, i32* %8
%68 = load i32, i32* %9
%69 = add nsw i32 %68, %67
store i32 %69, i32* %9
br label %70
70: ; preds = %66
%71 = load i32, i32* %7
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %7
br label %33
73: ; preds = %33
%74 = load i32*, i32** %6
store i32* %74, i32** %3
br label %75
75: ; preds = %73, %48, %30, %23
%76 = load i32*, i32** %3
ret i32* %76
}

LLVM IR (-O2):
define noalias i32* @countBits(i32 %0, i32* nocapture writeonly %1) {
%3 = add nsw i32 %0, 1
store i32 %3, i32* %1
%4 = shl i32 %3, 2
%5 = tail call i32* @malloc(i32 %4)
store i32 0, i32* %5
%6 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %6, label %35, label %7
7: ; preds = %2
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 1
store i32 1, i32* %8
%9 = icmp eq i32 %0, 1
br i1 %9, label %35, label %10
10: ; preds = %7, %31
%11 = phi i32 [ %32, %31 ], [ 2, %7 ]
%12 = phi i32 [ %33, %31 ], [ 1, %7 ]
%13 = icmp eq i32 %12, 31
br i1 %13, label %35, label %14
14: ; preds = %10
%15 = shl nuw nsw i32 1, %12
%16 = zext i32 %11 to i64
%17 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %15, i32 1)
%18 = zext i32 %17 to i64
br label %19
19: ; preds = %14, %24
%20 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %29, %24 ]
%21 = add nuw nsw i64 %20, %16
%22 = trunc i64 %21 to i32
%23 = icmp sgt i32 %22, %0
br i1 %23, label %35, label %24
24: ; preds = %19
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 %20
%26 = load i32, i32* %25
%27 = add nsw i32 %26, 1
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 %21
store i32 %27, i32* %28
%29 = add nuw nsw i64 %20, 1
%30 = icmp eq i64 %29, %18
br i1 %30, label %31, label %19
31: ; preds = %24
%32 = add nuw nsw i32 %17, %11
%33 = add nuw nsw i32 %12, 1
%34 = icmp eq i32 %33, 32
br i1 %34, label %35, label %10
35: ; preds = %10, %31, %19, %7, %2
ret i32* %5
}