#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 /*<<< orphan*/ assert(int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, int, long long);
long long sum_of_digits(long long);
int main(void) {
  int i;
  long long a, b;
  long long found[40];
  int nfound = 0;
  for (a = 1; a < 1000; a++) {
    for (b = 1; b < 1000; b++) {
      long long ex = b;
      long long x = a;
      while (--ex) {
        if (x & 0xFFC0000000000000) {
          goto too_big;
        }
        x *= a;
      }
      if (x > 9 && sum_of_digits(x) == a) {
        for (i = 0; i < nfound; i++) {
          if (x < found[i]) {
            long long temp = found[i];
            found[i] = x;
            x = temp;
          }
        }
        found[nfound] = x;
        nfound++;
        assert(nfound < 40);
      }
    }
  too_big:;
  }
  for (i = 0; i < nfound; i++) {
    printf("a_%d: %lld\n", i + 1, found[i]);
  }
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x180,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0x164(%rbp)
movq   $0x1,-0x10(%rbp)
cmpq   $0x3e8,-0x10(%rbp)
jge    12e6 <main+0x1b6>
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
cmpq   $0x3e8,-0x18(%rbp)
jge    12cb <main+0x19b>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x170(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x178(%rbp)
mov    -0x170(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x170(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
je     11e2 <main+0xb2>
movabs $0xffc0000000000000,%rax
and    -0x178(%rbp),%rax
cmp    $0x0,%rax
je     11ca <main+0x9a>
jmp    12d0 <main+0x1a0>
mov    -0x10(%rbp),%rax
imul   -0x178(%rbp),%rax
ff
mov    %rax,-0x178(%rbp)
jmp    118e <main+0x5e>
cmpq   $0x9,-0x178(%rbp)
09
jle    12b5 <main+0x185>
mov    -0x178(%rbp),%rdi
call   1040 <sum_of_digits@plt>
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jne    12b5 <main+0x185>
movl   $0x0,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
cmp    -0x164(%rbp),%eax
jge    127c <main+0x14c>
mov    -0x178(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
cmp    -0x160(%rbp,%rcx,8),%rax
ff
jge    1269 <main+0x139>
movslq -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x160(%rbp,%rax,8),%rax
ff
mov    %rax,-0x180(%rbp)
mov    -0x178(%rbp),%rcx
movslq -0x8(%rbp),%rax
mov    %rcx,-0x160(%rbp,%rax,8)
ff
mov    -0x180(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x178(%rbp)
jmp    126e <main+0x13e>
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    120d <main+0xdd>
mov    -0x178(%rbp),%rcx
movslq -0x164(%rbp),%rax
mov    %rcx,-0x160(%rbp,%rax,8)
ff
mov    -0x164(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x164(%rbp)
cmpl   $0x28,-0x164(%rbp)
setl   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1050 <assert@plt>
jmp    12ba <main+0x18a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    116a <main+0x3a>
jmp    12d0 <main+0x1a0>
jmp    12d5 <main+0x1a5>
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1154 <main+0x24>
movl   $0x0,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
cmp    -0x164(%rbp),%eax
jge    1328 <main+0x1f8>
mov    -0x8(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
movslq -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x160(%rbp,%rax,8),%rdx
ff
lea    0xceb(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    12ed <main+0x1bd>
xor    %eax,%eax
add    $0x180,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x148,%rsp
mov    $0x1,%r14d
xor    %r12d,%r12d
movabs $0x7fc0000000000000,%r15
jmp    1171 <main+0x41>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r14
cmp    $0x3e8,%r14
je     125c <main+0x12c>
xor    %r13d,%r13d
mov    $0x1,%ebp
jmp    11aa <main+0x7a>
movslq %r12d,%rax
mov    %rbx,(%rsp,%rax,8)
lea    0x1(%r12),%ebx
xor    %edi,%edi
cmp    $0x27,%r12d
setl   %dil
call   1050 <assert@plt>
mov    %ebx,%r12d
add    $0x1,%rbp
add    $0xffffffffffffffff,%r13
cmp    $0x3e8,%rbp
je     1160 <main+0x30>
mov    %r14,%rbx
cmp    $0x1,%rbp
je     11ce <main+0x9e>
mov    %r13,%rax
mov    %r14,%rbx
nopl   0x0(%rax)
test   %r15,%rbx
jne    1160 <main+0x30>
imul   %r14,%rbx
inc    %rax
jne    11c0 <main+0x90>
cmp    $0xa,%rbx
jb     1199 <main+0x69>
mov    %rbx,%rdi
call   1040 <sum_of_digits@plt>
cmp    %r14,%rax
jne    1199 <main+0x69>
test   %r12d,%r12d
jle    117b <main+0x4b>
mov    %r12d,%r8d
cmp    $0x1,%r12d
jne    11f3 <main+0xc3>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1237 <main+0x107>
mov    %r8d,%edx
and    $0xfffffffe,%edx
xor    %ecx,%ecx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rsp,%rcx,8),%rsi
cmp    %rsi,%rbx
mov    %rsi,%rdi
cmovl  %rbx,%rdi
mov    0x8(%rsp,%rcx,8),%rax
mov    %rdi,(%rsp,%rcx,8)
cmovl  %rsi,%rbx
cmp    %rax,%rbx
mov    %rax,%rsi
cmovl  %rbx,%rsi
mov    %rsi,0x8(%rsp,%rcx,8)
cmovl  %rax,%rbx
add    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%rdx
jne    1200 <main+0xd0>
test   $0x1,%r8b
je     117b <main+0x4b>
mov    (%rsp,%rcx,8),%rax
cmp    %rax,%rbx
mov    %rax,%rdx
cmovl  %rbx,%rdx
mov    %rdx,(%rsp,%rcx,8)
cmovl  %rax,%rbx
jmp    117b <main+0x4b>
test   %r12d,%r12d
jle    1287 <main+0x157>
mov    %r12d,%ebp
xor    %ebx,%ebx
lea    0xd93(%rip),%r14
nopl   (%rax)
mov    (%rsp,%rbx,8),%rdx
add    $0x1,%rbx
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1030 <printf@plt>
cmp    %rbx,%rbp
jne    1270 <main+0x140>
xor    %eax,%eax
add    $0x148,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [12 x i8] c"a_%d: %lld\0A\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca i32
%2 = alloca i32
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
%5 = alloca [40 x i64]
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
store i32 0, i32* %1
store i32 0, i32* %6
store i64 1, i64* %3
br label %10
10: ; preds = %84, %0
%11 = load i64, i64* %3
%12 = icmp slt i64 %11, 1000
br i1 %12, label %13, label %87
13: ; preds = %10
store i64 1, i64* %4
br label %14
14: ; preds = %79, %13
%15 = load i64, i64* %4
%16 = icmp slt i64 %15, 1000
br i1 %16, label %17, label %82
17: ; preds = %14
%18 = load i64, i64* %4
store i64 %18, i64* %7
%19 = load i64, i64* %3
store i64 %19, i64* %8
br label %20
20: ; preds = %29, %17
%21 = load i64, i64* %7
%22 = add nsw i64 %21, -1
store i64 %22, i64* %7
%23 = icmp ne i64 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %33
24: ; preds = %20
%25 = load i64, i64* %8
%26 = and i64 %25, -18014398509481984
%27 = icmp ne i64 %26, 0
br i1 %27, label %28, label %29
28: ; preds = %24
br label %83
29: ; preds = %24
%30 = load i64, i64* %3
%31 = load i64, i64* %8
%32 = mul nsw i64 %31, %30
store i64 %32, i64* %8
br label %20
33: ; preds = %20
%34 = load i64, i64* %8
%35 = icmp sgt i64 %34, 9
br i1 %35, label %36, label %78
36: ; preds = %33
%37 = load i64, i64* %8
%38 = call i64 @sum_of_digits(i64 %37)
%39 = load i64, i64* %3
%40 = icmp eq i64 %38, %39
br i1 %40, label %41, label %78
41: ; preds = %36
store i32 0, i32* %2
br label %42
42: ; preds = %64, %41
%43 = load i32, i32* %2
%44 = load i32, i32* %6
%45 = icmp slt i32 %43, %44
br i1 %45, label %46, label %67
46: ; preds = %42
%47 = load i64, i64* %8
%48 = load i32, i32* %2
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %5, i64 0, i64 %49
%51 = load i64, i64* %50
%52 = icmp slt i64 %47, %51
br i1 %52, label %53, label %63
53: ; preds = %46
%54 = load i32, i32* %2
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %5, i64 0, i64 %55
%57 = load i64, i64* %56
store i64 %57, i64* %9
%58 = load i64, i64* %8
%59 = load i32, i32* %2
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %5, i64 0, i64 %60
store i64 %58, i64* %61
%62 = load i64, i64* %9
store i64 %62, i64* %8
br label %63
63: ; preds = %53, %46
br label %64
64: ; preds = %63
%65 = load i32, i32* %2
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %2
br label %42
67: ; preds = %42
%68 = load i64, i64* %8
%69 = load i32, i32* %6
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %5, i64 0, i64 %70
store i64 %68, i64* %71
%72 = load i32, i32* %6
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %6
%74 = load i32, i32* %6
%75 = icmp slt i32 %74, 40
%76 = zext i1 %75 to i32
%77 = call i32 @assert(i32 %76)
br label %78
78: ; preds = %67, %36, %33
br label %79
79: ; preds = %78
%80 = load i64, i64* %4
%81 = add nsw i64 %80, 1
store i64 %81, i64* %4
br label %14
82: ; preds = %14
br label %83
83: ; preds = %82, %28
br label %84
84: ; preds = %83
%85 = load i64, i64* %3
%86 = add nsw i64 %85, 1
store i64 %86, i64* %3
br label %10
87: ; preds = %10
store i32 0, i32* %2
br label %88
88: ; preds = %100, %87
%89 = load i32, i32* %2
%90 = load i32, i32* %6
%91 = icmp slt i32 %89, %90
br i1 %91, label %92, label %103
92: ; preds = %88
%93 = load i32, i32* %2
%94 = add nsw i32 %93, 1
%95 = load i32, i32* %2
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %5, i64 0, i64 %96
%98 = load i64, i64* %97
%99 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([12 x i8], [12 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %94, i64 %98)
br label %100
100: ; preds = %92
%101 = load i32, i32* %2
%102 = add nsw i32 %101, 1
store i32 %102, i32* %2
br label %88
103: ; preds = %88
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [12 x i8] c"a_%d: %lld\0A\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca [40 x i64]
%2 = bitcast [40 x i64]* %1 to i8*
br label %3
3: ; preds = %0, %79
%4 = phi i32 [ 0, %0 ], [ %80, %79 ]
%5 = phi i64 [ 1, %0 ], [ %81, %79 ]
br label %10
6: ; preds = %79
%7 = icmp sgt i32 %80, 0
br i1 %7, label %8, label %91
8: ; preds = %6
%9 = zext i32 %80 to i64
br label %83
10: ; preds = %3, %75
%11 = phi i32 [ %4, %3 ], [ %76, %75 ]
%12 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %77, %75 ]
%13 = add nsw i64 %12, -1
%14 = icmp eq i64 %13, 0
br i1 %14, label %24, label %15
15: ; preds = %10, %20
%16 = phi i64 [ %22, %20 ], [ %13, %10 ]
%17 = phi i64 [ %21, %20 ], [ %5, %10 ]
%18 = and i64 %17, 9205357638345293824
%19 = icmp eq i64 %18, 0
br i1 %19, label %20, label %79
20: ; preds = %15
%21 = mul nsw i64 %17, %5
%22 = add nsw i64 %16, -1
%23 = icmp eq i64 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %15
24: ; preds = %20, %10
%25 = phi i64 [ %5, %10 ], [ %21, %20 ]
%26 = icmp ugt i64 %25, 9
br i1 %26, label %27, label %75
27: ; preds = %24
%28 = tail call i64 @sum_of_digits(i64 %25)
%29 = icmp eq i64 %28, %5
br i1 %29, label %30, label %75
30: ; preds = %27
%31 = icmp sgt i32 %11, 0
br i1 %31, label %32, label %67
32: ; preds = %30
%33 = zext i32 %11 to i64
%34 = and i64 %33, 1
%35 = icmp eq i32 %11, 1
br i1 %35, label %56, label %36
36: ; preds = %32
%37 = and i64 %33, 4294967294
br label %38
38: ; preds = %38, %36
%39 = phi i64 [ 0, %36 ], [ %53, %38 ]
%40 = phi i64 [ %25, %36 ], [ %52, %38 ]
%41 = phi i64 [ 0, %36 ], [ %54, %38 ]
%42 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %1, i64 0, i64 %39
%43 = load i64, i64* %42
%44 = icmp slt i64 %40, %43
%45 = select i1 %44, i64 %40, i64 %43
store i64 %45, i64* %42
%46 = select i1 %44, i64 %43, i64 %40
%47 = or i64 %39, 1
%48 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %1, i64 0, i64 %47
%49 = load i64, i64* %48
%50 = icmp slt i64 %46, %49
%51 = select i1 %50, i64 %46, i64 %49
store i64 %51, i64* %48
%52 = select i1 %50, i64 %49, i64 %46
%53 = add nuw nsw i64 %39, 2
%54 = add i64 %41, 2
%55 = icmp eq i64 %54, %37
br i1 %55, label %56, label %38
56: ; preds = %38, %32
%57 = phi i64 [ undef, %32 ], [ %52, %38 ]
%58 = phi i64 [ 0, %32 ], [ %53, %38 ]
%59 = phi i64 [ %25, %32 ], [ %52, %38 ]
%60 = icmp eq i64 %34, 0
br i1 %60, label %67, label %61
61: ; preds = %56
%62 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %1, i64 0, i64 %58
%63 = load i64, i64* %62
%64 = icmp slt i64 %59, %63
%65 = select i1 %64, i64 %59, i64 %63
store i64 %65, i64* %62
%66 = select i1 %64, i64 %63, i64 %59
br label %67
67: ; preds = %61, %56, %30
%68 = phi i64 [ %25, %30 ], [ %57, %56 ], [ %66, %61 ]
%69 = sext i32 %11 to i64
%70 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %1, i64 0, i64 %69
store i64 %68, i64* %70
%71 = add nsw i32 %11, 1
%72 = icmp slt i32 %11, 39
%73 = zext i1 %72 to i32
%74 = tail call i32 @assert(i32 %73)
br label %75
75: ; preds = %67, %27, %24
%76 = phi i32 [ %11, %24 ], [ %11, %27 ], [ %71, %67 ]
%77 = add nuw nsw i64 %12, 1
%78 = icmp eq i64 %77, 1000
br i1 %78, label %79, label %10
79: ; preds = %75, %15
%80 = phi i32 [ %11, %15 ], [ %76, %75 ]
%81 = add nuw nsw i64 %5, 1
%82 = icmp eq i64 %81, 1000
br i1 %82, label %6, label %3
83: ; preds = %8, %83
%84 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %85, %83 ]
%85 = add nuw nsw i64 %84, 1
%86 = getelementptr inbounds [40 x i64], [40 x i64]* %1, i64 0, i64 %84
%87 = load i64, i64* %86
%88 = trunc i64 %85 to i32
%89 = tail call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([12 x i8], [12 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %88, i64 %87)
%90 = icmp eq i64 %85, %9
br i1 %90, label %91, label %83
91: ; preds = %83, %6
ret i32 0
}