#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 */
typedef int ushort;
typedef int ulong;

/* Variables and functions */
ushort mpqs_invert(ushort a, ushort p) {
  ulong v1 = 0, v2 = 1;
  ulong b = (ulong)a, pp = (ulong)p, q;
  while (b > 1) {
    pp -= b;
    v1 += v2;
    if (pp >= b) {
      pp -= b;
      v1 += v2;
      if (pp >= b) {
        q = pp / b;
        pp %= b;
        v1 += q * v2;
      }
    }
    if (pp <= 1) {
      v2 = p - v1;
      break;
    }
    b -= pp;
    v2 += v1;
    if (b >= pp) {
      b -= pp;
      v2 += v1;
      if (b >= pp) {
        q = b / pp;
        b %= pp;
        v2 += q * v1;
      }
    }
  }
  return v2;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mpqs_invert>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
movl   $0x1,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x14(%rbp)
jle    121b <mpqs_invert+0x11b>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jl     1196 <mpqs_invert+0x96>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jl     1191 <mpqs_invert+0x91>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x14(%rbp)
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
imul   -0x10(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1196 <mpqs_invert+0x96>
cmpl   $0x1,-0x18(%rbp)
jg     11ae <mpqs_invert+0xae>
mov    -0x8(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    121b <mpqs_invert+0x11b>
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     1216 <mpqs_invert+0x116>
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     1211 <mpqs_invert+0x111>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x18(%rbp)
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x14(%rbp),%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
imul   -0xc(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1216 <mpqs_invert+0x116>
jmp    1124 <mpqs_invert+0x24>
mov    -0x10(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mpqs_invert>:
mov    $0x1,%r8d
cmp    $0x2,%edi
jl     1177 <mpqs_invert+0x77>
xor    %r9d,%r9d
mov    $0x1,%r8d
mov    %esi,%ecx
jmp    1131 <mpqs_invert+0x31>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,%edi
imul   %r9d,%eax
add    %eax,%r8d
cmp    $0x1,%edi
jle    1177 <mpqs_invert+0x77>
sub    %edi,%ecx
add    %r8d,%r9d
mov    %ecx,%eax
sub    %edi,%eax
jl     1145 <mpqs_invert+0x45>
add    %r8d,%r9d
cmp    %edi,%eax
jge    1150 <mpqs_invert+0x50>
mov    %eax,%ecx
cmp    $0x1,%ecx
jg     1161 <mpqs_invert+0x61>
jmp    117b <mpqs_invert+0x7b>
nopl   0x0(%rax)
cltd
idiv   %edi
mov    %edx,%ecx
imul   %r8d,%eax
add    %eax,%r9d
cmp    $0x1,%ecx
jle    117b <mpqs_invert+0x7b>
sub    %ecx,%edi
add    %r9d,%r8d
mov    %edi,%eax
sub    %ecx,%eax
jl     112c <mpqs_invert+0x2c>
add    %r9d,%r8d
cmp    %ecx,%eax
jge    1120 <mpqs_invert+0x20>
mov    %eax,%edi
jmp    112c <mpqs_invert+0x2c>
mov    %r8d,%eax
ret
sub    %r9d,%esi
mov    %esi,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @mpqs_invert(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* %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
store i32 1, i32* %6
%10 = load i32, i32* %3
store i32 %10, i32* %7
%11 = load i32, i32* %4
store i32 %11, i32* %8
br label %12
12: ; preds = %88, %2
%13 = load i32, i32* %7
%14 = icmp sgt i32 %13, 1
br i1 %14, label %15, label %89
15: ; preds = %12
%16 = load i32, i32* %7
%17 = load i32, i32* %8
%18 = sub nsw i32 %17, %16
store i32 %18, i32* %8
%19 = load i32, i32* %6
%20 = load i32, i32* %5
%21 = add nsw i32 %20, %19
store i32 %21, i32* %5
%22 = load i32, i32* %8
%23 = load i32, i32* %7
%24 = icmp sge i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %48
25: ; preds = %15
%26 = load i32, i32* %7
%27 = load i32, i32* %8
%28 = sub nsw i32 %27, %26
store i32 %28, i32* %8
%29 = load i32, i32* %6
%30 = load i32, i32* %5
%31 = add nsw i32 %30, %29
store i32 %31, i32* %5
%32 = load i32, i32* %8
%33 = load i32, i32* %7
%34 = icmp sge i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %47
35: ; preds = %25
%36 = load i32, i32* %8
%37 = load i32, i32* %7
%38 = sdiv i32 %36, %37
store i32 %38, i32* %9
%39 = load i32, i32* %7
%40 = load i32, i32* %8
%41 = srem i32 %40, %39
store i32 %41, i32* %8
%42 = load i32, i32* %9
%43 = load i32, i32* %6
%44 = mul nsw i32 %42, %43
%45 = load i32, i32* %5
%46 = add nsw i32 %45, %44
store i32 %46, i32* %5
br label %47
47: ; preds = %35, %25
br label %48
48: ; preds = %47, %15
%49 = load i32, i32* %8
%50 = icmp sle i32 %49, 1
br i1 %50, label %51, label %55
51: ; preds = %48
%52 = load i32, i32* %4
%53 = load i32, i32* %5
%54 = sub nsw i32 %52, %53
store i32 %54, i32* %6
br label %89
55: ; preds = %48
%56 = load i32, i32* %8
%57 = load i32, i32* %7
%58 = sub nsw i32 %57, %56
store i32 %58, i32* %7
%59 = load i32, i32* %5
%60 = load i32, i32* %6
%61 = add nsw i32 %60, %59
store i32 %61, i32* %6
%62 = load i32, i32* %7
%63 = load i32, i32* %8
%64 = icmp sge i32 %62, %63
br i1 %64, label %65, label %88
65: ; preds = %55
%66 = load i32, i32* %8
%67 = load i32, i32* %7
%68 = sub nsw i32 %67, %66
store i32 %68, i32* %7
%69 = load i32, i32* %5
%70 = load i32, i32* %6
%71 = add nsw i32 %70, %69
store i32 %71, i32* %6
%72 = load i32, i32* %7
%73 = load i32, i32* %8
%74 = icmp sge i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %87
75: ; preds = %65
%76 = load i32, i32* %7
%77 = load i32, i32* %8
%78 = sdiv i32 %76, %77
store i32 %78, i32* %9
%79 = load i32, i32* %8
%80 = load i32, i32* %7
%81 = srem i32 %80, %79
store i32 %81, i32* %7
%82 = load i32, i32* %9
%83 = load i32, i32* %5
%84 = mul nsw i32 %82, %83
%85 = load i32, i32* %6
%86 = add nsw i32 %85, %84
store i32 %86, i32* %6
br label %87
87: ; preds = %75, %65
br label %88
88: ; preds = %87, %55
br label %12
89: ; preds = %51, %12
%90 = load i32, i32* %6
ret i32 %90
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @mpqs_invert(i32 %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %0, 1
br i1 %3, label %4, label %44
4: ; preds = %2, %40
%5 = phi i32 [ %23, %40 ], [ %1, %2 ]
%6 = phi i32 [ %42, %40 ], [ %0, %2 ]
%7 = phi i32 [ %41, %40 ], [ 1, %2 ]
%8 = phi i32 [ %22, %40 ], [ 0, %2 ]
%9 = sub nsw i32 %5, %6
%10 = add nsw i32 %7, %8
%11 = icmp slt i32 %9, %6
br i1 %11, label %21, label %12
12: ; preds = %4
%13 = sub nsw i32 %9, %6
%14 = add nsw i32 %10, %7
%15 = icmp slt i32 %13, %6
br i1 %15, label %21, label %16
16: ; preds = %12
%17 = sdiv i32 %13, %6
%18 = srem i32 %13, %6
%19 = mul nsw i32 %17, %7
%20 = add nsw i32 %19, %14
br label %21
21: ; preds = %12, %16, %4
%22 = phi i32 [ %20, %16 ], [ %14, %12 ], [ %10, %4 ]
%23 = phi i32 [ %18, %16 ], [ %13, %12 ], [ %9, %4 ]
%24 = icmp slt i32 %23, 2
br i1 %24, label %25, label %27
25: ; preds = %21
%26 = sub nsw i32 %1, %22
br label %44
27: ; preds = %21
%28 = sub nsw i32 %6, %23
%29 = add nsw i32 %22, %7
%30 = icmp slt i32 %28, %23
br i1 %30, label %40, label %31
31: ; preds = %27
%32 = sub nsw i32 %28, %23
%33 = add nsw i32 %29, %22
%34 = icmp slt i32 %32, %23
br i1 %34, label %40, label %35
35: ; preds = %31
%36 = sdiv i32 %32, %23
%37 = srem i32 %32, %23
%38 = mul nsw i32 %36, %22
%39 = add nsw i32 %38, %33
br label %40
40: ; preds = %31, %35, %27
%41 = phi i32 [ %39, %35 ], [ %33, %31 ], [ %29, %27 ]
%42 = phi i32 [ %37, %35 ], [ %32, %31 ], [ %28, %27 ]
%43 = icmp sgt i32 %42, 1
br i1 %43, label %4, label %44
44: ; preds = %40, %2, %25
%45 = phi i32 [ %26, %25 ], [ 1, %2 ], [ %41, %40 ]
ret i32 %45
}