#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*/ free(long *);
scalar_t__ is_prime(long);
scalar_t__ malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memcpy(long *, long *, long);
long sqrt(long);
long *pfactors(long n, long *primes) {
  if (n < 2) {
    long *arr = (long *)malloc(sizeof(long));
    arr[0] = 0;
    return arr;
  }
  if (is_prime(n)) {
    long *arr = (long *)malloc(sizeof(long) * 3);
    arr[0] = n;
    arr[1] = 1;
    arr[2] = 0;
    return arr;
  }
  long *arr = (long *)malloc(sizeof(long) * 22);
  long sz = 21;
  long cur = 0;
  for (long i = 0; primes[i] <= sqrt(n); ++i) {
    if (n % primes[i] == 0) {
      long count = 1;
      n /= primes[i];
      while (n % primes[i] == 0) {
        n /= primes[i];
        ++count;
      }
      if (cur == sz - 3) {
        sz = 2 * (sz - 1) + 1;
        long *tar = (long *)malloc(sizeof(long) * sz);
        memcpy(tar, arr, sz - 1);
        free(arr);
        arr = tar;
      }
      arr[cur] = primes[i];
      arr[cur + 1] = count;
      cur += 2;
    }
  }
  if (n != 1) {
    arr[cur] = n;
    arr[cur + 1] = 1;
    cur += 2;
  }
  arr[cur] = 0;
  return arr;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<pfactors>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
cmpq   $0x2,-0x10(%rbp)
jge    1191 <pfactors+0x41>
mov    $0x8,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movq   $0x0,(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    13b1 <pfactors+0x261>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1050 <is_prime@plt>
cmp    $0x0,%rax
je     11e2 <pfactors+0x92>
mov    $0x18,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movq   $0x1,0x8(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movq   $0x0,0x10(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    13b1 <pfactors+0x261>
mov    $0xb0,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movq   $0x15,-0x38(%rbp)
movq   $0x0,-0x40(%rbp)
movq   $0x0,-0x48(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1070 <sqrt@plt>
mov    %rax,%rcx
mov    -0x60(%rbp),%rax
cmp    %rcx,%rax
jg     1361 <pfactors+0x211>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x48(%rbp),%rsi
cqto
idivq  (%rcx,%rsi,8)
cmp    $0x0,%rdx
jne    134b <pfactors+0x1fb>
movq   $0x1,-0x50(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rax
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x48(%rbp),%rsi
cqto
idivq  (%rcx,%rsi,8)
cmp    $0x0,%rdx
jne    12b4 <pfactors+0x164>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rax
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
jmp    126e <pfactors+0x11e>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
sub    $0x3,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jne    1316 <pfactors+0x1c6>
mov    -0x38(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
shl    $0x1,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
shl    $0x3,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x58(%rbp)
mov    -0x58(%rbp),%rdi
mov    -0x30(%rbp),%rsi
mov    -0x38(%rbp),%rdx
sub    $0x1,%rdx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x50(%rbp),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    %rdx,0x8(%rax,%rcx,8)
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x2,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jmp    1350 <pfactors+0x200>
mov    -0x48(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
jmp    1208 <pfactors+0xb8>
cmpq   $0x1,-0x10(%rbp)
je     1399 <pfactors+0x249>
mov    -0x10(%rbp),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
movq   $0x1,0x8(%rax,%rcx,8)
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x2,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
movq   $0x0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<pfactors>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
cmp    $0x1,%rdi
jg     1176 <pfactors+0x26>
mov    $0x8,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
jmp    1368 <pfactors+0x218>
mov    %rdi,%rbx
mov    %rsi,0x10(%rsp)
call   1050 <is_prime@plt>
test   %rax,%rax
je     11a9 <pfactors+0x59>
mov    $0x18,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    %rbx,(%rax)
movq   $0x1,0x8(%rax)
add    $0x10,%rax
jmp    1368 <pfactors+0x218>
mov    $0xb0,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    0x10(%rsp),%r12
mov    (%r12),%r14
mov    %rbx,%rdi
call   1070 <sqrt@plt>
cmp    %rax,%r14
jle    11d3 <pfactors+0x83>
xor    %eax,%eax
jmp    134b <pfactors+0x1fb>
mov    %rbp,(%rsp)
mov    $0x15,%r13d
xor    %r14d,%r14d
mov    %r12,%r15
xor    %eax,%eax
mov    %rax,0x8(%rsp)
mov    %r12,%rsi
jmp    1288 <pfactors+0x138>
lea    (%rdx,%rdx,1),%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
mov    %rax,0x20(%rsp)
add    %rdx,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
mov    %rdx,%r13
lea    0x0(,%rdx,8),%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,0x18(%rsp)
mov    %rax,%rdi
mov    (%rsp),%rbp
mov    %rbp,%rsi
mov    0x20(%rsp),%rdx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %rbp,%rdi
mov    0x8(%rsp),%rbp
call   1030 <free@plt>
mov    0x10(%rsp),%rsi
mov    (%r15),%rcx
mov    0x18(%rsp),%rax
mov    %rcx,(%rax,%rbp,8)
mov    %rax,(%rsp)
mov    %r12,0x8(%rax,%rbp,8)
add    $0x2,%rbp
mov    %rbp,0x8(%rsp)
lea    0x1(%r14),%r12
lea    (%rsi,%r14,8),%r15
add    $0x8,%r15
mov    0x8(%rsi,%r14,8),%rbp
mov    %rbx,%rdi
call   1070 <sqrt@plt>
mov    0x10(%rsp),%rsi
mov    %r12,%r14
cmp    %rax,%rbp
jg     133c <pfactors+0x1ec>
mov    (%rsi,%r14,8),%rcx
mov    %rbx,%rax
or     %rcx,%rax
shr    $0x20,%rax
je     12b0 <pfactors+0x160>
mov    %rbx,%rax
cqto
idiv   %rcx
test   %rdx,%rdx
jne    125e <pfactors+0x10e>
jmp    12bb <pfactors+0x16b>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ebx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %ecx
test   %rdx,%rdx
jne    125e <pfactors+0x10e>
xor    %r12d,%r12d
mov    0x8(%rsp),%rbp
jmp    12e1 <pfactors+0x191>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %rbx,%rax
cqto
idiv   %rcx
add    $0x1,%r12
test   %rdx,%rdx
jne    1320 <pfactors+0x1d0>
mov    %rbx,%rax
or     %rcx,%rax
shr    $0x20,%rax
je     1300 <pfactors+0x1b0>
mov    %rbx,%rax
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,%rbx
jmp    1308 <pfactors+0x1b8>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ebx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %eax,%ebx
mov    %rbx,%rax
or     %rcx,%rax
shr    $0x20,%rax
jne    12d0 <pfactors+0x180>
mov    %ebx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %ecx
jmp    12d8 <pfactors+0x188>
nopl   0x0(%rax)
mov    %r13,%rdx
lea    -0x3(%r13),%rax
cmp    %rax,%rbp
je     11f2 <pfactors+0xa2>
mov    %rdx,%r13
mov    (%rsp),%rax
jmp    1248 <pfactors+0xf8>
cmp    $0x1,%rbx
mov    (%rsp),%rbp
mov    0x8(%rsp),%rax
je     135d <pfactors+0x20d>
mov    %rbx,0x0(%rbp,%rax,8)
movq   $0x1,0x8(%rbp,%rax,8)
add    $0x2,%rax
lea    0x0(,%rax,8),%rax
add    %rbp,%rax
movq   $0x0,(%rax)
mov    %rbp,%rax
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i64* @pfactors(i64 %0, i64* %1) {
%3 = alloca i64*
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64*
%6 = alloca i64*
%7 = alloca i64*
%8 = alloca i64*
%9 = alloca i64
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
%13 = alloca i64*
store i64 %0, i64* %4
store i64* %1, i64** %5
%14 = load i64, i64* %4
%15 = icmp slt i64 %14, 2
br i1 %15, label %16, label %22
16: ; preds = %2
%17 = call i64 @malloc(i32 8)
%18 = inttoptr i64 %17 to i64*
store i64* %18, i64** %6
%19 = load i64*, i64** %6
%20 = getelementptr inbounds i64, i64* %19, i64 0
store i64 0, i64* %20
%21 = load i64*, i64** %6
store i64* %21, i64** %3
br label %141
22: ; preds = %2
%23 = load i64, i64* %4
%24 = call i64 @is_prime(i64 %23)
%25 = icmp ne i64 %24, 0
br i1 %25, label %26, label %37
26: ; preds = %22
%27 = call i64 @malloc(i32 24)
%28 = inttoptr i64 %27 to i64*
store i64* %28, i64** %7
%29 = load i64, i64* %4
%30 = load i64*, i64** %7
%31 = getelementptr inbounds i64, i64* %30, i64 0
store i64 %29, i64* %31
%32 = load i64*, i64** %7
%33 = getelementptr inbounds i64, i64* %32, i64 1
store i64 1, i64* %33
%34 = load i64*, i64** %7
%35 = getelementptr inbounds i64, i64* %34, i64 2
store i64 0, i64* %35
%36 = load i64*, i64** %7
store i64* %36, i64** %3
br label %141
37: ; preds = %22
%38 = call i64 @malloc(i32 176)
%39 = inttoptr i64 %38 to i64*
store i64* %39, i64** %8
store i64 21, i64* %9
store i64 0, i64* %10
store i64 0, i64* %11
br label %40
40: ; preds = %119, %37
%41 = load i64*, i64** %5
%42 = load i64, i64* %11
%43 = getelementptr inbounds i64, i64* %41, i64 %42
%44 = load i64, i64* %43
%45 = load i64, i64* %4
%46 = call i64 @sqrt(i64 %45)
%47 = icmp sle i64 %44, %46
br i1 %47, label %48, label %122
48: ; preds = %40
%49 = load i64, i64* %4
%50 = load i64*, i64** %5
%51 = load i64, i64* %11
%52 = getelementptr inbounds i64, i64* %50, i64 %51
%53 = load i64, i64* %52
%54 = srem i64 %49, %53
%55 = icmp eq i64 %54, 0
br i1 %55, label %56, label %118
56: ; preds = %48
store i64 1, i64* %12
%57 = load i64*, i64** %5
%58 = load i64, i64* %11
%59 = getelementptr inbounds i64, i64* %57, i64 %58
%60 = load i64, i64* %59
%61 = load i64, i64* %4
%62 = sdiv i64 %61, %60
store i64 %62, i64* %4
br label %63
63: ; preds = %71, %56
%64 = load i64, i64* %4
%65 = load i64*, i64** %5
%66 = load i64, i64* %11
%67 = getelementptr inbounds i64, i64* %65, i64 %66
%68 = load i64, i64* %67
%69 = srem i64 %64, %68
%70 = icmp eq i64 %69, 0
br i1 %70, label %71, label %80
71: ; preds = %63
%72 = load i64*, i64** %5
%73 = load i64, i64* %11
%74 = getelementptr inbounds i64, i64* %72, i64 %73
%75 = load i64, i64* %74
%76 = load i64, i64* %4
%77 = sdiv i64 %76, %75
store i64 %77, i64* %4
%78 = load i64, i64* %12
%79 = add nsw i64 %78, 1
store i64 %79, i64* %12
br label %63
80: ; preds = %63
%81 = load i64, i64* %10
%82 = load i64, i64* %9
%83 = sub nsw i64 %82, 3
%84 = icmp eq i64 %81, %83
br i1 %84, label %85, label %103
85: ; preds = %80
%86 = load i64, i64* %9
%87 = sub nsw i64 %86, 1
%88 = mul nsw i64 2, %87
%89 = add nsw i64 %88, 1
store i64 %89, i64* %9
%90 = load i64, i64* %9
%91 = mul i64 8, %90
%92 = trunc i64 %91 to i32
%93 = call i64 @malloc(i32 %92)
%94 = inttoptr i64 %93 to i64*
store i64* %94, i64** %13
%95 = load i64*, i64** %13
%96 = load i64*, i64** %8
%97 = load i64, i64* %9
%98 = sub nsw i64 %97, 1
%99 = call i32 @memcpy(i64* %95, i64* %96, i64 %98)
%100 = load i64*, i64** %8
%101 = call i32 @free(i64* %100)
%102 = load i64*, i64** %13
store i64* %102, i64** %8
br label %103
103: ; preds = %85, %80
%104 = load i64*, i64** %5
%105 = load i64, i64* %11
%106 = getelementptr inbounds i64, i64* %104, i64 %105
%107 = load i64, i64* %106
%108 = load i64*, i64** %8
%109 = load i64, i64* %10
%110 = getelementptr inbounds i64, i64* %108, i64 %109
store i64 %107, i64* %110
%111 = load i64, i64* %12
%112 = load i64*, i64** %8
%113 = load i64, i64* %10
%114 = add nsw i64 %113, 1
%115 = getelementptr inbounds i64, i64* %112, i64 %114
store i64 %111, i64* %115
%116 = load i64, i64* %10
%117 = add nsw i64 %116, 2
store i64 %117, i64* %10
br label %118
118: ; preds = %103, %48
br label %119
119: ; preds = %118
%120 = load i64, i64* %11
%121 = add nsw i64 %120, 1
store i64 %121, i64* %11
br label %40
122: ; preds = %40
%123 = load i64, i64* %4
%124 = icmp ne i64 %123, 1
br i1 %124, label %125, label %136
125: ; preds = %122
%126 = load i64, i64* %4
%127 = load i64*, i64** %8
%128 = load i64, i64* %10
%129 = getelementptr inbounds i64, i64* %127, i64 %128
store i64 %126, i64* %129
%130 = load i64*, i64** %8
%131 = load i64, i64* %10
%132 = add nsw i64 %131, 1
%133 = getelementptr inbounds i64, i64* %130, i64 %132
store i64 1, i64* %133
%134 = load i64, i64* %10
%135 = add nsw i64 %134, 2
store i64 %135, i64* %10
br label %136
136: ; preds = %125, %122
%137 = load i64*, i64** %8
%138 = load i64, i64* %10
%139 = getelementptr inbounds i64, i64* %137, i64 %138
store i64 0, i64* %139
%140 = load i64*, i64** %8
store i64* %140, i64** %3
br label %141
141: ; preds = %136, %26, %16
%142 = load i64*, i64** %3
ret i64* %142
}

LLVM IR (-O2):
define i64* @pfactors(i64 %0, i64* nocapture %1) {
%3 = icmp slt i64 %0, 2
br i1 %3, label %4, label %7
4: ; preds = %2
%5 = tail call i64 @malloc(i32 8)
%6 = inttoptr i64 %5 to i64*
br label %84
7: ; preds = %2
%8 = tail call i64 @is_prime(i64 %0)
%9 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %9, label %15, label %10
10: ; preds = %7
%11 = tail call i64 @malloc(i32 24)
%12 = inttoptr i64 %11 to i64*
store i64 %0, i64* %12
%13 = getelementptr inbounds i64, i64* %12, i64 1
store i64 1, i64* %13
%14 = getelementptr inbounds i64, i64* %12, i64 2
br label %84
15: ; preds = %7
%16 = tail call i64 @malloc(i32 176)
%17 = inttoptr i64 %16 to i64*
%18 = load i64, i64* %1
%19 = tail call i64 @sqrt(i64 %0)
%20 = icmp sgt i64 %18, %19
br i1 %20, label %72, label %23
21: ; preds = %62
%22 = icmp eq i64 %63, 1
br i1 %22, label %80, label %72
23: ; preds = %15, %62
%24 = phi i64* [ %68, %62 ], [ %1, %15 ]
%25 = phi i64 [ %67, %62 ], [ 0, %15 ]
%26 = phi i64 [ %66, %62 ], [ 0, %15 ]
%27 = phi i64 [ %65, %62 ], [ 21, %15 ]
%28 = phi i64* [ %64, %62 ], [ %17, %15 ]
%29 = phi i64 [ %63, %62 ], [ %0, %15 ]
%30 = load i64, i64* %24
%31 = srem i64 %29, %30
%32 = icmp eq i64 %31, 0
br i1 %32, label %33, label %62
33: ; preds = %23, %33
%34 = phi i64 [ %36, %33 ], [ %29, %23 ]
%35 = phi i64 [ %39, %33 ], [ 1, %23 ]
%36 = sdiv i64 %34, %30
%37 = srem i64 %36, %30
%38 = icmp eq i64 %37, 0
%39 = add nuw nsw i64 %35, 1
br i1 %38, label %33, label %40
40: ; preds = %33
%41 = add nsw i64 %27, -3
%42 = icmp eq i64 %26, %41
br i1 %42, label %43, label %54
43: ; preds = %40
%44 = shl i64 %27, 1
%45 = add i64 %44, -2
%46 = add i64 %44, -1
%47 = trunc i64 %46 to i32
%48 = shl i32 %47, 3
%49 = tail call i64 @malloc(i32 %48)
%50 = inttoptr i64 %49 to i64*
%51 = tail call i32 @memcpy(i64* %50, i64* %28, i64 %45)
%52 = tail call i32 @free(i64* %28)
%53 = load i64, i64* %24
br label %54
54: ; preds = %43, %40
%55 = phi i64 [ %53, %43 ], [ %30, %40 ]
%56 = phi i64* [ %50, %43 ], [ %28, %40 ]
%57 = phi i64 [ %46, %43 ], [ %27, %40 ]
%58 = getelementptr inbounds i64, i64* %56, i64 %26
store i64 %55, i64* %58
%59 = add nsw i64 %26, 1
%60 = getelementptr inbounds i64, i64* %56, i64 %59
store i64 %35, i64* %60
%61 = add nsw i64 %26, 2
br label %62
62: ; preds = %23, %54
%63 = phi i64 [ %36, %54 ], [ %29, %23 ]
%64 = phi i64* [ %56, %54 ], [ %28, %23 ]
%65 = phi i64 [ %57, %54 ], [ %27, %23 ]
%66 = phi i64 [ %61, %54 ], [ %26, %23 ]
%67 = add nuw nsw i64 %25, 1
%68 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %67
%69 = load i64, i64* %68
%70 = tail call i64 @sqrt(i64 %63)
%71 = icmp sgt i64 %69, %70
br i1 %71, label %21, label %23
72: ; preds = %15, %21
%73 = phi i64 [ %66, %21 ], [ 0, %15 ]
%74 = phi i64* [ %64, %21 ], [ %17, %15 ]
%75 = phi i64 [ %63, %21 ], [ %0, %15 ]
%76 = getelementptr inbounds i64, i64* %74, i64 %73
store i64 %75, i64* %76
%77 = add nsw i64 %73, 1
%78 = getelementptr inbounds i64, i64* %74, i64 %77
store i64 1, i64* %78
%79 = add nsw i64 %73, 2
br label %80
80: ; preds = %72, %21
%81 = phi i64* [ %74, %72 ], [ %64, %21 ]
%82 = phi i64 [ %79, %72 ], [ %66, %21 ]
%83 = getelementptr inbounds i64, i64* %81, i64 %82
br label %84
84: ; preds = %80, %10, %4
%85 = phi i64* [ %83, %80 ], [ %14, %10 ], [ %6, %4 ]
%86 = phi i64* [ %81, %80 ], [ %12, %10 ], [ %6, %4 ]
store i64 0, i64* %85
ret i64* %86
}