#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 */
struct rle_writer {
  int dummy;
};

/* Variables and functions */
int put_rle(struct rle_writer *, int);
int rle_put_bit(struct rle_writer *, int);
int encode(struct rle_writer *rle, int *val, int num, int plane) {
  int bit_mask = 1 << plane;
  int int_bits = sizeof(int) * 8;
  int sgn_pos = int_bits - 1;
  int sig_pos = int_bits - 2;
  int ref_pos = int_bits - 3;
  int sgn_mask = 1 << sgn_pos;
  int sig_mask = 1 << sig_pos;
  int ref_mask = 1 << ref_pos;
  for (int i = 0; i < num; ++i) {
    if (!(val[i] & ref_mask)) {
      int bit = val[i] & bit_mask;
      int ret = put_rle(rle, bit);
      if (ret)
        return ret;
      if (bit) {
        int ret = rle_put_bit(rle, val[i] & sgn_mask);
        if (ret)
          return ret;
        val[i] |= sig_mask;
      }
    }
  }
  for (int i = 0; i < num; ++i) {
    if (val[i] & ref_mask) {
      int bit = val[i] & bit_mask;
      int ret = rle_put_bit(rle, bit);
      if (ret)
        return ret;
    } else if (val[i] & sig_mask) {
      val[i] ^= sig_mask | ref_mask;
    }
  }
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<encode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x1c(%rbp)
mov    %ecx,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
movl   $0x20,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
sub    $0x3,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    124d <encode+0x12d>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
and    -0x40(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
jne    123a <encode+0x11a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
and    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x48(%rbp),%esi
call   1030 <put_rle@plt>
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x4c(%rbp)
je     11eb <encode+0xcb>
mov    -0x4c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    12fb <encode+0x1db>
cmpl   $0x0,-0x48(%rbp)
je     1235 <encode+0x115>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%esi
and    -0x38(%rbp),%esi
call   1040 <rle_put_bit@plt>
mov    %eax,-0x50(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x50(%rbp)
je     1224 <encode+0x104>
mov    -0x50(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    12fb <encode+0x1db>
mov    -0x3c(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
or     (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    123a <encode+0x11a>
jmp    123f <encode+0x11f>
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    1193 <encode+0x73>
movl   $0x0,-0x54(%rbp)
mov    -0x54(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    12f4 <encode+0x1d4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
and    -0x40(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
je     12b1 <encode+0x191>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
and    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x58(%rbp),%esi
call   1040 <rle_put_bit@plt>
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x5c(%rbp)
je     12ac <encode+0x18c>
mov    -0x5c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    12fb <encode+0x1db>
jmp    12e1 <encode+0x1c1>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
and    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
je     12dc <encode+0x1bc>
mov    -0x3c(%rbp),%edx
or     -0x40(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
xor    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12e1 <encode+0x1c1>
jmp    12e6 <encode+0x1c6>
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
jmp    1254 <encode+0x134>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<encode>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    $0x1,%r12d
shl    %cl,%r12d
test   %edx,%edx
jle    11e6 <encode+0xc6>
mov    %rsi,%rbx
mov    %rdi,%r14
mov    %edx,0x4(%rsp)
mov    %edx,%r13d
xor    %r15d,%r15d
jmp    1159 <encode+0x39>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r15
cmp    %r15,%r13
je     1199 <encode+0x79>
mov    (%rbx,%r15,4),%ebp
test   $0x20000000,%ebp
jne    1150 <encode+0x30>
and    %r12d,%ebp
mov    %r14,%rdi
mov    %ebp,%esi
call   1030 <put_rle@plt>
test   %eax,%eax
jne    11e8 <encode+0xc8>
test   %ebp,%ebp
je     1150 <encode+0x30>
mov    (%rbx,%r15,4),%esi
mov    $0x80000000,%eax
and    %eax,%esi
mov    %r14,%rdi
call   1040 <rle_put_bit@plt>
test   %eax,%eax
jne    11e8 <encode+0xc8>
orb    $0x40,0x3(%rbx,%r15,4)
jmp    1150 <encode+0x30>
cmpl   $0x0,0x4(%rsp)
jle    11e6 <encode+0xc6>
xor    %ebp,%ebp
jmp    11c8 <encode+0xa8>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
and    %r12d,%esi
mov    %r14,%rdi
call   1040 <rle_put_bit@plt>
test   %eax,%eax
jne    11e8 <encode+0xc8>
add    $0x1,%rbp
cmp    %rbp,%r13
je     11e6 <encode+0xc6>
mov    (%rbx,%rbp,4),%esi
test   $0x20000000,%esi
jne    11b0 <encode+0x90>
test   $0x40000000,%esi
je     11bf <encode+0x9f>
xor    $0x60000000,%esi
mov    %esi,(%rbx,%rbp,4)
jmp    11bf <encode+0x9f>
xor    %eax,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
%struct.rle_writer = type { i32 }
define i32 @encode(%struct.rle_writer* %0, i32* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32
%6 = alloca %struct.rle_writer*
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
%20 = alloca i32
%21 = alloca i32
%22 = alloca i32
%23 = alloca i32
%24 = alloca i32
store %struct.rle_writer* %0, %struct.rle_writer** %6
store i32* %1, i32** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
%25 = load i32, i32* %9
%26 = shl i32 1, %25
store i32 %26, i32* %10
store i32 32, i32* %11
%27 = load i32, i32* %11
%28 = sub nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %12
%29 = load i32, i32* %11
%30 = sub nsw i32 %29, 2
store i32 %30, i32* %13
%31 = load i32, i32* %11
%32 = sub nsw i32 %31, 3
store i32 %32, i32* %14
%33 = load i32, i32* %12
%34 = shl i32 1, %33
store i32 %34, i32* %15
%35 = load i32, i32* %13
%36 = shl i32 1, %35
store i32 %36, i32* %16
%37 = load i32, i32* %14
%38 = shl i32 1, %37
store i32 %38, i32* %17
store i32 0, i32* %18
br label %39
39: ; preds = %94, %4
%40 = load i32, i32* %18
%41 = load i32, i32* %8
%42 = icmp slt i32 %40, %41
br i1 %42, label %43, label %97
43: ; preds = %39
%44 = load i32*, i32** %7
%45 = load i32, i32* %18
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = load i32, i32* %17
%50 = and i32 %48, %49
%51 = icmp ne i32 %50, 0
br i1 %51, label %93, label %52
52: ; preds = %43
%53 = load i32*, i32** %7
%54 = load i32, i32* %18
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = load i32, i32* %10
%59 = and i32 %57, %58
store i32 %59, i32* %19
%60 = load %struct.rle_writer*, %struct.rle_writer** %6
%61 = load i32, i32* %19
%62 = call i32 @put_rle(%struct.rle_writer* %60, i32 %61)
store i32 %62, i32* %20
%63 = load i32, i32* %20
%64 = icmp ne i32 %63, 0
br i1 %64, label %65, label %67
65: ; preds = %52
%66 = load i32, i32* %20
store i32 %66, i32* %5
br label %152
67: ; preds = %52
%68 = load i32, i32* %19
%69 = icmp ne i32 %68, 0
br i1 %69, label %70, label %92
70: ; preds = %67
%71 = load %struct.rle_writer*, %struct.rle_writer** %6
%72 = load i32*, i32** %7
%73 = load i32, i32* %18
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = load i32, i32* %15
%78 = and i32 %76, %77
%79 = call i32 @rle_put_bit(%struct.rle_writer* %71, i32 %78)
store i32 %79, i32* %21
%80 = load i32, i32* %21
%81 = icmp ne i32 %80, 0
br i1 %81, label %82, label %84
82: ; preds = %70
%83 = load i32, i32* %21
store i32 %83, i32* %5
br label %152
84: ; preds = %70
%85 = load i32, i32* %16
%86 = load i32*, i32** %7
%87 = load i32, i32* %18
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = or i32 %90, %85
store i32 %91, i32* %89
br label %92
92: ; preds = %84, %67
br label %93
93: ; preds = %92, %43
br label %94
94: ; preds = %93
%95 = load i32, i32* %18
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %18
br label %39
97: ; preds = %39
store i32 0, i32* %22
br label %98
98: ; preds = %148, %97
%99 = load i32, i32* %22
%100 = load i32, i32* %8
%101 = icmp slt i32 %99, %100
br i1 %101, label %102, label %151
102: ; preds = %98
%103 = load i32*, i32** %7
%104 = load i32, i32* %22
%105 = sext i32 %104 to i64
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %103, i64 %105
%107 = load i32, i32* %106
%108 = load i32, i32* %17
%109 = and i32 %107, %108
%110 = icmp ne i32 %109, 0
br i1 %110, label %111, label %127
111: ; preds = %102
%112 = load i32*, i32** %7
%113 = load i32, i32* %22
%114 = sext i32 %113 to i64
%115 = getelementptr inbounds i32, i32* %112, i64 %114
%116 = load i32, i32* %115
%117 = load i32, i32* %10
%118 = and i32 %116, %117
store i32 %118, i32* %23
%119 = load %struct.rle_writer*, %struct.rle_writer** %6
%120 = load i32, i32* %23
%121 = call i32 @rle_put_bit(%struct.rle_writer* %119, i32 %120)
store i32 %121, i32* %24
%122 = load i32, i32* %24
%123 = icmp ne i32 %122, 0
br i1 %123, label %124, label %126
124: ; preds = %111
%125 = load i32, i32* %24
store i32 %125, i32* %5
br label %152
126: ; preds = %111
br label %147
127: ; preds = %102
%128 = load i32*, i32** %7
%129 = load i32, i32* %22
%130 = sext i32 %129 to i64
%131 = getelementptr inbounds i32, i32* %128, i64 %130
%132 = load i32, i32* %131
%133 = load i32, i32* %16
%134 = and i32 %132, %133
%135 = icmp ne i32 %134, 0
br i1 %135, label %136, label %146
136: ; preds = %127
%137 = load i32, i32* %16
%138 = load i32, i32* %17
%139 = or i32 %137, %138
%140 = load i32*, i32** %7
%141 = load i32, i32* %22
%142 = sext i32 %141 to i64
%143 = getelementptr inbounds i32, i32* %140, i64 %142
%144 = load i32, i32* %143
%145 = xor i32 %144, %139
store i32 %145, i32* %143
br label %146
146: ; preds = %136, %127
br label %147
147: ; preds = %146, %126
br label %148
148: ; preds = %147
%149 = load i32, i32* %22
%150 = add nsw i32 %149, 1
store i32 %150, i32* %22
br label %98
151: ; preds = %98
store i32 0, i32* %5
br label %152
152: ; preds = %151, %124, %82, %65
%153 = load i32, i32* %5
ret i32 %153
}

LLVM IR (-O2):
%struct.rle_writer = type { i32 }
define i32 @encode(%struct.rle_writer* %0, i32* nocapture %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = shl nuw i32 1, %3
%6 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %6, label %7, label %53
7: ; preds = %4
%8 = zext i32 %2 to i64
br label %12
9: ; preds = %32
br i1 %6, label %10, label %53
10: ; preds = %9
%11 = zext i32 %2 to i64
br label %35
12: ; preds = %7, %32
%13 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %33, %32 ]
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %13
%15 = load i32, i32* %14
%16 = and i32 %15, 536870912
%17 = icmp eq i32 %16, 0
br i1 %17, label %18, label %32
18: ; preds = %12
%19 = and i32 %15, %5
%20 = tail call i32 @put_rle(%struct.rle_writer* %0, i32 %19)
%21 = icmp eq i32 %20, 0
br i1 %21, label %22, label %53
22: ; preds = %18
%23 = icmp eq i32 %19, 0
br i1 %23, label %32, label %24
24: ; preds = %22
%25 = load i32, i32* %14
%26 = and i32 %25, -2147483648
%27 = tail call i32 @rle_put_bit(%struct.rle_writer* %0, i32 %26)
%28 = icmp eq i32 %27, 0
br i1 %28, label %29, label %53
29: ; preds = %24
%30 = load i32, i32* %14
%31 = or i32 %30, 1073741824
store i32 %31, i32* %14
br label %32
32: ; preds = %22, %29, %12
%33 = add nuw nsw i64 %13, 1
%34 = icmp eq i64 %33, %8
br i1 %34, label %9, label %12
35: ; preds = %10, %50
%36 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %51, %50 ]
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = and i32 %38, 536870912
%40 = icmp eq i32 %39, 0
br i1 %40, label %45, label %41
41: ; preds = %35
%42 = and i32 %38, %5
%43 = tail call i32 @rle_put_bit(%struct.rle_writer* %0, i32 %42)
%44 = icmp eq i32 %43, 0
br i1 %44, label %50, label %53
45: ; preds = %35
%46 = and i32 %38, 1073741824
%47 = icmp eq i32 %46, 0
br i1 %47, label %50, label %48
48: ; preds = %45
%49 = xor i32 %38, 1610612736
store i32 %49, i32* %37
br label %50
50: ; preds = %41, %48, %45
%51 = add nuw nsw i64 %36, 1
%52 = icmp eq i64 %51, %11
br i1 %52, label %53, label %35
53: ; preds = %24, %18, %50, %41, %4, %9
%54 = phi i32 [ 0, %9 ], [ 0, %4 ], [ 0, %50 ], [ %43, %41 ], [ %20, %18 ], [ %27, %24 ]
ret i32 %54
}