#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(int *);
int generate(int *, int, int);
scalar_t__ malloc(int);
int pow(int, int);
int *circularPermutation(int n, int start, int *returnSize) {
  int last = pow(2, n) - 1;
  int *arr = (int *)malloc(sizeof(int) * (last + 1));
  *returnSize = last + 1;
  if (n == 1) {
    arr[0] = start;
    arr[1] = ((arr[0] + 1) & 1);
    return arr;
  }
  int index = generate(arr, n, start);
  int *ret = (int *)malloc(sizeof(int) * (last + 1));
  for (int i = 0; i < (1 << n); i++)
    ret[i] = arr[(index + i) % (1 << n)];
  free(arr);
  return ret;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<circularPermutation>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    %esi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    $0x2,%edi
call   1050 <pow@plt>
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jne    11bb <circularPermutation+0x7b>
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
add    $0x1,%ecx
and    $0x1,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x4(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1253 <circularPermutation+0x113>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
call   1060 <generate@plt>
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1242 <circularPermutation+0x102>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    -0x3c(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x48(%rbp),%rax
movslq %edx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    11eb <circularPermutation+0xab>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<circularPermutation>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rdx,%r15
mov    %esi,%ebx
mov    %edi,%r13d
mov    $0x2,%edi
mov    %r13d,%esi
call   1050 <pow@plt>
mov    %eax,%ebp
lea    0x0(,%rbp,4),%r12d
mov    %r12d,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,%r14
mov    %ebp,(%r15)
cmp    $0x1,%r13d
jne    1192 <circularPermutation+0x52>
mov    %ebx,(%r14)
not    %ebx
and    $0x1,%ebx
mov    %ebx,0x4(%r14)
mov    %r14,%rbx
jmp    122d <circularPermutation+0xed>
mov    %r14,%rdi
mov    %r13d,%esi
mov    %ebx,%edx
call   1060 <generate@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    %r12d,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbx
mov    $0x1,%r8d
mov    $0x1,%esi
mov    %r13d,%ecx
shl    %cl,%esi
cmp    $0x1f,%r13d
je     1225 <circularPermutation+0xe5>
cmp    $0x2,%esi
cmovge %esi,%r8d
jge    11d0 <circularPermutation+0x90>
xor    %ebp,%ebp
jmp    120c <circularPermutation+0xcc>
mov    %r8d,%edi
and    $0x7ffffffe,%edi
xor    %ebp,%ebp
mov    %r15d,%ecx
xchg   %ax,%ax
mov    %ecx,%eax
cltd
idiv   %esi
movslq %edx,%rax
mov    (%r14,%rax,4),%eax
mov    %eax,(%rbx,%rbp,4)
lea    0x1(%rcx),%eax
cltd
idiv   %esi
movslq %edx,%rax
mov    (%r14,%rax,4),%eax
mov    %eax,0x4(%rbx,%rbp,4)
add    $0x2,%rbp
add    $0x2,%ecx
cmp    %rbp,%rdi
jne    11e0 <circularPermutation+0xa0>
test   $0x1,%r8b
je     1225 <circularPermutation+0xe5>
add    %ebp,%r15d
mov    %r15d,%eax
cltd
idiv   %esi
movslq %edx,%rax
mov    (%r14,%rax,4),%eax
mov    %eax,(%rbx,%rbp,4)
mov    %r14,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %rbx,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @circularPermutation(i32 %0, i32 %1, i32* %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32
store i32 %0, i32* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32* %2, i32** %7
%13 = load i32, i32* %5
%14 = call i32 @pow(i32 2, i32 %13)
%15 = sub nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %8
%16 = load i32, i32* %8
%17 = add nsw i32 %16, 1
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = mul i64 4, %18
%20 = trunc i64 %19 to i32
%21 = call i64 @malloc(i32 %20)
%22 = inttoptr i64 %21 to i32*
store i32* %22, i32** %9
%23 = load i32, i32* %8
%24 = add nsw i32 %23, 1
%25 = load i32*, i32** %7
store i32 %24, i32* %25
%26 = load i32, i32* %5
%27 = icmp eq i32 %26, 1
br i1 %27, label %28, label %40
28: ; preds = %3
%29 = load i32, i32* %6
%30 = load i32*, i32** %9
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 0
store i32 %29, i32* %31
%32 = load i32*, i32** %9
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 0
%34 = load i32, i32* %33
%35 = add nsw i32 %34, 1
%36 = and i32 %35, 1
%37 = load i32*, i32** %9
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 1
store i32 %36, i32* %38
%39 = load i32*, i32** %9
store i32* %39, i32** %4
br label %79
40: ; preds = %3
%41 = load i32*, i32** %9
%42 = load i32, i32* %5
%43 = load i32, i32* %6
%44 = call i32 @generate(i32* %41, i32 %42, i32 %43)
store i32 %44, i32* %10
%45 = load i32, i32* %8
%46 = add nsw i32 %45, 1
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = mul i64 4, %47
%49 = trunc i64 %48 to i32
%50 = call i64 @malloc(i32 %49)
%51 = inttoptr i64 %50 to i32*
store i32* %51, i32** %11
store i32 0, i32* %12
br label %52
52: ; preds = %72, %40
%53 = load i32, i32* %12
%54 = load i32, i32* %5
%55 = shl i32 1, %54
%56 = icmp slt i32 %53, %55
br i1 %56, label %57, label %75
57: ; preds = %52
%58 = load i32*, i32** %9
%59 = load i32, i32* %10
%60 = load i32, i32* %12
%61 = add nsw i32 %59, %60
%62 = load i32, i32* %5
%63 = shl i32 1, %62
%64 = srem i32 %61, %63
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %58, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = load i32*, i32** %11
%69 = load i32, i32* %12
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %70
store i32 %67, i32* %71
br label %72
72: ; preds = %57
%73 = load i32, i32* %12
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %12
br label %52
75: ; preds = %52
%76 = load i32*, i32** %9
%77 = call i32 @free(i32* %76)
%78 = load i32*, i32** %11
store i32* %78, i32** %4
br label %79
79: ; preds = %75, %28
%80 = load i32*, i32** %4
ret i32* %80
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @circularPermutation(i32 %0, i32 %1, i32* nocapture writeonly %2) {
%4 = tail call i32 @pow(i32 2, i32 %0)
%5 = shl i32 %4, 2
%6 = tail call i64 @malloc(i32 %5)
%7 = inttoptr i64 %6 to i32*
store i32 %4, i32* %2
%8 = icmp eq i32 %0, 1
br i1 %8, label %9, label %13
9: ; preds = %3
store i32 %1, i32* %7
%10 = and i32 %1, 1
%11 = xor i32 %10, 1
%12 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 1
store i32 %11, i32* %12
br label %60
13: ; preds = %3
%14 = tail call i32 @generate(i32* %7, i32 %0, i32 %1)
%15 = tail call i64 @malloc(i32 %5)
%16 = inttoptr i64 %15 to i32*
%17 = shl nuw i32 1, %0
%18 = icmp eq i32 %0, 31
br i1 %18, label %37, label %19
19: ; preds = %13
%20 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %17, i32 1)
%21 = zext i32 %20 to i64
%22 = and i64 %21, 1
%23 = icmp slt i32 %17, 2
br i1 %23, label %26, label %24
24: ; preds = %19
%25 = and i64 %21, 2147483646
br label %39
26: ; preds = %39, %19
%27 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %57, %39 ]
%28 = icmp eq i64 %22, 0
br i1 %28, label %37, label %29
29: ; preds = %26
%30 = trunc i64 %27 to i32
%31 = add i32 %14, %30
%32 = srem i32 %31, %17
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %27
store i32 %35, i32* %36
br label %37
37: ; preds = %29, %26, %13
%38 = tail call i32 @free(i32* %7)
br label %60
39: ; preds = %39, %24
%40 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %57, %39 ]
%41 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %58, %39 ]
%42 = trunc i64 %40 to i32
%43 = add i32 %14, %42
%44 = srem i32 %43, %17
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %40
store i32 %47, i32* %48
%49 = or i64 %40, 1
%50 = trunc i64 %49 to i32
%51 = add i32 %14, %50
%52 = srem i32 %51, %17
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %49
store i32 %55, i32* %56
%57 = add nuw nsw i64 %40, 2
%58 = add i64 %41, 2
%59 = icmp eq i64 %58, %25
br i1 %59, label %26, label %39
60: ; preds = %37, %9
%61 = phi i32* [ %7, %9 ], [ %16, %37 ]
ret i32* %61
}