#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 */
scalar_t__ malloc(int);
int *countBits(int num, int *returnSize) {
  int *ret = (int *)malloc(sizeof(int) * (*returnSize = num + 1)), i;
  ret[0] = 0;
  for (i = 1; i <= num; ++i)
    ret[i] = ret[i & i - 1] + 1;
  return ret;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countBits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    %eax,(%rcx)
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     118a <countBits+0x7a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
and    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    114d <countBits+0x3d>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countBits>:
push   %rbp
push   %rbx
push   %rax
mov    %edi,%ebx
lea    0x1(%rbx),%ebp
mov    %ebp,(%rsi)
lea    0x4(,%rbx,4),%edi
call   1030 <malloc@plt>
movl   $0x0,(%rax)
test   %ebx,%ebx
jle    11b5 <countBits+0xa5>
mov    %ebp,%r8d
add    $0xffffffffffffffff,%r8
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x2,%ebp
je     119e <countBits+0x8e>
mov    %r8,%rsi
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
neg    %rsi
mov    $0x80000000,%edi
mov    $0x2,%edx
mov    $0x80000000,%ecx
xchg   %ax,%ax
lea    -0x7fffffff(%rcx),%ebp
and    %ecx,%ebp
mov    (%rax,%rbp,4),%ebp
add    $0x1,%ebp
mov    %ebp,-0x4(%rax,%rdx,4)
lea    0x1(%rcx),%ebp
mov    %edx,%ebx
and    %ebp,%ebx
mov    (%rax,%rbx,4),%ebp
add    $0x1,%ebp
mov    %ebp,(%rax,%rdx,4)
add    $0x2,%rdx
lea    (%rsi,%rcx,1),%rbp
add    $0x2,%rbp
add    $0x2,%rcx
cmp    %rdi,%rbp
jne    1160 <countBits+0x50>
add    $0xffffffff80000001,%rcx
test   $0x1,%r8b
je     11b5 <countBits+0xa5>
lea    0x7fffffff(%rcx),%edx
and    %ecx,%edx
mov    (%rax,%rdx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @countBits(i32 %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i32* %1, i32** %4
%7 = load i32, i32* %3
%8 = add nsw i32 %7, 1
%9 = load i32*, i32** %4
store i32 %8, i32* %9
%10 = sext i32 %8 to i64
%11 = mul i64 4, %10
%12 = trunc i64 %11 to i32
%13 = call i64 @malloc(i32 %12)
%14 = inttoptr i64 %13 to i32*
store i32* %14, i32** %5
%15 = load i32*, i32** %5
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 0
store i32 0, i32* %16
store i32 1, i32* %6
br label %17
17: ; preds = %35, %2
%18 = load i32, i32* %6
%19 = load i32, i32* %3
%20 = icmp sle i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %38
21: ; preds = %17
%22 = load i32*, i32** %5
%23 = load i32, i32* %6
%24 = load i32, i32* %6
%25 = sub nsw i32 %24, 1
%26 = and i32 %23, %25
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %27
%29 = load i32, i32* %28
%30 = add nsw i32 %29, 1
%31 = load i32*, i32** %5
%32 = load i32, i32* %6
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %33
store i32 %30, i32* %34
br label %35
35: ; preds = %21
%36 = load i32, i32* %6
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %6
br label %17
38: ; preds = %17
%39 = load i32*, i32** %5
ret i32* %39
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @countBits(i32 %0, i32* nocapture writeonly %1) {
%3 = add i32 %0, 1
store i32 %3, i32* %1
%4 = shl i32 %3, 2
%5 = tail call i64 @malloc(i32 %4)
%6 = inttoptr i64 %5 to i32*
store i32 0, i32* %6
%7 = icmp slt i32 %0, 1
br i1 %7, label %47, label %8
8: ; preds = %2
%9 = zext i32 %3 to i64
%10 = add nsw i64 %9, -1
%11 = and i64 %10, 1
%12 = icmp eq i32 %3, 2
br i1 %12, label %36, label %13
13: ; preds = %8
%14 = and i64 %10, -2
br label %15
15: ; preds = %15, %13
%16 = phi i64 [ 1, %13 ], [ %33, %15 ]
%17 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %34, %15 ]
%18 = add nuw i64 %16, 2147483647
%19 = and i64 %18, %16
%20 = and i64 %19, 4294967295
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = add nsw i32 %22, 1
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %16
store i32 %23, i32* %24
%25 = add nuw nsw i64 %16, 1
%26 = add nuw i64 %16, 2147483648
%27 = and i64 %26, %25
%28 = and i64 %27, 4294967295
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = add nsw i32 %30, 1
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %25
store i32 %31, i32* %32
%33 = add nuw nsw i64 %16, 2
%34 = add i64 %17, 2
%35 = icmp eq i64 %34, %14
br i1 %35, label %36, label %15
36: ; preds = %15, %8
%37 = phi i64 [ 1, %8 ], [ %33, %15 ]
%38 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %38, label %47, label %39
39: ; preds = %36
%40 = add nuw i64 %37, 2147483647
%41 = and i64 %40, %37
%42 = and i64 %41, 4294967295
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = add nsw i32 %44, 1
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %37
store i32 %45, i32* %46
br label %47
47: ; preds = %39, %36, %2
ret i32* %6
}