#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 atoi(char *);
int /*<<< orphan*/ is_number(char *);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, ...);
int main(int argc, char *argv[]) {
  if (argc != 5) {
    printf("Bad input.\n");
    return -1;
  } else {
    for (int i = 1; i < argc; i++)
      if (!is_number(argv[i])) {
        printf("Bad input.\n");
        return -1;
      }
    int a, b, c, M;
    int c2;
    int length = 0;
    a = atoi(argv[1]);
    b = atoi(argv[2]);
    c = atoi(argv[3]);
    M = atoi(argv[4]);
    c2 = c;
    do {
      c = (a * c + b) % M;
      c2 = (a * ((a * c2 + b) % M) + b) % M;
    } while (c != c2);
    do {
      c = (a * c + b) % M;
      length++;
    } while (c != c2);
    printf("Cycle length is %d.\n", length);
    return 0;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x5,-0x8(%rbp)
je     116a <main+0x3a>
lea    0xea9(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1295 <main+0x165>
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11c4 <main+0x94>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdi
call   1030 <is_number@plt>
cmp    $0x0,%eax
jne    11b1 <main+0x81>
lea    0xe62(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1295 <main+0x165>
jmp    11b6 <main+0x86>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1171 <main+0x41>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x8(%rax),%rdi
call   1050 <atoi@plt>
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x10(%rax),%rdi
call   1050 <atoi@plt>
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x18(%rax),%rdi
call   1050 <atoi@plt>
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x20(%rax),%rdi
call   1050 <atoi@plt>
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
imul   -0x20(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x24(%rbp)
mov    %edx,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
imul   -0x28(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x24(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
imul   %edx,%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x24(%rbp)
mov    %edx,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jne    1211 <main+0xe1>
jmp    1257 <main+0x127>
mov    -0x18(%rbp),%eax
imul   -0x20(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x24(%rbp)
mov    %edx,-0x20(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jne    1257 <main+0x127>
mov    -0x2c(%rbp),%esi
lea    0xd85(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
cmp    $0x5,%edi
jne    1224 <main+0xe4>
mov    %rsi,%r14
mov    0x8(%rsi),%rdi
call   1030 <is_number@plt>
test   %eax,%eax
je     1224 <main+0xe4>
mov    0x10(%r14),%rdi
call   1030 <is_number@plt>
test   %eax,%eax
je     1224 <main+0xe4>
mov    0x18(%r14),%rdi
call   1030 <is_number@plt>
test   %eax,%eax
je     1224 <main+0xe4>
mov    0x20(%r14),%rdi
call   1030 <is_number@plt>
test   %eax,%eax
je     1224 <main+0xe4>
mov    0x8(%r14),%rdi
call   1060 <atoi@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    0x10(%r14),%rdi
call   1060 <atoi@plt>
mov    %eax,%ebx
mov    0x18(%r14),%rdi
call   1060 <atoi@plt>
mov    %eax,%ebp
mov    0x20(%r14),%rdi
call   1060 <atoi@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    %ebp,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
imul   %r15d,%ebp
add    %ebx,%ebp
mov    %ebp,%eax
cltd
idiv   %ecx
imul   %r15d,%esi
add    %ebx,%esi
mov    %edx,%ebp
mov    %esi,%eax
cltd
idiv   %ecx
imul   %r15d,%edx
lea    (%rdx,%rbx,1),%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,%esi
cmp    %edx,%ebp
jne    11d0 <main+0x90>
xor    %esi,%esi
mov    %ebp,%edx
nopl   0x0(%rax)
imul   %r15d,%edx
add    %ebx,%edx
mov    %edx,%eax
cltd
idiv   %ecx
add    $0x1,%esi
cmp    %ebp,%edx
jne    1200 <main+0xc0>
lea    0xde7(%rip),%rdi
xor    %ebx,%ebx
xor    %eax,%eax
call   1050 <printf@plt>
jmp    1235 <main+0xf5>
lea    0xdea(%rip),%rdi
call   1040 <puts@plt>
mov    $0xffffffff,%ebx
mov    %ebx,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [12 x i8] c"Bad input.\0A\00"
@.str.1 = [21 x i8] c"Cycle length is %d.\0A\00"
define i32 @main(i32 %0, i8** %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8**
%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* %3
store i32 %0, i32* %4
store i8** %1, i8*** %5
%13 = load i32, i32* %4
%14 = icmp ne i32 %13, 5
br i1 %14, label %15, label %17
15: ; preds = %2
%16 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([12 x i8], [12 x i8]* @.str, i64 0, i64 0))
store i32 -1, i32* %3
br label %97
17: ; preds = %2
store i32 1, i32* %6
br label %18
18: ; preds = %33, %17
%19 = load i32, i32* %6
%20 = load i32, i32* %4
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %36
22: ; preds = %18
%23 = load i8**, i8*** %5
%24 = load i32, i32* %6
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i8*, i8** %23, i64 %25
%27 = load i8*, i8** %26
%28 = call i32 @is_number(i8* %27)
%29 = icmp ne i32 %28, 0
br i1 %29, label %32, label %30
30: ; preds = %22
%31 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([12 x i8], [12 x i8]* @.str, i64 0, i64 0))
store i32 -1, i32* %3
br label %97
32: ; preds = %22
br label %33
33: ; preds = %32
%34 = load i32, i32* %6
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %6
br label %18
36: ; preds = %18
store i32 0, i32* %12
%37 = load i8**, i8*** %5
%38 = getelementptr inbounds i8*, i8** %37, i64 1
%39 = load i8*, i8** %38
%40 = call i32 @atoi(i8* %39)
store i32 %40, i32* %7
%41 = load i8**, i8*** %5
%42 = getelementptr inbounds i8*, i8** %41, i64 2
%43 = load i8*, i8** %42
%44 = call i32 @atoi(i8* %43)
store i32 %44, i32* %8
%45 = load i8**, i8*** %5
%46 = getelementptr inbounds i8*, i8** %45, i64 3
%47 = load i8*, i8** %46
%48 = call i32 @atoi(i8* %47)
store i32 %48, i32* %9
%49 = load i8**, i8*** %5
%50 = getelementptr inbounds i8*, i8** %49, i64 4
%51 = load i8*, i8** %50
%52 = call i32 @atoi(i8* %51)
store i32 %52, i32* %10
%53 = load i32, i32* %9
store i32 %53, i32* %11
br label %54
54: ; preds = %75, %36
%55 = load i32, i32* %7
%56 = load i32, i32* %9
%57 = mul nsw i32 %55, %56
%58 = load i32, i32* %8
%59 = add nsw i32 %57, %58
%60 = load i32, i32* %10
%61 = srem i32 %59, %60
store i32 %61, i32* %9
%62 = load i32, i32* %7
%63 = load i32, i32* %7
%64 = load i32, i32* %11
%65 = mul nsw i32 %63, %64
%66 = load i32, i32* %8
%67 = add nsw i32 %65, %66
%68 = load i32, i32* %10
%69 = srem i32 %67, %68
%70 = mul nsw i32 %62, %69
%71 = load i32, i32* %8
%72 = add nsw i32 %70, %71
%73 = load i32, i32* %10
%74 = srem i32 %72, %73
store i32 %74, i32* %11
br label %75
75: ; preds = %54
%76 = load i32, i32* %9
%77 = load i32, i32* %11
%78 = icmp ne i32 %76, %77
br i1 %78, label %54, label %79
79: ; preds = %75
br label %80
80: ; preds = %90, %79
%81 = load i32, i32* %7
%82 = load i32, i32* %9
%83 = mul nsw i32 %81, %82
%84 = load i32, i32* %8
%85 = add nsw i32 %83, %84
%86 = load i32, i32* %10
%87 = srem i32 %85, %86
store i32 %87, i32* %9
%88 = load i32, i32* %12
%89 = add nsw i32 %88, 1
store i32 %89, i32* %12
br label %90
90: ; preds = %80
%91 = load i32, i32* %9
%92 = load i32, i32* %11
%93 = icmp ne i32 %91, %92
br i1 %93, label %80, label %94
94: ; preds = %90
%95 = load i32, i32* %12
%96 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([21 x i8], [21 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %95)
store i32 0, i32* %3
br label %97
97: ; preds = %94, %30, %15
%98 = load i32, i32* %3
ret i32 %98
}

LLVM IR (-O2):
@.str.1 = [21 x i8] c"Cycle length is %d.\0A\00"
@str.2 = [11 x i8] c"Bad input.\00"
define i32 @main(i32 %0, i8** nocapture %1) {
%3 = icmp eq i32 %0, 5
br i1 %3, label %4, label %9
4: ; preds = %2
%5 = getelementptr inbounds i8*, i8** %1, i64 1
%6 = load i8*, i8** %5
%7 = tail call i32 @is_number(i8* %6)
%8 = icmp eq i32 %7, 0
br i1 %8, label %35, label %11
9: ; preds = %2
%10 = tail call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @str.2, i64 0, i64 0))
br label %60
11: ; preds = %4
%12 = getelementptr inbounds i8*, i8** %1, i64 2
%13 = load i8*, i8** %12
%14 = tail call i32 @is_number(i8* %13)
%15 = icmp eq i32 %14, 0
br i1 %15, label %35, label %16
16: ; preds = %11
%17 = getelementptr inbounds i8*, i8** %1, i64 3
%18 = load i8*, i8** %17
%19 = tail call i32 @is_number(i8* %18)
%20 = icmp eq i32 %19, 0
br i1 %20, label %35, label %21
21: ; preds = %16
%22 = getelementptr inbounds i8*, i8** %1, i64 4
%23 = load i8*, i8** %22
%24 = tail call i32 @is_number(i8* %23)
%25 = icmp eq i32 %24, 0
br i1 %25, label %35, label %26
26: ; preds = %21
%27 = load i8*, i8** %5
%28 = tail call i32 @atoi(i8* %27)
%29 = load i8*, i8** %12
%30 = tail call i32 @atoi(i8* %29)
%31 = load i8*, i8** %17
%32 = tail call i32 @atoi(i8* %31)
%33 = load i8*, i8** %22
%34 = tail call i32 @atoi(i8* %33)
br label %37
35: ; preds = %21, %16, %11, %4
%36 = tail call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @str.2, i64 0, i64 0))
br label %60
37: ; preds = %37, %26
%38 = phi i32 [ %32, %26 ], [ %42, %37 ]
%39 = phi i32 [ %32, %26 ], [ %48, %37 ]
%40 = mul nsw i32 %38, %28
%41 = add nsw i32 %40, %30
%42 = srem i32 %41, %34
%43 = mul nsw i32 %39, %28
%44 = add nsw i32 %43, %30
%45 = srem i32 %44, %34
%46 = mul nsw i32 %45, %28
%47 = add nsw i32 %46, %30
%48 = srem i32 %47, %34
%49 = icmp eq i32 %42, %48
br i1 %49, label %50, label %37
50: ; preds = %37, %50
%51 = phi i32 [ %55, %50 ], [ %42, %37 ]
%52 = phi i32 [ %56, %50 ], [ 0, %37 ]
%53 = mul nsw i32 %51, %28
%54 = add nsw i32 %53, %30
%55 = srem i32 %54, %34
%56 = add nuw nsw i32 %52, 1
%57 = icmp eq i32 %55, %42
br i1 %57, label %58, label %50
58: ; preds = %50
%59 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([21 x i8], [21 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %56)
br label %60
60: ; preds = %35, %58, %9
%61 = phi i32 [ -1, %9 ], [ -1, %35 ], [ 0, %58 ]
ret i32 %61
}