#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 INT_MAX;
int lookup_fast(unsigned char const *const pixel, int const depth,
                unsigned char const *const palette, int const ncolor,
                unsigned short *const cachetable) {
  int hash;
  int index;
  int diff;
  int cache;
  int r;
  int i;
  int n;
  int distant;
  index = -1;
  diff = INT_MAX;
  hash = 0;
  for (n = 0; n < 3; ++n) {
    hash |= *(pixel + n) >> 3 << ((3 - 1 - n) * 5);
  }
  cache = cachetable[hash];
  if (cache) {
    return cache - 1;
  }
  for (i = 0; i < ncolor; i++) {
    distant = 0;
    for (n = 0; n < 3; ++n) {
      r = pixel[n] - palette[i * 3 + n];
      distant += r * r;
    }
    if (distant < diff) {
      diff = distant;
      index = i;
    }
  }
  cachetable[hash] = index + 1;
  return index;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<lookup_fast>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
mov    %ecx,-0x24(%rbp)
mov    %r8,-0x30(%rbp)
movl   $0xffffffff,-0x38(%rbp)
mov    0x2ec4(%rip),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x4c(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x4c(%rbp)
jge    1171 <lookup_fast+0x71>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
sar    $0x3,%eax
mov    $0x2,%ecx
sub    -0x4c(%rbp),%ecx
imul   $0x5,%ecx,%ecx
shl    %cl,%eax
or     -0x34(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x4c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
jmp    1137 <lookup_fast+0x37>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movzwl (%rax,%rcx,2),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x40(%rbp)
je     1198 <lookup_fast+0x98>
mov    -0x40(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1247 <lookup_fast+0x147>
movl   $0x0,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    122c <lookup_fast+0x12c>
movl   $0x0,-0x50(%rbp)
movl   $0x0,-0x4c(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x4c(%rbp)
jge    1201 <lookup_fast+0x101>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
imul   $0x3,-0x48(%rbp),%edx
add    -0x4c(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
movzbl (%rcx,%rdx,1),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
imul   -0x44(%rbp),%eax
add    -0x50(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
mov    -0x4c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
jmp    11b9 <lookup_fast+0xb9>
mov    -0x50(%rbp),%eax
cmp    -0x3c(%rbp),%eax
jge    1219 <lookup_fast+0x119>
mov    -0x50(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    121e <lookup_fast+0x11e>
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    119f <lookup_fast+0x9f>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %ax,%dx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %dx,(%rax,%rcx,2)
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<lookup_fast>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
movzbl (%rdi),%r9d
mov    %r9d,%eax
shl    $0x7,%eax
and    $0x7c00,%eax
movzbl 0x1(%rdi),%r11d
mov    %r11d,%esi
and    $0xfffffff8,%esi
lea    (%rax,%rsi,4),%rax
movzbl 0x2(%rdi),%r15d
mov    %r15,%r10
shr    $0x3,%r10
or     %rax,%r10
movzwl (%r8,%r10,2),%eax
test   %eax,%eax
je     1141 <lookup_fast+0x41>
add    $0xffffffff,%eax
jmp    11ab <lookup_fast+0xab>
test   %ecx,%ecx
jle    119e <lookup_fast+0x9e>
mov    0x2e9c(%rip),%rax
mov    (%rax),%esi
mov    %ecx,%r14d
add    $0x2,%rdx
mov    $0xffffffff,%eax
xor    %ebx,%ebx
nopl   0x0(%rax)
movzbl -0x2(%rdx),%ebp
mov    %r9d,%ecx
sub    %ebp,%ecx
imul   %ecx,%ecx
movzbl -0x1(%rdx),%ebp
mov    %r11d,%edi
sub    %ebp,%edi
imul   %edi,%edi
add    %ecx,%edi
movzbl (%rdx),%ecx
mov    %r15d,%ebp
sub    %ecx,%ebp
imul   %ebp,%ebp
add    %edi,%ebp
cmp    %esi,%ebp
cmovl  %ebx,%eax
cmovl  %ebp,%esi
add    $0x1,%rbx
add    $0x3,%rdx
cmp    %rbx,%r14
jne    1160 <lookup_fast+0x60>
jmp    11a3 <lookup_fast+0xa3>
mov    $0xffffffff,%eax
lea    0x1(%rax),%ecx
mov    %cx,(%r8,%r10,2)
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@INT_MAX = global i32 0
define i32 @lookup_fast(i8* %0, i32 %1, i8* %2, i32 %3, i16* %4) {
%6 = alloca i32
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i16*
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
store i8* %0, i8** %7
store i32 %1, i32* %8
store i8* %2, i8** %9
store i32 %3, i32* %10
store i16* %4, i16** %11
store i32 -1, i32* %13
%20 = load i32, i32* @INT_MAX
store i32 %20, i32* %14
store i32 0, i32* %12
store i32 0, i32* %18
br label %21
21: ; preds = %38, %5
%22 = load i32, i32* %18
%23 = icmp slt i32 %22, 3
br i1 %23, label %24, label %41
24: ; preds = %21
%25 = load i8*, i8** %7
%26 = load i32, i32* %18
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %25, i64 %27
%29 = load i8, i8* %28
%30 = zext i8 %29 to i32
%31 = ashr i32 %30, 3
%32 = load i32, i32* %18
%33 = sub nsw i32 2, %32
%34 = mul nsw i32 %33, 5
%35 = shl i32 %31, %34
%36 = load i32, i32* %12
%37 = or i32 %36, %35
store i32 %37, i32* %12
br label %38
38: ; preds = %24
%39 = load i32, i32* %18
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %18
br label %21
41: ; preds = %21
%42 = load i16*, i16** %11
%43 = load i32, i32* %12
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i16, i16* %42, i64 %44
%46 = load i16, i16* %45
%47 = zext i16 %46 to i32
store i32 %47, i32* %15
%48 = load i32, i32* %15
%49 = icmp ne i32 %48, 0
br i1 %49, label %50, label %53
50: ; preds = %41
%51 = load i32, i32* %15
%52 = sub nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %6
br label %107
53: ; preds = %41
store i32 0, i32* %17
br label %54
54: ; preds = %95, %53
%55 = load i32, i32* %17
%56 = load i32, i32* %10
%57 = icmp slt i32 %55, %56
br i1 %57, label %58, label %98
58: ; preds = %54
store i32 0, i32* %19
store i32 0, i32* %18
br label %59
59: ; preds = %84, %58
%60 = load i32, i32* %18
%61 = icmp slt i32 %60, 3
br i1 %61, label %62, label %87
62: ; preds = %59
%63 = load i8*, i8** %7
%64 = load i32, i32* %18
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i8, i8* %63, i64 %65
%67 = load i8, i8* %66
%68 = zext i8 %67 to i32
%69 = load i8*, i8** %9
%70 = load i32, i32* %17
%71 = mul nsw i32 %70, 3
%72 = load i32, i32* %18
%73 = add nsw i32 %71, %72
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i8, i8* %69, i64 %74
%76 = load i8, i8* %75
%77 = zext i8 %76 to i32
%78 = sub nsw i32 %68, %77
store i32 %78, i32* %16
%79 = load i32, i32* %16
%80 = load i32, i32* %16
%81 = mul nsw i32 %79, %80
%82 = load i32, i32* %19
%83 = add nsw i32 %82, %81
store i32 %83, i32* %19
br label %84
84: ; preds = %62
%85 = load i32, i32* %18
%86 = add nsw i32 %85, 1
store i32 %86, i32* %18
br label %59
87: ; preds = %59
%88 = load i32, i32* %19
%89 = load i32, i32* %14
%90 = icmp slt i32 %88, %89
br i1 %90, label %91, label %94
91: ; preds = %87
%92 = load i32, i32* %19
store i32 %92, i32* %14
%93 = load i32, i32* %17
store i32 %93, i32* %13
br label %94
94: ; preds = %91, %87
br label %95
95: ; preds = %94
%96 = load i32, i32* %17
%97 = add nsw i32 %96, 1
store i32 %97, i32* %17
br label %54
98: ; preds = %54
%99 = load i32, i32* %13
%100 = add nsw i32 %99, 1
%101 = trunc i32 %100 to i16
%102 = load i16*, i16** %11
%103 = load i32, i32* %12
%104 = sext i32 %103 to i64
%105 = getelementptr inbounds i16, i16* %102, i64 %104
store i16 %101, i16* %105
%106 = load i32, i32* %13
store i32 %106, i32* %6
br label %107
107: ; preds = %98, %50
%108 = load i32, i32* %6
ret i32 %108
}

LLVM IR (-O2):
@INT_MAX = global i32 0
define i32 @lookup_fast(i8* nocapture %0, i32 %1, i8* nocapture %2, i32 %3, i16* nocapture %4) {
%6 = load i32, i32* @INT_MAX
%7 = load i8, i8* %0
%8 = lshr i8 %7, 3
%9 = zext i8 %8 to i64
%10 = shl nuw nsw i64 %9, 10
%11 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 1
%12 = load i8, i8* %11
%13 = lshr i8 %12, 3
%14 = zext i8 %13 to i64
%15 = shl nuw nsw i64 %14, 5
%16 = or i64 %15, %10
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 2
%18 = load i8, i8* %17
%19 = lshr i8 %18, 3
%20 = zext i8 %19 to i64
%21 = or i64 %16, %20
%22 = getelementptr inbounds i16, i16* %4, i64 %21
%23 = load i16, i16* %22
%24 = icmp eq i16 %23, 0
br i1 %24, label %25, label %32
25: ; preds = %5
%26 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %26, label %27, label %65
27: ; preds = %25
%28 = zext i32 %3 to i64
%29 = zext i8 %7 to i32
%30 = zext i8 %12 to i32
%31 = zext i8 %18 to i32
br label %35
32: ; preds = %5
%33 = zext i16 %23 to i32
%34 = add nsw i32 %33, -1
br label %69
35: ; preds = %27, %35
%36 = phi i64 [ 0, %27 ], [ %63, %35 ]
%37 = phi i32 [ %6, %27 ], [ %62, %35 ]
%38 = phi i32 [ -1, %27 ], [ %61, %35 ]
%39 = mul nuw nsw i64 %36, 3
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %39
%41 = load i8, i8* %40
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = sub nsw i32 %29, %42
%44 = mul nsw i32 %43, %43
%45 = add nuw nsw i64 %39, 1
%46 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %45
%47 = load i8, i8* %46
%48 = zext i8 %47 to i32
%49 = sub nsw i32 %30, %48
%50 = mul nsw i32 %49, %49
%51 = add nuw nsw i32 %50, %44
%52 = add nuw nsw i64 %39, 2
%53 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %52
%54 = load i8, i8* %53
%55 = zext i8 %54 to i32
%56 = sub nsw i32 %31, %55
%57 = mul nsw i32 %56, %56
%58 = add nuw nsw i32 %57, %51
%59 = icmp slt i32 %58, %37
%60 = trunc i64 %36 to i32
%61 = select i1 %59, i32 %60, i32 %38
%62 = select i1 %59, i32 %58, i32 %37
%63 = add nuw nsw i64 %36, 1
%64 = icmp eq i64 %63, %28
br i1 %64, label %65, label %35
65: ; preds = %35, %25
%66 = phi i32 [ -1, %25 ], [ %61, %35 ]
%67 = trunc i32 %66 to i16
%68 = add i16 %67, 1
store i16 %68, i16* %22
br label %69
69: ; preds = %65, %32
%70 = phi i32 [ %34, %32 ], [ %66, %65 ]
ret i32 %70
}