int integerReplacement(int n) {
  int minus, plus;
  long long f;
  if (n == 1)
    return 0;
  if (n % 2 == 0)
    return 1 + integerReplacement(n / 2);
  minus = integerReplacement(n / 2);
  plus = integerReplacement(n / 2 + 1);
  return minus > plus ? plus + 2 : minus + 2;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<integerReplacement>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x8(%rbp)
jne    1131 <integerReplacement+0x21>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    11b8 <integerReplacement+0xa8>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x0,%edx
jne    1162 <integerReplacement+0x52>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%edi
call   1030 <integerReplacement@plt>
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11b8 <integerReplacement+0xa8>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%edi
call   1030 <integerReplacement@plt>
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%edi
add    $0x1,%edi
call   1030 <integerReplacement@plt>
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jle    11a9 <integerReplacement+0x99>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11b2 <integerReplacement+0xa2>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<integerReplacement>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
xor    %ebx,%ebx
cmp    $0x1,%edi
je     116d <integerReplacement+0x5d>
mov    $0x2,%ebx
mov    %edi,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
shr    $0x1f,%ebp
add    %edi,%ebp
sar    %ebp
test   $0x1,%dil
jne    114f <integerReplacement+0x3f>
and    $0xfffffffe,%edi
add    $0x1,%ebx
cmp    $0x2,%edi
mov    %ebp,%edi
jne    1130 <integerReplacement+0x20>
add    $0xfffffffe,%ebx
jmp    116d <integerReplacement+0x5d>
mov    %ebp,%edi
call   1030 <integerReplacement@plt>
mov    %eax,%r14d
add    $0x1,%ebp
mov    %ebp,%edi
call   1030 <integerReplacement@plt>
cmp    %eax,%r14d
cmovg  %eax,%r14d
add    %r14d,%ebx
mov    %ebx,%eax
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @integerReplacement(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i64
store i32 %0, i32* %3
%7 = load i32, i32* %3
%8 = icmp eq i32 %7, 1
br i1 %8, label %9, label %10
9: ; preds = %1
store i32 0, i32* %2
br label %38
10: ; preds = %1
%11 = load i32, i32* %3
%12 = srem i32 %11, 2
%13 = icmp eq i32 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %19
14: ; preds = %10
%15 = load i32, i32* %3
%16 = sdiv i32 %15, 2
%17 = call i32 @integerReplacement(i32 %16)
%18 = add nsw i32 1, %17
store i32 %18, i32* %2
br label %38
19: ; preds = %10
%20 = load i32, i32* %3
%21 = sdiv i32 %20, 2
%22 = call i32 @integerReplacement(i32 %21)
store i32 %22, i32* %4
%23 = load i32, i32* %3
%24 = sdiv i32 %23, 2
%25 = add nsw i32 %24, 1
%26 = call i32 @integerReplacement(i32 %25)
store i32 %26, i32* %5
%27 = load i32, i32* %4
%28 = load i32, i32* %5
%29 = icmp sgt i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %33
30: ; preds = %19
%31 = load i32, i32* %5
%32 = add nsw i32 %31, 2
br label %36
33: ; preds = %19
%34 = load i32, i32* %4
%35 = add nsw i32 %34, 2
br label %36
36: ; preds = %33, %30
%37 = phi i32 [ %32, %30 ], [ %35, %33 ]
store i32 %37, i32* %2
br label %38
38: ; preds = %36, %14, %9
%39 = load i32, i32* %2
ret i32 %39
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @integerReplacement(i32 %0) {
%2 = icmp eq i32 %0, 1
br i1 %2, label %13, label %3
3: ; preds = %1, %9
%4 = phi i32 [ %8, %9 ], [ %0, %1 ]
%5 = phi i32 [ %10, %9 ], [ 0, %1 ]
%6 = and i32 %4, 1
%7 = icmp eq i32 %6, 0
%8 = sdiv i32 %4, 2
br i1 %7, label %9, label %15
9: ; preds = %3
%10 = add nuw nsw i32 %5, 1
%11 = and i32 %4, -2
%12 = icmp eq i32 %11, 2
br i1 %12, label %13, label %3
13: ; preds = %9, %1, %15
%14 = phi i32 [ %22, %15 ], [ 0, %1 ], [ %10, %9 ]
ret i32 %14
15: ; preds = %3
%16 = tail call i32 @integerReplacement(i32 %8)
%17 = add nsw i32 %8, 1
%18 = tail call i32 @integerReplacement(i32 %17)
%19 = icmp sgt i32 %16, %18
%20 = select i1 %19, i32 %18, i32 %16
%21 = add nuw i32 %5, 2
%22 = add i32 %21, %20
br label %13
}