#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*/ Halt();
int /*<<< orphan*/ JumpIf(int, int);
int Read(int);
int /*<<< orphan*/ Write(int, int);
scalar_t__ log2(int);
scalar_t__ pow(int, int);
void step(int pc, int i, int *x, int *y, int *z) {
  switch (pc) {
  case 0:
    *z = 0;
    break;
  case 1:
    JumpIf(6, i < (int)pow(2, *z));
    break;
  case 2:
    *x = Read(i - (int)pow(2, *z));
    break;
  case 3:
    *y = Read(i);
    break;
  case 4:
    *x = *x + *y;
    break;
  case 5:
    Write(i, *x);
    break;
  case 6:
    *z = *z + 1;
    break;
  case 7:
    JumpIf(1, *z < (int)log2(64));
    break;
  case 8:
    Halt();
    break;
  default:
    Halt();
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<step>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
sub    $0x8,%rax
ja     12a1 <step+0x141>
mov    -0x28(%rbp),%rax
lea    0xe6a(%rip),%rcx
movslq (%rcx,%rax,4),%rax
add    %rcx,%rax
jmp    *%rax
mov    -0x20(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%esi
mov    $0x2,%edi
call   1070 <pow@plt>
mov    %rax,%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
setl   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%esi
mov    $0x6,%edi
call   1050 <JumpIf@plt>
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%esi
mov    $0x2,%edi
call   1070 <pow@plt>
mov    -0x30(%rbp),%edi
sub    %eax,%edi
call   1040 <Read@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    -0x8(%rbp),%edi
call   1040 <Read@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    (%rax),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    -0x8(%rbp),%edi
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%esi
call   1060 <Write@plt>
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    $0x40,%edi
call   1030 <log2@plt>
mov    %rax,%rcx
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
setl   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%esi
mov    $0x1,%edi
call   1050 <JumpIf@plt>
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    $0x0,%al
call   1080 <Halt@plt>
jmp    12a8 <step+0x148>
mov    $0x0,%al
call   1080 <Halt@plt>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<step>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
cmp    $0x8,%edi
ja     118c <step+0x2c>
mov    %rcx,%rbx
mov    %rdx,%r14
mov    %esi,%ebp
mov    %edi,%eax
lea    0xe86(%rip),%rcx
movslq (%rcx,%rax,4),%rax
add    %rcx,%rax
jmp    *%rax
movl   $0x0,(%r8)
jmp    11f2 <step+0x92>
xor    %eax,%eax
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
jmp    1080 <Halt@plt>
mov    (%r8),%esi
mov    $0x2,%edi
call   1070 <pow@plt>
xor    %esi,%esi
cmp    %ebp,%eax
setg   %sil
mov    $0x6,%edi
jmp    1211 <step+0xb1>
mov    (%r8),%esi
mov    $0x2,%edi
call   1070 <pow@plt>
sub    %eax,%ebp
mov    %ebp,%edi
call   1040 <Read@plt>
mov    %eax,(%r14)
jmp    11f2 <step+0x92>
mov    %ebp,%edi
call   1040 <Read@plt>
mov    %eax,(%rbx)
jmp    11f2 <step+0x92>
mov    (%rbx),%eax
add    %eax,(%r14)
jmp    11f2 <step+0x92>
mov    (%r14),%esi
mov    %ebp,%edi
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
jmp    1060 <Write@plt>
addl   $0x1,(%r8)
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret
mov    (%r8),%ebx
mov    $0x40,%edi
call   1030 <log2@plt>
xor    %esi,%esi
cmp    %eax,%ebx
setl   %sil
mov    $0x1,%edi
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
jmp    1050 <JumpIf@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @step(i32 %0, i32 %1, i32* %2, i32* %3, i32* %4) {
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32*
store i32 %0, i32* %6
store i32 %1, i32* %7
store i32* %2, i32** %8
store i32* %3, i32** %9
store i32* %4, i32** %10
%11 = load i32, i32* %6
switch i32 %11, label %63 [
i32 0, label %12
i32 1, label %14
i32 2, label %23
i32 3, label %32
i32 4, label %36
i32 5, label %43
i32 6, label %48
i32 7, label %53
i32 8, label %61
]
12: ; preds = %5
%13 = load i32*, i32** %10
store i32 0, i32* %13
br label %65
14: ; preds = %5
%15 = load i32, i32* %7
%16 = load i32*, i32** %10
%17 = load i32, i32* %16
%18 = call i64 @pow(i32 2, i32 %17)
%19 = trunc i64 %18 to i32
%20 = icmp slt i32 %15, %19
%21 = zext i1 %20 to i32
%22 = call i32 @JumpIf(i32 6, i32 %21)
br label %65
23: ; preds = %5
%24 = load i32, i32* %7
%25 = load i32*, i32** %10
%26 = load i32, i32* %25
%27 = call i64 @pow(i32 2, i32 %26)
%28 = trunc i64 %27 to i32
%29 = sub nsw i32 %24, %28
%30 = call i32 @Read(i32 %29)
%31 = load i32*, i32** %8
store i32 %30, i32* %31
br label %65
32: ; preds = %5
%33 = load i32, i32* %7
%34 = call i32 @Read(i32 %33)
%35 = load i32*, i32** %9
store i32 %34, i32* %35
br label %65
36: ; preds = %5
%37 = load i32*, i32** %8
%38 = load i32, i32* %37
%39 = load i32*, i32** %9
%40 = load i32, i32* %39
%41 = add nsw i32 %38, %40
%42 = load i32*, i32** %8
store i32 %41, i32* %42
br label %65
43: ; preds = %5
%44 = load i32, i32* %7
%45 = load i32*, i32** %8
%46 = load i32, i32* %45
%47 = call i32 @Write(i32 %44, i32 %46)
br label %65
48: ; preds = %5
%49 = load i32*, i32** %10
%50 = load i32, i32* %49
%51 = add nsw i32 %50, 1
%52 = load i32*, i32** %10
store i32 %51, i32* %52
br label %65
53: ; preds = %5
%54 = load i32*, i32** %10
%55 = load i32, i32* %54
%56 = call i64 @log2(i32 64)
%57 = trunc i64 %56 to i32
%58 = icmp slt i32 %55, %57
%59 = zext i1 %58 to i32
%60 = call i32 @JumpIf(i32 1, i32 %59)
br label %65
61: ; preds = %5
%62 = call i32 (...) @Halt()
br label %65
63: ; preds = %5
%64 = call i32 (...) @Halt()
br label %65
65: ; preds = %63, %61, %53, %48, %43, %36, %32, %23, %14, %12
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @step(i32 %0, i32 %1, i32* nocapture %2, i32* nocapture %3, i32* nocapture %4) {
switch i32 %0, label %41 [
i32 0, label %6
i32 1, label %7
i32 2, label %14
i32 3, label %20
i32 4, label %22
i32 5, label %26
i32 6, label %29
i32 7, label %32
i32 8, label %39
]
6: ; preds = %5
store i32 0, i32* %4
br label %43
7: ; preds = %5
%8 = load i32, i32* %4
%9 = tail call i64 @pow(i32 2, i32 %8)
%10 = trunc i64 %9 to i32
%11 = icmp sgt i32 %10, %1
%12 = zext i1 %11 to i32
%13 = tail call i32 @JumpIf(i32 6, i32 %12)
br label %43
14: ; preds = %5
%15 = load i32, i32* %4
%16 = tail call i64 @pow(i32 2, i32 %15)
%17 = trunc i64 %16 to i32
%18 = sub nsw i32 %1, %17
%19 = tail call i32 @Read(i32 %18)
store i32 %19, i32* %2
br label %43
20: ; preds = %5
%21 = tail call i32 @Read(i32 %1)
store i32 %21, i32* %3
br label %43
22: ; preds = %5
%23 = load i32, i32* %2
%24 = load i32, i32* %3
%25 = add nsw i32 %24, %23
store i32 %25, i32* %2
br label %43
26: ; preds = %5
%27 = load i32, i32* %2
%28 = tail call i32 @Write(i32 %1, i32 %27)
br label %43
29: ; preds = %5
%30 = load i32, i32* %4
%31 = add nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %4
br label %43
32: ; preds = %5
%33 = load i32, i32* %4
%34 = tail call i64 @log2(i32 64)
%35 = trunc i64 %34 to i32
%36 = icmp slt i32 %33, %35
%37 = zext i1 %36 to i32
%38 = tail call i32 @JumpIf(i32 1, i32 %37)
br label %43
39: ; preds = %5
%40 = tail call i32 (...) @Halt()
br label %43
41: ; preds = %5
%42 = tail call i32 (...) @Halt()
br label %43
43: ; preds = %41, %39, %32, %29, %26, %22, %20, %14, %7, %6
ret void
}