#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 *malloc(int);
int *grayCode(int n, int *returnSize) {
  if (n < 0) {
    return NULL;
  }
  int i, count = 1 << n;
  int *codes = malloc(count * sizeof(int));
  for (i = 0; i < count; i++) {
    codes[i] = (i >> 1) ^ i;
  }
  *returnSize = 1 << n;
  return codes;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<grayCode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jge    1136 <grayCode+0x26>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    11a5 <grayCode+0x95>
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    118b <grayCode+0x7b>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
sar    $0x1,%edx
xor    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    115d <grayCode+0x4d>
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<grayCode>:
test   %edi,%edi
js     115a <grayCode+0x4a>
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
mov    %rsi,%r14
mov    %edi,%ebp
mov    $0x1,%ebx
mov    $0x1,%r15d
mov    %ebp,%ecx
shl    %cl,%r15d
lea    0x0(,%r15,4),%edi
call   1030 <malloc@plt>
cmp    $0x1f,%ebp
je     1272 <grayCode+0x162>
cmp    $0x2,%r15d
cmovge %r15d,%ebx
cmp    $0x8,%ebx
jae    115d <grayCode+0x4d>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1260 <grayCode+0x150>
xor    %eax,%eax
ret
mov    %ebx,%ecx
and    $0x7ffffff8,%ecx
lea    -0x8(%rcx),%rdx
mov    %rdx,%rsi
shr    $0x3,%rsi
add    $0x1,%rsi
test   %rdx,%rdx
je     1280 <grayCode+0x170>
mov    %rsi,%rdi
and    $0xfffffffffffffffe,%rdi
movdqa 0xe74(%rip),%xmm1
xor    %edx,%edx
movdqa 0xe79(%rip),%xmm8
movdqa 0xe81(%rip),%xmm2
movdqa 0xe89(%rip),%xmm3
movdqa 0xe91(%rip),%xmm4
nop
movdqa %xmm1,%xmm5
paddd  %xmm8,%xmm5
movdqa %xmm1,%xmm6
psrld  $0x1,%xmm6
movdqa %xmm5,%xmm7
psrld  $0x1,%xmm7
pxor   %xmm1,%xmm6
pxor   %xmm5,%xmm7
movdqu %xmm6,(%rax,%rdx,4)
movdqu %xmm7,0x10(%rax,%rdx,4)
movdqa %xmm1,%xmm5
paddd  %xmm2,%xmm5
movdqa %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm0
movdqa %xmm5,%xmm7
psrld  $0x1,%xmm7
movdqa %xmm0,%xmm6
psrld  $0x1,%xmm6
pxor   %xmm5,%xmm7
pxor   %xmm0,%xmm6
movdqu %xmm7,0x20(%rax,%rdx,4)
movdqu %xmm6,0x30(%rax,%rdx,4)
add    $0x10,%rdx
paddd  %xmm4,%xmm1
add    $0xfffffffffffffffe,%rdi
jne    11b0 <grayCode+0xa0>
test   $0x1,%sil
je     1259 <grayCode+0x149>
movdqa 0xde0(%rip),%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movdqa %xmm1,%xmm2
psrld  $0x1,%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
psrld  $0x1,%xmm3
pxor   %xmm1,%xmm2
pxor   %xmm0,%xmm3
movdqu %xmm2,(%rax,%rdx,4)
movdqu %xmm3,0x10(%rax,%rdx,4)
cmp    %rbx,%rcx
je     1272 <grayCode+0x162>
xchg   %ax,%ax
mov    %ecx,%edx
shr    %edx
xor    %ecx,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rbx
jne    1260 <grayCode+0x150>
mov    %r15d,(%r14)
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
movdqa 0xd78(%rip),%xmm1
xor    %edx,%edx
test   $0x1,%sil
jne    1228 <grayCode+0x118>
jmp    1259 <grayCode+0x149>

LLVM IR (-O0):
define i32* @grayCode(i32 %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
store i32 %0, i32* %4
store i32* %1, i32** %5
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp slt i32 %9, 0
br i1 %10, label %11, label %12
11: ; preds = %2
store i32* null, i32** %3
br label %41
12: ; preds = %2
%13 = load i32, i32* %4
%14 = shl i32 1, %13
store i32 %14, i32* %7
%15 = load i32, i32* %7
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = mul i64 %16, 4
%18 = trunc i64 %17 to i32
%19 = call i32* @malloc(i32 %18)
store i32* %19, i32** %8
store i32 0, i32* %6
br label %20
20: ; preds = %33, %12
%21 = load i32, i32* %6
%22 = load i32, i32* %7
%23 = icmp slt i32 %21, %22
br i1 %23, label %24, label %36
24: ; preds = %20
%25 = load i32, i32* %6
%26 = ashr i32 %25, 1
%27 = load i32, i32* %6
%28 = xor i32 %26, %27
%29 = load i32*, i32** %8
%30 = load i32, i32* %6
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %31
store i32 %28, i32* %32
br label %33
33: ; preds = %24
%34 = load i32, i32* %6
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %6
br label %20
36: ; preds = %20
%37 = load i32, i32* %4
%38 = shl i32 1, %37
%39 = load i32*, i32** %5
store i32 %38, i32* %39
%40 = load i32*, i32** %8
store i32* %40, i32** %3
br label %41
41: ; preds = %36, %11
%42 = load i32*, i32** %3
ret i32* %42
}

LLVM IR (-O2):
define noalias i32* @grayCode(i32 %0, i32* nocapture writeonly %1) {
%3 = icmp slt i32 %0, 0
br i1 %3, label %77, label %4
4: ; preds = %2
%5 = shl nuw i32 1, %0
%6 = shl i32 %5, 2
%7 = tail call i32* @malloc(i32 %6)
%8 = icmp eq i32 %0, 31
br i1 %8, label %76, label %9
9: ; preds = %4
%10 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %5, i32 1)
%11 = zext i32 %10 to i64
%12 = icmp ult i32 %10, 8
br i1 %12, label %66, label %13
13: ; preds = %9
%14 = and i64 %11, 2147483640
%15 = add nsw i64 %14, -8
%16 = lshr exact i64 %15, 3
%17 = add nuw nsw i64 %16, 1
%18 = and i64 %17, 1
%19 = icmp eq i64 %15, 0
br i1 %19, label %50, label %20
20: ; preds = %13
%21 = and i64 %17, 4611686018427387902
br label %22
22: ; preds = %22, %20
%23 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %46, %22 ]
%24 = phi <4 x i32> [ <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>, %20 ], [ %47, %22 ]
%25 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %48, %22 ]
%26 = add <4 x i32> %24, <i32 4, i32 4, i32 4, i32 4>
%27 = lshr <4 x i32> %24, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%28 = lshr <4 x i32> %26, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%29 = xor <4 x i32> %27, %24
%30 = xor <4 x i32> %28, %26
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %23
%32 = bitcast i32* %31 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %29, <4 x i32>* %32
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 4
%34 = bitcast i32* %33 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %30, <4 x i32>* %34
%35 = or i64 %23, 8
%36 = add <4 x i32> %24, <i32 8, i32 8, i32 8, i32 8>
%37 = add <4 x i32> %24, <i32 12, i32 12, i32 12, i32 12>
%38 = lshr <4 x i32> %36, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%39 = lshr <4 x i32> %37, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%40 = xor <4 x i32> %38, %36
%41 = xor <4 x i32> %39, %37
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %35
%43 = bitcast i32* %42 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %40, <4 x i32>* %43
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 4
%45 = bitcast i32* %44 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %41, <4 x i32>* %45
%46 = add nuw i64 %23, 16
%47 = add <4 x i32> %24, <i32 16, i32 16, i32 16, i32 16>
%48 = add i64 %25, 2
%49 = icmp eq i64 %48, %21
br i1 %49, label %50, label %22
50: ; preds = %22, %13
%51 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %46, %22 ]
%52 = phi <4 x i32> [ <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>, %13 ], [ %47, %22 ]
%53 = icmp eq i64 %18, 0
br i1 %53, label %64, label %54
54: ; preds = %50
%55 = add <4 x i32> %52, <i32 4, i32 4, i32 4, i32 4>
%56 = lshr <4 x i32> %52, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%57 = lshr <4 x i32> %55, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%58 = xor <4 x i32> %56, %52
%59 = xor <4 x i32> %57, %55
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %51
%61 = bitcast i32* %60 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %58, <4 x i32>* %61
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 4
%63 = bitcast i32* %62 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %59, <4 x i32>* %63
br label %64
64: ; preds = %50, %54
%65 = icmp eq i64 %14, %11
br i1 %65, label %76, label %66
66: ; preds = %9, %64
%67 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %14, %64 ]
br label %68
68: ; preds = %66, %68
%69 = phi i64 [ %74, %68 ], [ %67, %66 ]
%70 = trunc i64 %69 to i32
%71 = lshr i32 %70, 1
%72 = xor i32 %71, %70
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %69
store i32 %72, i32* %73
%74 = add nuw nsw i64 %69, 1
%75 = icmp eq i64 %74, %11
br i1 %75, label %76, label %68
76: ; preds = %68, %64, %4
store i32 %5, i32* %1
br label %77
77: ; preds = %2, %76
%78 = phi i32* [ %7, %76 ], [ null, %2 ]
ret i32* %78
}