#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 */
typedef int /*<<< orphan*/ arr;

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ assert(int);
int *malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memset(int *, int /*<<< orphan*/, size_t);
int find_missing_int(int arr[], size_t arr_sz) {
  int *buff = malloc(sizeof(arr[0]) * (arr_sz + 1));
  assert(buff != NULL);
  memset(buff, 0, arr_sz + 1);
  size_t i;
  for (i = 0; i < arr_sz; i++)
    buff[arr[i] % (arr_sz + 1)] = 1;
  for (i = 0; i < arr_sz + 1 && buff[i] != 0; i++)
    ;
  assert(i < arr_sz + 1);
  return i;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<find_missing_int>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
setne  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1040 <assert@plt>
mov    -0x18(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rdx
add    $0x1,%rdx
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    11cf <find_missing_int+0x9f>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
add    $0x1,%rcx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movl   $0x1,(%rax,%rdx,4)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1184 <find_missing_int+0x54>
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rdx
add    $0x1,%rdx
xor    %eax,%eax
cmp    %rdx,%rcx
mov    %al,-0x29(%rbp)
jae    1203 <find_missing_int+0xd3>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
setne  %al
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x29(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1213 <find_missing_int+0xe3>
jmp    1229 <find_missing_int+0xf9>
jmp    1218 <find_missing_int+0xe8>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    11d7 <find_missing_int+0xa7>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rax
setb   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1040 <assert@plt>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<find_missing_int>:
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r12
lea    0x1(%rsi),%r13
lea    0x0(,%r13,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
xor    %edi,%edi
test   %rax,%rax
setne  %dil
call   1040 <assert@plt>
mov    %r15,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %r13,%rdx
call   1030 <memset@plt>
test   %r14,%r14
je     1217 <find_missing_int+0xe7>
cmp    $0x1,%r14
jne    11a0 <find_missing_int+0x70>
xor    %ecx,%ecx
test   $0x1,%r14b
je     1212 <find_missing_int+0xe2>
movslq (%r12,%rcx,4),%rax
mov    %rax,%rcx
or     %r13,%rcx
shr    $0x20,%rcx
je     1205 <find_missing_int+0xd5>
xor    %edx,%edx
div    %r13
jmp    120a <find_missing_int+0xda>
mov    %r14,%rsi
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
xor    %ecx,%ecx
jmp    11c6 <find_missing_int+0x96>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %edx,%edx
div    %r13
movl   $0x1,(%r15,%rdx,4)
add    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%rsi
je     117f <find_missing_int+0x4f>
movslq (%r12,%rcx,4),%rax
mov    %rax,%rdx
or     %r13,%rdx
shr    $0x20,%rdx
je     11e0 <find_missing_int+0xb0>
xor    %edx,%edx
div    %r13
jmp    11e5 <find_missing_int+0xb5>
nopl   (%rax)
xor    %edx,%edx
div    %r13d
movl   $0x1,(%r15,%rdx,4)
movslq 0x4(%r12,%rcx,4),%rax
mov    %rax,%rdx
or     %r13,%rdx
shr    $0x20,%rdx
jne    11b0 <find_missing_int+0x80>
xor    %edx,%edx
div    %r13d
jmp    11b5 <find_missing_int+0x85>
xor    %edx,%edx
div    %r13d
movl   $0x1,(%r15,%rdx,4)
test   %r13,%r13
je     1251 <find_missing_int+0x121>
cmpl   $0x0,(%r15)
je     1236 <find_missing_int+0x106>
xor    %ebx,%ebx
nop
mov    %rbx,%rax
cmp    %rbx,%r14
je     123f <find_missing_int+0x10f>
lea    0x1(%rax),%rbx
cmpl   $0x0,0x4(%r15,%rax,4)
jne    1220 <find_missing_int+0xf0>
jmp    1242 <find_missing_int+0x112>
mov    $0x1,%edi
xor    %ebx,%ebx
jmp    1255 <find_missing_int+0x125>
mov    %r13,%rbx
add    $0x1,%rax
xor    %edi,%edi
cmp    %r13,%rax
setb   %dil
jmp    1255 <find_missing_int+0x125>
xor    %ebx,%ebx
xor    %edi,%edi
call   1040 <assert@plt>
mov    %ebx,%eax
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @find_missing_int(i32* %0, i64 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i64
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i64
store i32* %0, i32** %3
store i64 %1, i64* %4
%7 = load i64, i64* %4
%8 = add i64 %7, 1
%9 = mul i64 4, %8
%10 = trunc i64 %9 to i32
%11 = call i32* @malloc(i32 %10)
store i32* %11, i32** %5
%12 = load i32*, i32** %5
%13 = icmp ne i32* %12, null
%14 = zext i1 %13 to i32
%15 = call i32 @assert(i32 %14)
%16 = load i32*, i32** %5
%17 = load i64, i64* %4
%18 = add i64 %17, 1
%19 = call i32 @memset(i32* %16, i32 0, i64 %18)
store i64 0, i64* %6
br label %20
20: ; preds = %35, %2
%21 = load i64, i64* %6
%22 = load i64, i64* %4
%23 = icmp ult i64 %21, %22
br i1 %23, label %24, label %38
24: ; preds = %20
%25 = load i32*, i32** %5
%26 = load i32*, i32** %3
%27 = load i64, i64* %6
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %27
%29 = load i32, i32* %28
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = load i64, i64* %4
%32 = add i64 %31, 1
%33 = urem i64 %30, %32
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %33
store i32 1, i32* %34
br label %35
35: ; preds = %24
%36 = load i64, i64* %6
%37 = add i64 %36, 1
store i64 %37, i64* %6
br label %20
38: ; preds = %20
store i64 0, i64* %6
br label %39
39: ; preds = %53, %38
%40 = load i64, i64* %6
%41 = load i64, i64* %4
%42 = add i64 %41, 1
%43 = icmp ult i64 %40, %42
br i1 %43, label %44, label %50
44: ; preds = %39
%45 = load i32*, i32** %5
%46 = load i64, i64* %6
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = icmp ne i32 %48, 0
br label %50
50: ; preds = %44, %39
%51 = phi i1 [ false, %39 ], [ %49, %44 ]
br i1 %51, label %52, label %56
52: ; preds = %50
br label %53
53: ; preds = %52
%54 = load i64, i64* %6
%55 = add i64 %54, 1
store i64 %55, i64* %6
br label %39
56: ; preds = %50
%57 = load i64, i64* %6
%58 = load i64, i64* %4
%59 = add i64 %58, 1
%60 = icmp ult i64 %57, %59
%61 = zext i1 %60 to i32
%62 = call i32 @assert(i32 %61)
%63 = load i64, i64* %6
%64 = trunc i64 %63 to i32
ret i32 %64
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @find_missing_int(i32* nocapture %0, i64 %1) {
%3 = add i64 %1, 1
%4 = trunc i64 %3 to i32
%5 = shl i32 %4, 2
%6 = tail call i32* @malloc(i32 %5)
%7 = icmp ne i32* %6, null
%8 = zext i1 %7 to i32
%9 = tail call i32 @assert(i32 %8)
%10 = tail call i32 @memset(i32* %6, i32 0, i64 %3)
%11 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %11, label %28, label %12
12: ; preds = %2
%13 = and i64 %1, 1
%14 = icmp eq i64 %1, 1
br i1 %14, label %17, label %15
15: ; preds = %12
%16 = and i64 %1, -2
br label %31
17: ; preds = %31, %12
%18 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %45, %31 ]
%19 = icmp eq i64 %13, 0
br i1 %19, label %26, label %20
20: ; preds = %17
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %18
%22 = load i32, i32* %21
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = urem i64 %23, %3
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %24
store i32 1, i32* %25
br label %26
26: ; preds = %17, %20
%27 = icmp eq i64 %3, 0
br i1 %27, label %60, label %28
28: ; preds = %2, %26
%29 = load i32, i32* %6
%30 = icmp eq i32 %29, 0
br i1 %30, label %60, label %52
31: ; preds = %31, %15
%32 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %45, %31 ]
%33 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %46, %31 ]
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%35 = load i32, i32* %34
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = urem i64 %36, %3
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %37
store i32 1, i32* %38
%39 = or i64 %32, 1
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = urem i64 %42, %3
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %43
store i32 1, i32* %44
%45 = add nuw i64 %32, 2
%46 = add i64 %33, 2
%47 = icmp eq i64 %46, %16
br i1 %47, label %17, label %31
48: ; preds = %52
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %54
%50 = load i32, i32* %49
%51 = icmp eq i32 %50, 0
br i1 %51, label %56, label %52
52: ; preds = %28, %48
%53 = phi i64 [ %54, %48 ], [ 0, %28 ]
%54 = add nuw i64 %53, 1
%55 = icmp eq i64 %53, %1
br i1 %55, label %56, label %48
56: ; preds = %48, %52
%57 = phi i64 [ %54, %48 ], [ %3, %52 ]
%58 = icmp ult i64 %54, %3
%59 = zext i1 %58 to i32
br label %60
60: ; preds = %56, %28, %26
%61 = phi i64 [ 0, %26 ], [ 0, %28 ], [ %57, %56 ]
%62 = phi i32 [ 0, %26 ], [ 1, %28 ], [ %59, %56 ]
%63 = tail call i32 @assert(i32 %62)
%64 = trunc i64 %61 to i32
ret i32 %64
}