int integerReplacement(int n) {
  int result = 0;
  while (n != 1) {
    if ((n & 1) == 0) {
      n >>= 1;
      result++;
    } else if ((n == 3) || ((n >> 1) & 1) == 0) {
      n = (n - 1) / 2;
      result += 2;
    } else {
      n = (n - 1) / 2 + 1;
      result += 2;
    }
  }
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<integerReplacement>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x4(%rbp)
je     11a0 <integerReplacement+0xa0>
mov    -0x4(%rbp),%eax
and    $0x1,%eax
cmp    $0x0,%eax
jne    113e <integerReplacement+0x3e>
mov    -0x4(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    119b <integerReplacement+0x9b>
cmpl   $0x3,-0x4(%rbp)
je     115a <integerReplacement+0x5a>
mov    -0x4(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
and    $0x1,%eax
cmp    $0x0,%eax
jne    1179 <integerReplacement+0x79>
mov    -0x4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1196 <integerReplacement+0x96>
mov    -0x4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    119b <integerReplacement+0x9b>
jmp    110e <integerReplacement+0xe>
mov    -0x8(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<integerReplacement>:
xor    %eax,%eax
cmp    $0x1,%edi
jne    1108 <integerReplacement+0x8>
ret
xor    %eax,%eax
jmp    1141 <integerReplacement+0x41>
nopl   0x0(%rax)
cmp    $0x3,%edi
setne  %cl
mov    %edi,%edx
add    $0xffffffff,%edx
shr    $0x1f,%edx
add    %edi,%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edi,%esi
and    $0x2,%esi
shr    %esi
sar    %edx
and    %cl,%sil
movzbl %sil,%edi
add    %edx,%edi
mov    $0x2,%ecx
add    %ecx,%eax
cmp    $0x1,%edi
je     1107 <integerReplacement+0x7>
test   $0x1,%dil
jne    1110 <integerReplacement+0x10>
sar    %edi
mov    $0x1,%ecx
jmp    113a <integerReplacement+0x3a>

LLVM IR (-O0):
define i32 @integerReplacement(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i32 0, i32* %3
br label %4
4: ; preds = %38, %1
%5 = load i32, i32* %2
%6 = icmp ne i32 %5, 1
br i1 %6, label %7, label %39
7: ; preds = %4
%8 = load i32, i32* %2
%9 = and i32 %8, 1
%10 = icmp eq i32 %9, 0
br i1 %10, label %11, label %16
11: ; preds = %7
%12 = load i32, i32* %2
%13 = ashr i32 %12, 1
store i32 %13, i32* %2
%14 = load i32, i32* %3
%15 = add nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %3
br label %38
16: ; preds = %7
%17 = load i32, i32* %2
%18 = icmp eq i32 %17, 3
br i1 %18, label %24, label %19
19: ; preds = %16
%20 = load i32, i32* %2
%21 = ashr i32 %20, 1
%22 = and i32 %21, 1
%23 = icmp eq i32 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %30
24: ; preds = %19, %16
%25 = load i32, i32* %2
%26 = sub nsw i32 %25, 1
%27 = sdiv i32 %26, 2
store i32 %27, i32* %2
%28 = load i32, i32* %3
%29 = add nsw i32 %28, 2
store i32 %29, i32* %3
br label %37
30: ; preds = %19
%31 = load i32, i32* %2
%32 = sub nsw i32 %31, 1
%33 = sdiv i32 %32, 2
%34 = add nsw i32 %33, 1
store i32 %34, i32* %2
%35 = load i32, i32* %3
%36 = add nsw i32 %35, 2
store i32 %36, i32* %3
br label %37
37: ; preds = %30, %24
br label %38
38: ; preds = %37, %11
br label %4
39: ; preds = %4
%40 = load i32, i32* %3
ret i32 %40
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @integerReplacement(i32 %0) {
%2 = icmp eq i32 %0, 1
br i1 %2, label %24, label %3
3: ; preds = %1, %19
%4 = phi i32 [ %22, %19 ], [ 0, %1 ]
%5 = phi i32 [ %21, %19 ], [ %0, %1 ]
%6 = and i32 %5, 1
%7 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %7, label %8, label %10
8: ; preds = %3
%9 = ashr i32 %5, 1
br label %19
10: ; preds = %3
%11 = icmp ne i32 %5, 3
%12 = and i32 %5, 2
%13 = icmp ne i32 %12, 0
%14 = add nsw i32 %5, -1
%15 = sdiv i32 %14, 2
%16 = and i1 %11, %13
%17 = zext i1 %16 to i32
%18 = add nsw i32 %15, %17
br label %19
19: ; preds = %10, %8
%20 = phi i32 [ 1, %8 ], [ 2, %10 ]
%21 = phi i32 [ %9, %8 ], [ %18, %10 ]
%22 = add nuw nsw i32 %4, %20
%23 = icmp eq i32 %21, 1
br i1 %23, label %24, label %3
24: ; preds = %19, %1
%25 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %22, %19 ]
ret i32 %25
}