#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 */
scalar_t__ malloc(int);
scalar_t__ pow(int, int);
int *grayCode(int n, int *returnSize) {
  int size, *ret, i, j, t = 1;
  size = (int)pow(2, n);
  ret = (int *)malloc(size * sizeof(int));
  ret[0] = 0;
  for (i = 0; i < n; ++i) {
    for (j = 0; j < t; ++j)
      ret[t + j] = t + ret[t - 1 - j];
    t *= 2;
  }
  *returnSize = size;
  return ret;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<grayCode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movl   $0x1,-0x2c(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%esi
mov    $0x2,%edi
call   1040 <pow@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11d4 <grayCode+0xb4>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x2c(%rbp),%eax
jge    11bd <grayCode+0x9d>
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
sub    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    117d <grayCode+0x5d>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    116a <grayCode+0x4a>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<grayCode>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,%r14
mov    %edi,%r12d
mov    $0x2,%edi
mov    %r12d,%esi
call   1040 <pow@plt>
mov    %rax,%r15
lea    0x0(,%rax,4),%edi
call   1030 <malloc@plt>
movl   $0x0,(%rax)
test   %r12d,%r12d
jle    11f7 <grayCode+0xd7>
mov    %rax,%r8
add    $0x4,%r8
xor    %r11d,%r11d
mov    $0x1,%esi
jmp    117b <grayCode+0x5b>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    %esi,%esi
add    $0x1,%r11d
cmp    %r12d,%r11d
je     11f7 <grayCode+0xd7>
movslq %esi,%r9
mov    $0x1,%r10d
cmp    $0x2,%r9d
cmovae %esi,%r10d
jae    11a0 <grayCode+0x80>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11d7 <grayCode+0xb7>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %r10d,%ebx
and    $0xfffffffe,%ebx
lea    -0x2(%rsi),%edi
lea    (%r8,%r9,4),%rbp
xor    %ecx,%ecx
nop
lea    0x1(%rdi),%edx
movslq %edx,%rdx
mov    (%rax,%rdx,4),%edx
add    %esi,%edx
mov    %edx,-0x4(%rbp,%rcx,4)
movslq %edi,%rdi
mov    (%rax,%rdi,4),%edx
add    %esi,%edx
mov    %edx,0x0(%rbp,%rcx,4)
add    $0x2,%rcx
add    $0xfffffffe,%edi
cmp    %rcx,%rbx
jne    11b0 <grayCode+0x90>
test   $0x1,%r10b
je     1170 <grayCode+0x50>
mov    %ecx,%edx
not    %edx
add    %esi,%edx
movslq %edx,%rdx
mov    (%rax,%rdx,4),%edx
add    %esi,%edx
add    %rcx,%r9
mov    %edx,(%rax,%r9,4)
jmp    1170 <grayCode+0x50>
mov    %r15d,(%r14)
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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
%9 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i32* %1, i32** %4
store i32 1, i32* %9
%10 = load i32, i32* %3
%11 = call i64 @pow(i32 2, i32 %10)
%12 = trunc i64 %11 to i32
store i32 %12, i32* %5
%13 = load i32, i32* %5
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = mul i64 %14, 4
%16 = trunc i64 %15 to i32
%17 = call i64 @malloc(i32 %16)
%18 = inttoptr i64 %17 to i32*
store i32* %18, i32** %6
%19 = load i32*, i32** %6
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 0
store i32 0, i32* %20
store i32 0, i32* %7
br label %21
21: ; preds = %53, %2
%22 = load i32, i32* %7
%23 = load i32, i32* %3
%24 = icmp slt i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %56
25: ; preds = %21
store i32 0, i32* %8
br label %26
26: ; preds = %47, %25
%27 = load i32, i32* %8
%28 = load i32, i32* %9
%29 = icmp slt i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %50
30: ; preds = %26
%31 = load i32, i32* %9
%32 = load i32*, i32** %6
%33 = load i32, i32* %9
%34 = sub nsw i32 %33, 1
%35 = load i32, i32* %8
%36 = sub nsw i32 %34, %35
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = add nsw i32 %31, %39
%41 = load i32*, i32** %6
%42 = load i32, i32* %9
%43 = load i32, i32* %8
%44 = add nsw i32 %42, %43
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %45
store i32 %40, i32* %46
br label %47
47: ; preds = %30
%48 = load i32, i32* %8
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %8
br label %26
50: ; preds = %26
%51 = load i32, i32* %9
%52 = mul nsw i32 %51, 2
store i32 %52, i32* %9
br label %53
53: ; preds = %50
%54 = load i32, i32* %7
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %7
br label %21
56: ; preds = %21
%57 = load i32, i32* %5
%58 = load i32*, i32** %4
store i32 %57, i32* %58
%59 = load i32*, i32** %6
ret i32* %59
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @grayCode(i32 %0, i32* nocapture writeonly %1) {
%3 = tail call i64 @pow(i32 2, i32 %0)
%4 = trunc i64 %3 to i32
%5 = shl i32 %4, 2
%6 = tail call i64 @malloc(i32 %5)
%7 = inttoptr i64 %6 to i32*
store i32 0, i32* %7
%8 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %8, label %9, label %61
9: ; preds = %2, %57
%10 = phi i32 [ %58, %57 ], [ 1, %2 ]
%11 = phi i32 [ %59, %57 ], [ 0, %2 ]
%12 = sext i32 %10 to i64
%13 = call i32 @llvm.umax.i32(i32 %10, i32 1)
%14 = zext i32 %13 to i64
%15 = and i64 %14, 1
%16 = icmp ult i32 %10, 2
br i1 %16, label %44, label %17
17: ; preds = %9
%18 = and i64 %14, 4294967294
br label %19
19: ; preds = %19, %17
%20 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %41, %19 ]
%21 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %42, %19 ]
%22 = trunc i64 %20 to i32
%23 = xor i32 %22, -1
%24 = add i32 %10, %23
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = add nsw i32 %27, %10
%29 = add nsw i64 %20, %12
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %29
store i32 %28, i32* %30
%31 = or i64 %20, 1
%32 = trunc i64 %31 to i32
%33 = xor i32 %32, -1
%34 = add i32 %10, %33
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = add nsw i32 %37, %10
%39 = add nsw i64 %31, %12
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %39
store i32 %38, i32* %40
%41 = add nuw nsw i64 %20, 2
%42 = add i64 %21, 2
%43 = icmp eq i64 %42, %18
br i1 %43, label %44, label %19
44: ; preds = %19, %9
%45 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %41, %19 ]
%46 = icmp eq i64 %15, 0
br i1 %46, label %57, label %47
47: ; preds = %44
%48 = trunc i64 %45 to i32
%49 = xor i32 %48, -1
%50 = add i32 %10, %49
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = add nsw i32 %53, %10
%55 = add nsw i64 %45, %12
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %55
store i32 %54, i32* %56
br label %57
57: ; preds = %44, %47
%58 = shl nsw i32 %10, 1
%59 = add nuw nsw i32 %11, 1
%60 = icmp eq i32 %59, %0
br i1 %60, label %61, label %9
61: ; preds = %57, %2
store i32 %4, i32* %1
ret i32* %7
}