#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 array_sum(int *, int);
scalar_t__ calloc(size_t, int);
int /*<<< orphan*/ ceil(double);
int power_digit_sum(int n) {
  size_t max_required_space = (size_t)ceil(0.35 * n);
  int *power = (int *)calloc(max_required_space, sizeof(int));
  power[0] = 1;
  for (int i = 1; i <= n; i++) {
    power[0] = 2 * power[0];
    for (int k = 1; k < max_required_space; k++) {
      power[k] = 2 * power[k] + power[k - 1] / 10;
    }
    for (int j = 0; j < max_required_space; j++) {
      power[j] = power[j] % 10;
    }
  }
  return array_sum(power, (int)max_required_space);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<power_digit_sum>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
cvtsi2sdl -0x4(%rbp),%xmm1
movsd  0xeb8(%rip),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
call   1030 <ceil@plt>
cltq
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x1,(%rax)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     1245 <power_digit_sum+0x115>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
shl    $0x1,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
movl   $0x1,-0x20(%rbp)
movslq -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    11f1 <power_digit_sum+0xc1>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x28(%rbp),%edx
add    %eax,%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    119c <power_digit_sum+0x6c>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movslq -0x24(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    1232 <power_digit_sum+0x102>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11f8 <power_digit_sum+0xc8>
jmp    1237 <power_digit_sum+0x107>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    117a <power_digit_sum+0x4a>
mov    -0x18(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %eax,%esi
call   1050 <array_sum@plt>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<power_digit_sum>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %edi,%r15d
cvtsi2sd %edi,%xmm0
mulsd  0xeb3(%rip),%xmm0
call   1030 <ceil@plt>
mov    %eax,%r12d
movslq %eax,%r14
mov    %r14,%rdi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
movl   $0x1,(%rax)
test   %r15d,%r15d
jle    140b <power_digit_sum+0x2db>
mov    %r14d,%r8d
cmp    $0x2,%r14
mov    $0x1,%r9d
cmovae %r14,%r9
lea    -0x1(%r9),%r10
add    $0xffffffffffffffff,%r14
mov    %r10,0x8(%rsp)
and    $0xfffffffffffffff8,%r10
lea    0x1(%r10),%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    %r14,%rcx
and    $0xfffffffffffffffe,%rcx
neg    %rcx
mov    $0x1,%esi
movdqa 0xe5a(%rip),%xmm0
movdqa 0xe62(%rip),%xmm1
mov    $0x1,%r11d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    %esi,%esi
mov    %esi,(%rax)
cmp    $0x2,%r12d
jb     1283 <power_digit_sum+0x153>
mov    $0x1,%ebp
mov    %esi,%ebx
cmp    $0x2,%r8d
je     1254 <power_digit_sum+0x124>
mov    $0x1,%ebp
mov    %esi,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movslq %ebx,%rbx
imul   $0x66666667,%rbx,%rbx
mov    %rbx,%rdi
shr    $0x3f,%rdi
sar    $0x22,%rbx
add    %edi,%ebx
mov    (%rax,%rbp,4),%edi
mov    0x4(%rax,%rbp,4),%edx
lea    (%rbx,%rdi,2),%edi
mov    %edi,(%rax,%rbp,4)
movslq %edi,%rdi
imul   $0x66666667,%rdi,%rdi
mov    %rdi,%rbx
shr    $0x3f,%rbx
sar    $0x22,%rdi
add    %ebx,%edi
lea    (%rdi,%rdx,2),%ebx
mov    %ebx,0x4(%rax,%rbp,4)
lea    (%rcx,%rbp,1),%rdx
add    $0x2,%rdx
add    $0x2,%rbp
cmp    $0x1,%rdx
jne    1200 <power_digit_sum+0xd0>
test   $0x1,%r14b
je     1283 <power_digit_sum+0x153>
mov    (%rax,%rbp,4),%r13d
movslq %ebx,%rbx
imul   $0x66666667,%rbx,%rbx
mov    %r8d,%edx
mov    %rbx,%r8
shr    $0x3f,%r8
sar    $0x22,%rbx
add    %r8d,%ebx
mov    %edx,%r8d
lea    (%rbx,%r13,2),%ebx
mov    %ebx,(%rax,%rbp,4)
test   %r12d,%r12d
je     13fb <power_digit_sum+0x2cb>
movslq %esi,%rbp
imul   $0x66666667,%rbp,%rbp
mov    %rbp,%rbx
shr    $0x3f,%rbx
sar    $0x22,%rbp
add    %ebx,%ebp
add    %ebp,%ebp
lea    0x0(%rbp,%rbp,4),%ebp
sub    %ebp,%esi
mov    %esi,(%rax)
cmp    $0x1,%r12d
je     13fb <power_digit_sum+0x2cb>
mov    $0x1,%ebp
cmpq   $0x8,0x8(%rsp)
jb     13d0 <power_digit_sum+0x2a0>
xor    %ebx,%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu 0x4(%rax,%rbx,4),%xmm2
movdqu 0x14(%rax,%rbx,4),%xmm3
movdqa %xmm2,%xmm4
pmuludq %xmm0,%xmm4
pshufd $0xed,%xmm4,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm5
pmuludq %xmm0,%xmm5
pshufd $0xed,%xmm5,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm4
pxor   %xmm5,%xmm5
pcmpgtd %xmm2,%xmm5
pand   %xmm0,%xmm5
psubd  %xmm5,%xmm4
movdqa %xmm4,%xmm5
psrld  $0x1f,%xmm5
psrad  $0x2,%xmm4
paddd  %xmm5,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm4
psubd  %xmm4,%xmm2
movdqa %xmm3,%xmm4
pmuludq %xmm0,%xmm4
pshufd $0xed,%xmm4,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm5
pmuludq %xmm0,%xmm5
pshufd $0xed,%xmm5,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm4
pxor   %xmm5,%xmm5
pcmpgtd %xmm3,%xmm5
pand   %xmm0,%xmm5
psubd  %xmm5,%xmm4
movdqa %xmm4,%xmm5
psrld  $0x1f,%xmm5
psrad  $0x2,%xmm4
paddd  %xmm5,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm4
psubd  %xmm4,%xmm3
movdqu %xmm2,0x4(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm3,0x14(%rax,%rbx,4)
add    $0x8,%rbx
cmp    %rbx,%r10
jne    12d0 <power_digit_sum+0x1a0>
mov    0x10(%rsp),%rbp
cmp    %r10,0x8(%rsp)
je     13fb <power_digit_sum+0x2cb>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rax,%rbp,4),%rdx
imul   $0x66666667,%rdx,%rsi
mov    %rsi,%rdi
shr    $0x3f,%rdi
sar    $0x22,%rsi
add    %edi,%esi
add    %esi,%esi
lea    (%rsi,%rsi,4),%esi
sub    %esi,%edx
mov    %edx,(%rax,%rbp,4)
add    $0x1,%rbp
cmp    %rbp,%r9
jne    13d0 <power_digit_sum+0x2a0>
cmp    %r15d,%r11d
je     140b <power_digit_sum+0x2db>
add    $0x1,%r11d
mov    (%rax),%esi
jmp    11d0 <power_digit_sum+0xa0>
mov    %rax,%rdi
mov    %r12d,%esi
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1050 <array_sum@plt>

LLVM IR (-O0):
define i32 @power_digit_sum(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i64
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
%8 = load i32, i32* %2
%9 = sitofp i32 %8 to double
%10 = fmul double 3.500000e-01, %9
%11 = call i32 @ceil(double %10)
%12 = sext i32 %11 to i64
store i64 %12, i64* %3
%13 = load i64, i64* %3
%14 = call i64 @calloc(i64 %13, i32 4)
%15 = inttoptr i64 %14 to i32*
store i32* %15, i32** %4
%16 = load i32*, i32** %4
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 0
store i32 1, i32* %17
store i32 1, i32* %5
br label %18
18: ; preds = %77, %1
%19 = load i32, i32* %5
%20 = load i32, i32* %2
%21 = icmp sle i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %80
22: ; preds = %18
%23 = load i32*, i32** %4
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 0
%25 = load i32, i32* %24
%26 = mul nsw i32 2, %25
%27 = load i32*, i32** %4
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 0
store i32 %26, i32* %28
store i32 1, i32* %6
br label %29
29: ; preds = %53, %22
%30 = load i32, i32* %6
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = load i64, i64* %3
%33 = icmp ult i64 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %56
34: ; preds = %29
%35 = load i32*, i32** %4
%36 = load i32, i32* %6
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = mul nsw i32 2, %39
%41 = load i32*, i32** %4
%42 = load i32, i32* %6
%43 = sub nsw i32 %42, 1
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = sdiv i32 %46, 10
%48 = add nsw i32 %40, %47
%49 = load i32*, i32** %4
%50 = load i32, i32* %6
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
store i32 %48, i32* %52
br label %53
53: ; preds = %34
%54 = load i32, i32* %6
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %6
br label %29
56: ; preds = %29
store i32 0, i32* %7
br label %57
57: ; preds = %73, %56
%58 = load i32, i32* %7
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = load i64, i64* %3
%61 = icmp ult i64 %59, %60
br i1 %61, label %62, label %76
62: ; preds = %57
%63 = load i32*, i32** %4
%64 = load i32, i32* %7
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = srem i32 %67, 10
%69 = load i32*, i32** %4
%70 = load i32, i32* %7
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %69, i64 %71
store i32 %68, i32* %72
br label %73
73: ; preds = %62
%74 = load i32, i32* %7
%75 = add nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %7
br label %57
76: ; preds = %57
br label %77
77: ; preds = %76
%78 = load i32, i32* %5
%79 = add nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %5
br label %18
80: ; preds = %18
%81 = load i32*, i32** %4
%82 = load i64, i64* %3
%83 = trunc i64 %82 to i32
%84 = call i32 @array_sum(i32* %81, i32 %83)
ret i32 %84
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @power_digit_sum(i32 %0) {
%2 = sitofp i32 %0 to double
%3 = fmul double %2, 3.500000e-01
%4 = tail call i32 @ceil(double %3)
%5 = sext i32 %4 to i64
%6 = tail call i64 @calloc(i64 %5, i32 4)
%7 = inttoptr i64 %6 to i32*
store i32 1, i32* %7
%8 = icmp slt i32 %0, 1
br i1 %8, label %24, label %9
9: ; preds = %1
%10 = icmp ugt i32 %4, 1
%11 = icmp eq i32 %4, 0
%12 = call i64 @llvm.umax.i64(i64 %5, i64 1)
%13 = add i64 %12, -1
%14 = add nsw i64 %5, -1
%15 = and i64 %14, 1
%16 = icmp eq i32 %4, 2
%17 = and i64 %14, -2
%18 = icmp eq i64 %15, 0
%19 = icmp eq i32 %4, 1
%20 = icmp ult i64 %13, 8
%21 = and i64 %13, -8
%22 = or i64 %21, 1
%23 = icmp eq i64 %13, %21
br label %26
24: ; preds = %80, %1
%25 = tail call i32 @array_sum(i32* %7, i32 %4)
ret i32 %25
26: ; preds = %82, %9
%27 = phi i32 [ 1, %9 ], [ %84, %82 ]
%28 = phi i32 [ 1, %9 ], [ %83, %82 ]
%29 = shl nsw i32 %27, 1
store i32 %29, i32* %7
br i1 %10, label %30, label %40
30: ; preds = %26
br i1 %16, label %31, label %62
31: ; preds = %62, %30
%32 = phi i32 [ %29, %30 ], [ %76, %62 ]
%33 = phi i64 [ 1, %30 ], [ %77, %62 ]
br i1 %18, label %40, label %34
34: ; preds = %31
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %33
%36 = load i32, i32* %35
%37 = shl nsw i32 %36, 1
%38 = sdiv i32 %32, 10
%39 = add nsw i32 %38, %37
store i32 %39, i32* %35
br label %40
40: ; preds = %34, %31, %26
br i1 %11, label %80, label %41
41: ; preds = %40
%42 = srem i32 %29, 10
store i32 %42, i32* %7
br i1 %19, label %80, label %43
43: ; preds = %41
br i1 %20, label %60, label %44
44: ; preds = %43, %44
%45 = phi i64 [ %57, %44 ], [ 0, %43 ]
%46 = or i64 %45, 1
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %46
%48 = bitcast i32* %47 to <4 x i32>*
%49 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %48
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %47, i64 4
%51 = bitcast i32* %50 to <4 x i32>*
%52 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %51
%53 = srem <4 x i32> %49, <i32 10, i32 10, i32 10, i32 10>
%54 = srem <4 x i32> %52, <i32 10, i32 10, i32 10, i32 10>
%55 = bitcast i32* %47 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %53, <4 x i32>* %55
%56 = bitcast i32* %50 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %54, <4 x i32>* %56
%57 = add nuw i64 %45, 8
%58 = icmp eq i64 %57, %21
br i1 %58, label %59, label %44
59: ; preds = %44
br i1 %23, label %80, label %60
60: ; preds = %43, %59
%61 = phi i64 [ 1, %43 ], [ %22, %59 ]
br label %85
62: ; preds = %30, %62
%63 = phi i32 [ %76, %62 ], [ %29, %30 ]
%64 = phi i64 [ %77, %62 ], [ 1, %30 ]
%65 = phi i64 [ %78, %62 ], [ 0, %30 ]
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %64
%67 = load i32, i32* %66
%68 = shl nsw i32 %67, 1
%69 = sdiv i32 %63, 10
%70 = add nsw i32 %69, %68
store i32 %70, i32* %66
%71 = add nuw nsw i64 %64, 1
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
%74 = shl nsw i32 %73, 1
%75 = sdiv i32 %70, 10
%76 = add nsw i32 %75, %74
store i32 %76, i32* %72
%77 = add nuw nsw i64 %64, 2
%78 = add i64 %65, 2
%79 = icmp eq i64 %78, %17
br i1 %79, label %31, label %62
80: ; preds = %85, %41, %59, %40
%81 = icmp eq i32 %28, %0
br i1 %81, label %24, label %82
82: ; preds = %80
%83 = add nuw i32 %28, 1
%84 = load i32, i32* %7
br label %26
85: ; preds = %60, %85
%86 = phi i64 [ %91, %85 ], [ %61, %60 ]
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %86
%90 = srem i32 %88, 10
store i32 %90, i32* %89
%91 = add nuw nsw i64 %86, 1
%92 = icmp eq i64 %91, %12
br i1 %92, label %80, label %85
}