#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);
int *countBits(int num, int *returnSize) {
  *returnSize = num + 1;
  int *result = (int *)malloc(sizeof(int) * *returnSize);
  int i, p2;
  result[0] = 0;
  p2 = 1;
  while (p2 <= num) {
    result[p2] = 1;
    for (i = 1; (i + p2) <= num && i < p2; ++i) {
      result[i + p2] = 1 + result[i];
    }
    p2 <<= 1;
  }
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countBits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq (%rax),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
movl   $0x1,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     11de <countBits+0xce>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x4(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x21(%rbp)
jg     1194 <countBits+0x84>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x21(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11a4 <countBits+0x94>
jmp    11d0 <countBits+0xc0>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1174 <countBits+0x64>
mov    -0x20(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1152 <countBits+0x42>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countBits>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %edi,%r14d
lea    0x1(%r14),%eax
mov    %eax,(%rsi)
lea    0x4(,%r14,4),%edi
call   1030 <malloc@plt>
movl   $0x0,(%rax)
test   %r14d,%r14d
jle    133e <countBits+0x22e>
mov    %r14d,%r9d
lea    0x1(%r9),%r10
lea    0x4(%rax),%r8
mov    %rax,%rcx
add    $0x8,%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    $0x1,%r11d
pcmpeqd %xmm0,%xmm0
mov    %r8,0x8(%rsp)
jmp    117c <countBits+0x6c>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    %r11d,%r11d
cmp    %r14d,%r11d
jg     133e <countBits+0x22e>
movslq %r11d,%rdi
movl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
cmp    $0x2,%edi
jl     1170 <countBits+0x60>
cmp    %r14d,%r11d
jge    1170 <countBits+0x60>
lea    0x2(%rdi),%r12
cmp    %r10,%r12
mov    %r10,%r13
cmovg  %r12,%r13
sub    %rdi,%r13
add    $0xfffffffffffffffe,%r13
lea    -0x2(%rdi),%r15
cmp    %r15,%r13
cmovae %r15,%r13
lea    0x1(%r11),%edx
add    $0x1,%r13
mov    $0x1,%esi
cmp    $0x8,%r13
jae    1200 <countBits+0xf0>
add    $0x1,%rsi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x4(%rax,%rsi,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %edx,%rdx
mov    %ecx,(%rax,%rdx,4)
cmp    %rdi,%rsi
jge    1170 <countBits+0x60>
lea    (%rdi,%rsi,1),%rdx
add    $0x1,%rsi
cmp    %r9,%rdx
jle    11d0 <countBits+0xc0>
jmp    1170 <countBits+0x60>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
cmp    %r10,%r12
mov    %r10,%rbp
cmovg  %r12,%rbp
sub    %rdi,%rbp
add    $0xfffffffffffffffe,%rbp
cmp    %r15,%rbp
cmovae %r15,%rbp
lea    (%rdx,%rbp,1),%ebx
cmp    %edx,%ebx
jl     11c3 <countBits+0xb3>
shr    $0x20,%rbp
jne    11c3 <countBits+0xb3>
cmp    %r10,%r12
cmovle %r10,%r12
lea    (%r8,%rdi,4),%rbx
sub    %rdi,%r12
add    $0xfffffffffffffffe,%r12
cmp    %r15,%r12
cmovae %r15,%r12
mov    0x10(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%r12,4),%rbp
cmp    %rbp,%rbx
jae    125c <countBits+0x14c>
add    %rdi,%r12
lea    (%rcx,%r12,4),%rbx
cmp    %rbx,%r8
jb     11c3 <countBits+0xb3>
mov    %r13,%r15
and    $0xfffffffffffffff8,%r15
lea    -0x8(%r15),%rsi
mov    %rsi,%r12
shr    $0x3,%r12
add    $0x1,%r12
test   %rsi,%rsi
je     1334 <countBits+0x224>
mov    %r12,%rbx
and    $0xfffffffffffffffe,%rbx
lea    0x9(%r11),%ebp
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    -0x8(%rbp),%r8d
movdqu 0x4(%rax,%rsi,4),%xmm1
movdqu 0x14(%rax,%rsi,4),%xmm2
psubd  %xmm0,%xmm1
psubd  %xmm0,%xmm2
movslq %r8d,%rcx
movdqu %xmm1,(%rax,%rcx,4)
movdqu %xmm2,0x10(%rax,%rcx,4)
movdqu 0x24(%rax,%rsi,4),%xmm1
movdqu 0x34(%rax,%rsi,4),%xmm2
psubd  %xmm0,%xmm1
psubd  %xmm0,%xmm2
movslq %ebp,%rbp
movdqu %xmm1,(%rax,%rbp,4)
movdqu %xmm2,0x10(%rax,%rbp,4)
add    $0x10,%rsi
add    $0x10,%ebp
add    $0xfffffffffffffffe,%rbx
jne    1290 <countBits+0x180>
test   $0x1,%r12b
je     131a <countBits+0x20a>
lea    0x0(,%rsi,4),%rcx
add    %edx,%esi
or     $0x4,%rcx
movdqu (%rax,%rcx,1),%xmm1
movdqu 0x10(%rax,%rcx,1),%xmm2
psubd  %xmm0,%xmm1
psubd  %xmm0,%xmm2
movslq %esi,%rcx
movdqu %xmm1,(%rax,%rcx,4)
movdqu %xmm2,0x10(%rax,%rcx,4)
cmp    %r15,%r13
mov    0x8(%rsp),%r8
je     1170 <countBits+0x60>
lea    0x1(%r15),%rsi
add    %r15d,%edx
jmp    11c3 <countBits+0xb3>
xor    %esi,%esi
test   $0x1,%r12b
jne    12eb <countBits+0x1db>
jmp    131a <countBits+0x20a>
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32* @countBits(i32 %0, i32* nocapture writeonly %1) {
%3 = add nsw i32 %0, 1
store i32 %3, i32* %1
%4 = shl i32 %3, 2
%5 = tail call i64 @malloc(i32 %4)
%6 = inttoptr i64 %5 to i32*
store i32 0, i32* %6
%7 = icmp slt i32 %0, 1
br i1 %7, label %153, label %8
8: ; preds = %2
%9 = zext i32 %0 to i64
%10 = add nuw nsw i64 %9, 1
%11 = getelementptr i32, i32* %6, i64 1
%12 = getelementptr i32, i32* %6, i64 2
%13 = add nuw nsw i64 %9, 1
%14 = getelementptr i32, i32* %6, i64 1
%15 = getelementptr i32, i32* %6, i64 2
%16 = add nuw nsw i64 %9, 1
br label %17
17: ; preds = %8, %150
%18 = phi i32 [ %151, %150 ], [ 1, %8 ]
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %19
store i32 1, i32* %20
%21 = icmp slt i32 %18, %0
%22 = icmp sgt i32 %18, 1
%23 = and i1 %22, %21
br i1 %23, label %24, label %150
24: ; preds = %17
%25 = add i32 %18, 1
%26 = add nsw i64 %19, 2
%27 = call i64 @llvm.smax.i64(i64 %26, i64 %16)
%28 = add nsw i64 %27, -2
%29 = sub i64 %28, %19
%30 = add nsw i64 %19, -2
%31 = call i64 @llvm.umin.i64(i64 %29, i64 %30)
%32 = add nsw i64 %31, 1
%33 = icmp ult i64 %32, 8
br i1 %33, label %133, label %34
34: ; preds = %24
%35 = add nsw i64 %19, 2
%36 = call i64 @llvm.smax.i64(i64 %35, i64 %10)
%37 = add nsw i64 %36, -2
%38 = sub i64 %37, %19
%39 = add nsw i64 %19, -2
%40 = call i64 @llvm.umin.i64(i64 %38, i64 %39)
%41 = trunc i64 %40 to i32
%42 = add i32 %25, %41
%43 = icmp slt i32 %42, %25
%44 = icmp ugt i64 %40, 4294967295
%45 = or i1 %43, %44
br i1 %45, label %133, label %46
46: ; preds = %34
%47 = getelementptr i32, i32* %11, i64 %19
%48 = add nsw i64 %19, 2
%49 = call i64 @llvm.smax.i64(i64 %48, i64 %13)
%50 = add nsw i64 %49, -2
%51 = sub i64 %50, %19
%52 = add nsw i64 %19, -2
%53 = call i64 @llvm.umin.i64(i64 %51, i64 %52)
%54 = add i64 %53, %19
%55 = getelementptr i32, i32* %12, i64 %54
%56 = getelementptr i32, i32* %15, i64 %53
%57 = icmp ult i32* %47, %56
%58 = icmp ult i32* %14, %55
%59 = and i1 %57, %58
br i1 %59, label %133, label %60
60: ; preds = %46
%61 = and i64 %32, -8
%62 = or i64 %61, 1
%63 = trunc i64 %61 to i32
%64 = add i32 %25, %63
%65 = add i64 %61, -8
%66 = lshr exact i64 %65, 3
%67 = add nuw nsw i64 %66, 1
%68 = and i64 %67, 1
%69 = icmp eq i64 %65, 0
br i1 %69, label %111, label %70
70: ; preds = %60
%71 = and i64 %67, 4611686018427387902
br label %72
72: ; preds = %72, %70
%73 = phi i64 [ 0, %70 ], [ %108, %72 ]
%74 = phi i64 [ 0, %70 ], [ %109, %72 ]
%75 = or i64 %73, 1
%76 = trunc i64 %73 to i32
%77 = add i32 %25, %76
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %75
%79 = bitcast i32* %78 to <4 x i32>*
%80 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %79
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 4
%82 = bitcast i32* %81 to <4 x i32>*
%83 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %82
%84 = add nsw <4 x i32> %80, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%85 = add nsw <4 x i32> %83, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%86 = sext i32 %77 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %86
%88 = bitcast i32* %87 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %84, <4 x i32>* %88
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %87, i64 4
%90 = bitcast i32* %89 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %85, <4 x i32>* %90
%91 = or i64 %73, 9
%92 = trunc i64 %73 to i32
%93 = or i32 %92, 8
%94 = add i32 %25, %93
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %91
%96 = bitcast i32* %95 to <4 x i32>*
%97 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %96
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 4
%99 = bitcast i32* %98 to <4 x i32>*
%100 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %99
%101 = add nsw <4 x i32> %97, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%102 = add nsw <4 x i32> %100, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%103 = sext i32 %94 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %103
%105 = bitcast i32* %104 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %101, <4 x i32>* %105
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 4
%107 = bitcast i32* %106 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %102, <4 x i32>* %107
%108 = add nuw i64 %73, 16
%109 = add i64 %74, 2
%110 = icmp eq i64 %109, %71
br i1 %110, label %111, label %72
111: ; preds = %72, %60
%112 = phi i64 [ 0, %60 ], [ %108, %72 ]
%113 = icmp eq i64 %68, 0
br i1 %113, label %131, label %114
114: ; preds = %111
%115 = or i64 %112, 1
%116 = trunc i64 %112 to i32
%117 = add i32 %25, %116
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %115
%119 = bitcast i32* %118 to <4 x i32>*
%120 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %119
%121 = getelementptr inbounds i32, i32* %118, i64 4
%122 = bitcast i32* %121 to <4 x i32>*
%123 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %122
%124 = add nsw <4 x i32> %120, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%125 = add nsw <4 x i32> %123, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%126 = sext i32 %117 to i64
%127 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %126
%128 = bitcast i32* %127 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %124, <4 x i32>* %128
%129 = getelementptr inbounds i32, i32* %127, i64 4
%130 = bitcast i32* %129 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %125, <4 x i32>* %130
br label %131
131: ; preds = %111, %114
%132 = icmp eq i64 %32, %61
br i1 %132, label %150, label %133
133: ; preds = %46, %34, %24, %131
%134 = phi i64 [ 1, %46 ], [ 1, %34 ], [ 1, %24 ], [ %62, %131 ]
%135 = phi i32 [ %25, %46 ], [ %25, %34 ], [ %25, %24 ], [ %64, %131 ]
br label %136
136: ; preds = %133, %136
%137 = phi i64 [ %144, %136 ], [ %134, %133 ]
%138 = phi i32 [ %149, %136 ], [ %135, %133 ]
%139 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %137
%140 = load i32, i32* %139
%141 = add nsw i32 %140, 1
%142 = sext i32 %138 to i64
%143 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %142
store i32 %141, i32* %143
%144 = add nuw nsw i64 %137, 1
%145 = add nsw i64 %144, %19
%146 = icmp sle i64 %145, %9
%147 = icmp slt i64 %144, %19
%148 = and i1 %147, %146
%149 = trunc i64 %145 to i32
br i1 %148, label %136, label %150
150: ; preds = %136, %131, %17
%151 = shl i32 %18, 1
%152 = icmp sgt i32 %151, %0
br i1 %152, label %153, label %17
153: ; preds = %150, %2
ret i32* %6
}