#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 l;

/* Variables and functions */
int *calloc(int const, int);
int *cartesianShellOrderIndex(const int am, int *ijk) {
  int i, j, k, l, index, c;
  const int dim = am + 1;
  int *indices = calloc(dim * dim * dim, sizeof(int));
  for (l = 0; l <= am; l++) {
    for (c = 0; c < ((l) + 1) * ((l) + 2) / 2; c++) {
      index = ((((l)-1) + 1) * (((l)-1) + 2) * (((l)-1) + 3) / 6 + (c)) * 3;
      i = ijk[index];
      j = ijk[index + 1];
      k = ijk[index + 2];
      indices[i * dim * dim + j * dim + k] = index / 3;
    }
  }
  return indices;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<cartesianShellOrderIndex>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%edi
imul   -0x2c(%rbp),%edi
imul   -0x2c(%rbp),%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     123a <cartesianShellOrderIndex+0x12a>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
jge    1227 <cartesianShellOrderIndex+0x117>
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
add    $0x1,%eax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
add    $0x2,%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
add    $0x3,%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    $0x6,%ecx
cltd
idiv   %ecx
add    -0x28(%rbp),%eax
imul   $0x3,%eax,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%edx
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
imul   -0x2c(%rbp),%ecx
imul   -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%esi
imul   -0x2c(%rbp),%esi
add    %esi,%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    115b <cartesianShellOrderIndex+0x4b>
jmp    122c <cartesianShellOrderIndex+0x11c>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1148 <cartesianShellOrderIndex+0x38>
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<cartesianShellOrderIndex>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rsi,(%rsp)
mov    %edi,%r15d
lea    0x1(%r15),%r14d
mov    %r14d,%edi
imul   %r14d,%edi
imul   %r14d,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
test   %r15d,%r15d
js     11de <cartesianShellOrderIndex+0xce>
addq   $0x8,(%rsp)
mov    $0xc,%r13d
mov    $0x6,%r11d
xor    %r12d,%r12d
xor    %r9d,%r9d
jmp    1173 <cartesianShellOrderIndex+0x63>
nopl   (%rax)
add    %r11d,%r12d
lea    (%r11,%r13,1),%edx
add    $0x6,%r13d
mov    %edx,%r11d
cmp    %r15d,%r10d
je     11de <cartesianShellOrderIndex+0xce>
mov    %r9d,%r10d
lea    0x1(%r10),%r9d
lea    0x2(%r10),%esi
imul   %r9d,%esi
cmp    $0x2,%esi
jb     1160 <cartesianShellOrderIndex+0x50>
mov    %r12d,%ebx
mov    $0xaaaaaaab,%ecx
imul   %rcx,%rbx
shr    $0x22,%rbx
lea    (%rbx,%rbx,2),%rdx
mov    (%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%rdx,4),%rdi
shr    %esi
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rdi),%rcx
mov    -0x8(%rdi),%r8d
imul   %r14d,%r8d
add    -0x4(%rdi),%r8d
imul   %r14d,%r8d
movslq %r8d,%rbp
add    %rcx,%rbp
lea    (%rbx,%rdx,1),%ecx
mov    %ecx,(%rax,%rbp,4)
add    $0x1,%rdx
add    $0xc,%rdi
cmp    %rsi,%rdx
jb     11b0 <cartesianShellOrderIndex+0xa0>
jmp    1160 <cartesianShellOrderIndex+0x50>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @cartesianShellOrderIndex(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
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32*
store i32 %0, i32* %3
store i32* %1, i32** %4
%13 = load i32, i32* %3
%14 = add nsw i32 %13, 1
store i32 %14, i32* %11
%15 = load i32, i32* %11
%16 = load i32, i32* %11
%17 = mul nsw i32 %15, %16
%18 = load i32, i32* %11
%19 = mul nsw i32 %17, %18
%20 = call i32* @calloc(i32 %19, i32 4)
store i32* %20, i32** %12
store i32 0, i32* %8
br label %21
21: ; preds = %88, %2
%22 = load i32, i32* %8
%23 = load i32, i32* %3
%24 = icmp sle i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %91
25: ; preds = %21
store i32 0, i32* %10
br label %26
26: ; preds = %84, %25
%27 = load i32, i32* %10
%28 = load i32, i32* %8
%29 = add nsw i32 %28, 1
%30 = load i32, i32* %8
%31 = add nsw i32 %30, 2
%32 = mul nsw i32 %29, %31
%33 = sdiv i32 %32, 2
%34 = icmp slt i32 %27, %33
br i1 %34, label %35, label %87
35: ; preds = %26
%36 = load i32, i32* %8
%37 = sub nsw i32 %36, 1
%38 = add nsw i32 %37, 1
%39 = load i32, i32* %8
%40 = sub nsw i32 %39, 1
%41 = add nsw i32 %40, 2
%42 = mul nsw i32 %38, %41
%43 = load i32, i32* %8
%44 = sub nsw i32 %43, 1
%45 = add nsw i32 %44, 3
%46 = mul nsw i32 %42, %45
%47 = sdiv i32 %46, 6
%48 = load i32, i32* %10
%49 = add nsw i32 %47, %48
%50 = mul nsw i32 %49, 3
store i32 %50, i32* %9
%51 = load i32*, i32** %4
%52 = load i32, i32* %9
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
store i32 %55, i32* %5
%56 = load i32*, i32** %4
%57 = load i32, i32* %9
%58 = add nsw i32 %57, 1
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
store i32 %61, i32* %6
%62 = load i32*, i32** %4
%63 = load i32, i32* %9
%64 = add nsw i32 %63, 2
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
store i32 %67, i32* %7
%68 = load i32, i32* %9
%69 = sdiv i32 %68, 3
%70 = load i32*, i32** %12
%71 = load i32, i32* %5
%72 = load i32, i32* %11
%73 = mul nsw i32 %71, %72
%74 = load i32, i32* %11
%75 = mul nsw i32 %73, %74
%76 = load i32, i32* %6
%77 = load i32, i32* %11
%78 = mul nsw i32 %76, %77
%79 = add nsw i32 %75, %78
%80 = load i32, i32* %7
%81 = add nsw i32 %79, %80
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %70, i64 %82
store i32 %69, i32* %83
br label %84
84: ; preds = %35
%85 = load i32, i32* %10
%86 = add nsw i32 %85, 1
store i32 %86, i32* %10
br label %26
87: ; preds = %26
br label %88
88: ; preds = %87
%89 = load i32, i32* %8
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %8
br label %21
91: ; preds = %21
%92 = load i32*, i32** %12
ret i32* %92
}

LLVM IR (-O2):
define noalias i32* @cartesianShellOrderIndex(i32 %0, i32* nocapture %1) {
%3 = add nsw i32 %0, 1
%4 = mul nsw i32 %3, %3
%5 = mul nsw i32 %4, %3
%6 = tail call i32* @calloc(i32 %5, i32 4)
%7 = icmp slt i32 %0, 0
br i1 %7, label %43, label %10
8: ; preds = %22, %10
%9 = icmp eq i32 %11, %0
br i1 %9, label %43, label %10
10: ; preds = %2, %8
%11 = phi i32 [ %12, %8 ], [ 0, %2 ]
%12 = add nuw i32 %11, 1
%13 = add nuw nsw i32 %11, 2
%14 = mul i32 %12, %13
%15 = icmp ult i32 %14, 2
br i1 %15, label %8, label %16
16: ; preds = %10
%17 = lshr i32 %14, 1
%18 = mul i32 %14, %11
%19 = udiv i32 %18, 6
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = zext i32 %17 to i64
br label %22
22: ; preds = %16, %22
%23 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %41, %22 ]
%24 = add nuw nsw i64 %23, %20
%25 = mul nuw nsw i64 %24, 3
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = add nuw nsw i64 %25, 1
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = add nuw nsw i64 %25, 2
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = mul nsw i32 %27, %3
%35 = add i32 %34, %30
%36 = mul i32 %35, %3
%37 = add nsw i32 %36, %33
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %38
%40 = trunc i64 %24 to i32
store i32 %40, i32* %39
%41 = add nuw nsw i64 %23, 1
%42 = icmp ult i64 %41, %21
br i1 %42, label %22, label %8
43: ; preds = %8, %2
ret i32* %6
}