#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 power(int, int);
int *pathInZigZagTree(int label, int *returnSize) {
  int k = 1;
  int tmp = 1;
  while ((tmp *= 2) <= label)
    k++;
  *returnSize = k;
  int *ret = (int *)malloc(sizeof(int) * k);
  ret[k - 1] = label;
  while (k > 1) {
    int m = power(2, k - 1) + power(2, k) - 1 - label;
    k--;
    ret[k - 1] = m / 2;
    label = ret[k - 1];
  }
  return ret;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<pathInZigZagTree>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
movl   $0x1,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     115d <pathInZigZagTree+0x3d>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    113d <pathInZigZagTree+0x1d>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
cmpl   $0x1,-0x14(%rbp)
jle    1204 <pathInZigZagTree+0xe4>
mov    -0x14(%rbp),%esi
sub    $0x1,%esi
mov    $0x2,%edi
call   1030 <power@plt>
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    $0x2,%edi
call   1030 <power@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
sub    $0x1,%eax
sub    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    118c <pathInZigZagTree+0x6c>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<pathInZigZagTree>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
mov    %edi,%ebp
mov    $0x1,%eax
xor    %edi,%edi
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    %eax,%eax
add    $0x1,%rbx
add    $0x4,%edi
cmp    %ebp,%eax
jle    1140 <pathInZigZagTree+0x20>
mov    %ebx,(%rsi)
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,%r14
mov    %ebp,-0x4(%rax,%rbx,4)
cmp    $0x2,%ebx
jb     11a0 <pathInZigZagTree+0x80>
lea    -0x1(%rbx),%r15
mov    $0x2,%edi
mov    %r15d,%esi
call   1030 <power@plt>
mov    %eax,%r12d
mov    $0x2,%edi
mov    %ebx,%esi
call   1030 <power@plt>
not    %ebp
add    %r12d,%ebp
add    %eax,%ebp
mov    %ebp,%eax
shr    $0x1f,%eax
add    %ebp,%eax
sar    %eax
mov    %eax,-0x8(%r14,%rbx,4)
mov    %eax,%ebp
cmp    $0x2,%rbx
mov    %r15,%rbx
ja     1160 <pathInZigZagTree+0x40>
mov    %r14,%rax
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32* @pathInZigZagTree(i32 %0, i32* nocapture writeonly %1) {
br label %3
3: ; preds = %3, %2
%4 = phi i32 [ 1, %2 ], [ %6, %3 ]
%5 = phi i32 [ 1, %2 ], [ %8, %3 ]
%6 = shl nsw i32 %4, 1
%7 = icmp sgt i32 %6, %0
%8 = add nuw nsw i32 %5, 1
br i1 %7, label %9, label %3
9: ; preds = %3
store i32 %5, i32* %1
%10 = shl i32 %5, 2
%11 = tail call i64 @malloc(i32 %10)
%12 = inttoptr i64 %11 to i32*
%13 = add nsw i32 %5, -1
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %14
store i32 %0, i32* %15
%16 = icmp ugt i32 %5, 1
br i1 %16, label %17, label %34
17: ; preds = %9
%18 = zext i32 %5 to i64
br label %19
19: ; preds = %17, %19
%20 = phi i64 [ %18, %17 ], [ %22, %19 ]
%21 = phi i32 [ %0, %17 ], [ %30, %19 ]
%22 = add nsw i64 %20, -1
%23 = trunc i64 %22 to i32
%24 = tail call i32 @power(i32 2, i32 %23)
%25 = trunc i64 %20 to i32
%26 = tail call i32 @power(i32 2, i32 %25)
%27 = xor i32 %21, -1
%28 = add i32 %24, %27
%29 = add i32 %28, %26
%30 = sdiv i32 %29, 2
%31 = add nsw i64 %20, -2
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %31
store i32 %30, i32* %32
%33 = icmp ugt i64 %20, 2
br i1 %33, label %19, label %34
34: ; preds = %19, %9
ret i32* %12
}