#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 unsigned long long uint64_t;

/* Variables and functions */
int *malloc(int);
int popcount(unsigned long long);
int trailz(unsigned long long);
int *get_double_excitation(uint64_t *str1, uint64_t *str2, int nset) {
  size_t p;
  int *ijab = malloc(sizeof(int) * 4);
  int particle_ind = 2;
  int hole_ind = 0;
  for (p = 0; p < nset; ++p) {
    size_t pp = nset - p - 1;
    uint64_t str_tmp = str1[pp] ^ str2[pp];
    uint64_t str_particle = str_tmp & str2[pp];
    uint64_t str_hole = str_tmp & str1[pp];
    int n_particle = popcount(str_particle);
    int n_hole = popcount(str_hole);
    if (n_particle == 1) {
      ijab[particle_ind] = trailz(str_particle) + 64 * p;
      particle_ind++;
    } else if (n_particle == 2) {
      int a = trailz(str_particle);
      ijab[2] = a + 64 * p;
      str_particle &= ~(1ULL << a);
      int b = trailz(str_particle);
      ijab[3] = b + 64 * p;
    }
    if (n_hole == 1) {
      ijab[hole_ind] = trailz(str_hole) + 64 * p;
      hole_ind++;
    } else if (n_hole == 2) {
      int i = trailz(str_hole);
      ijab[0] = i + 64 * p;
      str_hole &= ~(1ULL << i);
      int j = trailz(str_hole);
      ijab[1] = j + 64 * p;
    }
  }
  return ijab;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<get_double_excitation>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    $0x10,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x2,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    134f <get_double_excitation+0x21f>
movslq -0x14(%rbp),%rax
sub    -0x20(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
xor    (%rcx,%rdx,8),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
and    (%rcx,%rdx,8),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
and    (%rcx,%rdx,8),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%rdi
call   1030 <popcount@plt>
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rdi
call   1030 <popcount@plt>
mov    %eax,-0x58(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x54(%rbp)
jne    121f <get_double_excitation+0xef>
mov    -0x48(%rbp),%rdi
call   1040 <trailz@plt>
cltq
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    128f <get_double_excitation+0x15f>
cmpl   $0x2,-0x54(%rbp)
jne    128a <get_double_excitation+0x15a>
mov    -0x48(%rbp),%rdi
call   1040 <trailz@plt>
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
movslq -0x5c(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x8(%rax)
mov    -0x5c(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%rax
xor    $0xffffffffffffffff,%rax
and    -0x48(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%rdi
call   1040 <trailz@plt>
mov    %eax,-0x60(%rbp)
movslq -0x60(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,0xc(%rax)
jmp    128f <get_double_excitation+0x15f>
cmpl   $0x1,-0x58(%rbp)
jne    12ca <get_double_excitation+0x19a>
mov    -0x50(%rbp),%rdi
call   1040 <trailz@plt>
cltq
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1339 <get_double_excitation+0x209>
cmpl   $0x2,-0x58(%rbp)
jne    1334 <get_double_excitation+0x204>
mov    -0x50(%rbp),%rdi
call   1040 <trailz@plt>
mov    %eax,-0x64(%rbp)
movslq -0x64(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x64(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%rax
xor    $0xffffffffffffffff,%rax
and    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rdi
call   1040 <trailz@plt>
mov    %eax,-0x68(%rbp)
movslq -0x68(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x4(%rax)
jmp    1339 <get_double_excitation+0x209>
jmp    133e <get_double_excitation+0x20e>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1167 <get_double_excitation+0x37>
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x70,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<get_double_excitation>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x38,%rsp
mov    %edx,%ebx
mov    %rsi,%r15
mov    %rdi,%rbp
mov    $0x10,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,0x8(%rsp)
test   %ebx,%ebx
je     12c6 <get_double_excitation+0x196>
movslq %ebx,%rax
cmp    $0x2,%rax
mov    $0x1,%ecx
cmovae %rax,%rcx
neg    %rcx
mov    %rcx,0x30(%rsp)
lea    -0x8(,%rax,8),%rcx
ff
add    %rbp,%rcx
mov    %rcx,0x28(%rsp)
lea    -0x8(%r15,%rax,8),%rax
mov    %rax,0x20(%rsp)
mov    $0x2,%eax
mov    %rax,0x18(%rsp)
xor    %r13d,%r13d
xor    %r14d,%r14d
xor    %eax,%eax
mov    %rax,0x10(%rsp)
jmp    11e8 <get_double_excitation+0xb8>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rbp,%rdi
call   1040 <trailz@plt>
lea    (%rax,%r13,1),%ecx
mov    0x8(%rsp),%rbx
mov    %ecx,(%rbx)
btr    %rax,%rbp
mov    %rbp,%rdi
call   1040 <trailz@plt>
add    %r13d,%eax
mov    %eax,0x4(%rbx)
add    $0xffffffffffffffff,%r14
add    $0x40,%r13d
cmp    %r14,0x30(%rsp)
je     12c6 <get_double_excitation+0x196>
mov    0x28(%rsp),%rax
mov    (%rax,%r14,8),%rax
mov    0x20(%rsp),%rcx
mov    (%rcx,%r14,8),%rbx
mov    %rbx,%rbp
xor    %rax,%rbp
and    %rbp,%rbx
and    %rax,%rbp
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <popcount@plt>
mov    %eax,%r12d
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <popcount@plt>
mov    %eax,%r15d
cmp    $0x2,%r12d
je     1260 <get_double_excitation+0x130>
cmp    $0x1,%r12d
jne    124b <get_double_excitation+0x11b>
mov    %rbx,%rdi
call   1040 <trailz@plt>
add    %r13d,%eax
mov    0x18(%rsp),%rdx
movslq %edx,%rdx
mov    0x8(%rsp),%rcx
mov    %eax,(%rcx,%rdx,4)
add    $0x1,%edx
mov    %rdx,0x18(%rsp)
cmp    $0x2,%r15d
jne    1294 <get_double_excitation+0x164>
jmp    11b0 <get_double_excitation+0x80>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rbx,%rdi
call   1040 <trailz@plt>
lea    (%rax,%r13,1),%ecx
mov    0x8(%rsp),%r12
mov    %ecx,0x8(%r12)
btr    %rax,%rbx
mov    %rbx,%rdi
call   1040 <trailz@plt>
add    %r13d,%eax
mov    %eax,0xc(%r12)
cmp    $0x2,%r15d
je     11b0 <get_double_excitation+0x80>
cmp    $0x1,%r15d
jne    11d5 <get_double_excitation+0xa5>
mov    %rbp,%rdi
call   1040 <trailz@plt>
add    %r13d,%eax
mov    0x10(%rsp),%rdx
movslq %edx,%rdx
mov    0x8(%rsp),%rcx
mov    %eax,(%rcx,%rdx,4)
add    $0x1,%edx
mov    %rdx,0x10(%rsp)
jmp    11d5 <get_double_excitation+0xa5>
mov    0x8(%rsp),%rax
add    $0x38,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @get_double_excitation(i64* %0, i64* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i64*
%5 = alloca i64*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
%13 = alloca i64
%14 = alloca i64
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
%20 = alloca i32
store i64* %0, i64** %4
store i64* %1, i64** %5
store i32 %2, i32* %6
%21 = call i32* @malloc(i32 16)
store i32* %21, i32** %8
store i32 2, i32* %9
store i32 0, i32* %10
store i64 0, i64* %7
br label %22
22: ; preds = %154, %3
%23 = load i64, i64* %7
%24 = load i32, i32* %6
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = icmp ult i64 %23, %25
br i1 %26, label %27, label %157
27: ; preds = %22
%28 = load i32, i32* %6
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = load i64, i64* %7
%31 = sub i64 %29, %30
%32 = sub i64 %31, 1
store i64 %32, i64* %11
%33 = load i64*, i64** %4
%34 = load i64, i64* %11
%35 = getelementptr inbounds i64, i64* %33, i64 %34
%36 = load i64, i64* %35
%37 = load i64*, i64** %5
%38 = load i64, i64* %11
%39 = getelementptr inbounds i64, i64* %37, i64 %38
%40 = load i64, i64* %39
%41 = xor i64 %36, %40
store i64 %41, i64* %12
%42 = load i64, i64* %12
%43 = load i64*, i64** %5
%44 = load i64, i64* %11
%45 = getelementptr inbounds i64, i64* %43, i64 %44
%46 = load i64, i64* %45
%47 = and i64 %42, %46
store i64 %47, i64* %13
%48 = load i64, i64* %12
%49 = load i64*, i64** %4
%50 = load i64, i64* %11
%51 = getelementptr inbounds i64, i64* %49, i64 %50
%52 = load i64, i64* %51
%53 = and i64 %48, %52
store i64 %53, i64* %14
%54 = load i64, i64* %13
%55 = call i32 @popcount(i64 %54)
store i32 %55, i32* %15
%56 = load i64, i64* %14
%57 = call i32 @popcount(i64 %56)
store i32 %57, i32* %16
%58 = load i32, i32* %15
%59 = icmp eq i32 %58, 1
br i1 %59, label %60, label %74
60: ; preds = %27
%61 = load i64, i64* %13
%62 = call i32 @trailz(i64 %61)
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = load i64, i64* %7
%65 = mul i64 64, %64
%66 = add i64 %63, %65
%67 = trunc i64 %66 to i32
%68 = load i32*, i32** %8
%69 = load i32, i32* %9
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %70
store i32 %67, i32* %71
%72 = load i32, i32* %9
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %9
br label %105
74: ; preds = %27
%75 = load i32, i32* %15
%76 = icmp eq i32 %75, 2
br i1 %76, label %77, label %104
77: ; preds = %74
%78 = load i64, i64* %13
%79 = call i32 @trailz(i64 %78)
store i32 %79, i32* %17
%80 = load i32, i32* %17
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = load i64, i64* %7
%83 = mul i64 64, %82
%84 = add i64 %81, %83
%85 = trunc i64 %84 to i32
%86 = load i32*, i32** %8
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 2
store i32 %85, i32* %87
%88 = load i32, i32* %17
%89 = zext i32 %88 to i64
%90 = shl i64 1, %89
%91 = xor i64 %90, -1
%92 = load i64, i64* %13
%93 = and i64 %92, %91
store i64 %93, i64* %13
%94 = load i64, i64* %13
%95 = call i32 @trailz(i64 %94)
store i32 %95, i32* %18
%96 = load i32, i32* %18
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = load i64, i64* %7
%99 = mul i64 64, %98
%100 = add i64 %97, %99
%101 = trunc i64 %100 to i32
%102 = load i32*, i32** %8
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 3
store i32 %101, i32* %103
br label %104
104: ; preds = %77, %74
br label %105
105: ; preds = %104, %60
%106 = load i32, i32* %16
%107 = icmp eq i32 %106, 1
br i1 %107, label %108, label %122
108: ; preds = %105
%109 = load i64, i64* %14
%110 = call i32 @trailz(i64 %109)
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = load i64, i64* %7
%113 = mul i64 64, %112
%114 = add i64 %111, %113
%115 = trunc i64 %114 to i32
%116 = load i32*, i32** %8
%117 = load i32, i32* %10
%118 = sext i32 %117 to i64
%119 = getelementptr inbounds i32, i32* %116, i64 %118
store i32 %115, i32* %119
%120 = load i32, i32* %10
%121 = add nsw i32 %120, 1
store i32 %121, i32* %10
br label %153
122: ; preds = %105
%123 = load i32, i32* %16
%124 = icmp eq i32 %123, 2
br i1 %124, label %125, label %152
125: ; preds = %122
%126 = load i64, i64* %14
%127 = call i32 @trailz(i64 %126)
store i32 %127, i32* %19
%128 = load i32, i32* %19
%129 = sext i32 %128 to i64
%130 = load i64, i64* %7
%131 = mul i64 64, %130
%132 = add i64 %129, %131
%133 = trunc i64 %132 to i32
%134 = load i32*, i32** %8
%135 = getelementptr inbounds i32, i32* %134, i64 0
store i32 %133, i32* %135
%136 = load i32, i32* %19
%137 = zext i32 %136 to i64
%138 = shl i64 1, %137
%139 = xor i64 %138, -1
%140 = load i64, i64* %14
%141 = and i64 %140, %139
store i64 %141, i64* %14
%142 = load i64, i64* %14
%143 = call i32 @trailz(i64 %142)
store i32 %143, i32* %20
%144 = load i32, i32* %20
%145 = sext i32 %144 to i64
%146 = load i64, i64* %7
%147 = mul i64 64, %146
%148 = add i64 %145, %147
%149 = trunc i64 %148 to i32
%150 = load i32*, i32** %8
%151 = getelementptr inbounds i32, i32* %150, i64 1
store i32 %149, i32* %151
br label %152
152: ; preds = %125, %122
br label %153
153: ; preds = %152, %108
br label %154
154: ; preds = %153
%155 = load i64, i64* %7
%156 = add i64 %155, 1
store i64 %156, i64* %7
br label %22
157: ; preds = %22
%158 = load i32*, i32** %8
ret i32* %158
}

LLVM IR (-O2):
define noalias i32* @get_double_excitation(i64* nocapture %0, i64* nocapture %1, i32 %2) {
%4 = tail call i32* @malloc(i32 16)
%5 = sext i32 %2 to i64
%6 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %6, label %71, label %7
7: ; preds = %3
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 2
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 3
%10 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 1
%11 = call i64 @llvm.umax.i64(i64 %5, i64 1)
br label %12
12: ; preds = %7, %67
%13 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %69, %67 ]
%14 = phi i32 [ 2, %7 ], [ %47, %67 ]
%15 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %68, %67 ]
%16 = xor i64 %13, -1
%17 = add i64 %16, %5
%18 = getelementptr inbounds i64, i64* %0, i64 %17
%19 = load i64, i64* %18
%20 = getelementptr inbounds i64, i64* %1, i64 %17
%21 = load i64, i64* %20
%22 = xor i64 %21, %19
%23 = and i64 %22, %21
%24 = and i64 %22, %19
%25 = tail call i32 @popcount(i64 %23)
%26 = tail call i32 @popcount(i64 %24)
switch i32 %25, label %46 [
i32 1, label %27
i32 2, label %35
]
27: ; preds = %12
%28 = tail call i32 @trailz(i64 %23)
%29 = trunc i64 %13 to i32
%30 = shl i32 %29, 6
%31 = add i32 %28, %30
%32 = sext i32 %14 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %32
store i32 %31, i32* %33
%34 = add nsw i32 %14, 1
br label %46
35: ; preds = %12
%36 = tail call i32 @trailz(i64 %23)
%37 = trunc i64 %13 to i32
%38 = shl i32 %37, 6
%39 = add i32 %36, %38
store i32 %39, i32* %8
%40 = zext i32 %36 to i64
%41 = shl nuw i64 1, %40
%42 = xor i64 %41, -1
%43 = and i64 %23, %42
%44 = tail call i32 @trailz(i64 %43)
%45 = add i32 %44, %38
store i32 %45, i32* %9
br label %46
46: ; preds = %12, %35, %27
%47 = phi i32 [ %34, %27 ], [ %14, %35 ], [ %14, %12 ]
switch i32 %26, label %67 [
i32 1, label %48
i32 2, label %56
]
48: ; preds = %46
%49 = tail call i32 @trailz(i64 %24)
%50 = trunc i64 %13 to i32
%51 = shl i32 %50, 6
%52 = add i32 %49, %51
%53 = sext i32 %15 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %53
store i32 %52, i32* %54
%55 = add nsw i32 %15, 1
br label %67
56: ; preds = %46
%57 = tail call i32 @trailz(i64 %24)
%58 = trunc i64 %13 to i32
%59 = shl i32 %58, 6
%60 = add i32 %57, %59
store i32 %60, i32* %4
%61 = zext i32 %57 to i64
%62 = shl nuw i64 1, %61
%63 = xor i64 %62, -1
%64 = and i64 %24, %63
%65 = tail call i32 @trailz(i64 %64)
%66 = add i32 %65, %59
store i32 %66, i32* %10
br label %67
67: ; preds = %46, %56, %48
%68 = phi i32 [ %55, %48 ], [ %15, %56 ], [ %15, %46 ]
%69 = add nuw i64 %13, 1
%70 = icmp eq i64 %69, %11
br i1 %70, label %71, label %12
71: ; preds = %67, %3
ret i32* %4
}