#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 uint64_t;

/* Variables and functions */
int *malloc(int);
int popcount(int);
int trailz(int);
int *get_single_excitation(uint64_t *str1, uint64_t *str2, int nset) {
  size_t p;
  int *ia = malloc(sizeof(int) * 2);
  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];
    if (popcount(str_particle) == 1) {
      ia[1] = trailz(str_particle) + 64 * p;
    }
    if (popcount(str_hole) == 1) {
      ia[0] = trailz(str_hole) + 64 * p;
    }
  }
  return ia;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<get_single_excitation>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    $0x8,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    1228 <get_single_excitation+0xf8>
movslq -0x14(%rbp),%rax
sub    -0x20(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
xor    (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
and    (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
and    (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%edi
call   1030 <popcount@plt>
cmp    $0x1,%eax
jne    11e4 <get_single_excitation+0xb4>
mov    -0x38(%rbp),%edi
call   1040 <trailz@plt>
cltq
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x4(%rax)
mov    -0x3c(%rbp),%edi
call   1030 <popcount@plt>
cmp    $0x1,%eax
jne    1212 <get_single_excitation+0xe2>
mov    -0x3c(%rbp),%edi
call   1040 <trailz@plt>
cltq
mov    -0x20(%rbp),%rcx
shl    $0x6,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
jmp    1217 <get_single_excitation+0xe7>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1159 <get_single_excitation+0x29>
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<get_single_excitation>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %edx,%ebx
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbp
mov    $0x8,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,0x8(%rsp)
test   %ebx,%ebx
je     11ff <get_single_excitation+0xcf>
movslq %ebx,%rax
cmp    $0x2,%rax
mov    $0x1,%r12d
cmovae %rax,%r12
neg    %r12
lea    -0x4(,%rax,4),%rcx
ff
add    %rbp,%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
lea    (%r14,%rax,4),%r14
add    $0xfffffffffffffffc,%r14
xor    %r15d,%r15d
xor    %r13d,%r13d
jmp    11ad <get_single_excitation+0x7d>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0xffffffffffffffff,%r13
add    $0x40,%r15d
cmp    %r13,%r12
je     11ff <get_single_excitation+0xcf>
mov    0x10(%rsp),%rax
mov    (%rax,%r13,4),%eax
mov    (%r14,%r13,4),%ebp
mov    %ebp,%ebx
xor    %eax,%ebx
and    %ebx,%ebp
and    %eax,%ebx
mov    %ebp,%edi
call   1030 <popcount@plt>
cmp    $0x1,%eax
jne    11e0 <get_single_excitation+0xb0>
mov    %ebp,%edi
call   1040 <trailz@plt>
add    %r15d,%eax
mov    0x8(%rsp),%rcx
mov    %eax,0x4(%rcx)
mov    %ebx,%edi
call   1030 <popcount@plt>
cmp    $0x1,%eax
jne    11a0 <get_single_excitation+0x70>
mov    %ebx,%edi
call   1040 <trailz@plt>
add    %r15d,%eax
mov    0x8(%rsp),%rcx
mov    %eax,(%rcx)
jmp    11a0 <get_single_excitation+0x70>
mov    0x8(%rsp),%rax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define noalias i32* @get_single_excitation(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32 %2) {
%4 = tail call i32* @malloc(i32 8)
%5 = sext i32 %2 to i64
%6 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %6, label %39, label %7
7: ; preds = %3
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 1
%9 = call i64 @llvm.umax.i64(i64 %5, i64 1)
br label %10
10: ; preds = %7, %36
%11 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %37, %36 ]
%12 = xor i64 %11, -1
%13 = add i64 %12, %5
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %13
%15 = load i32, i32* %14
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %13
%17 = load i32, i32* %16
%18 = xor i32 %17, %15
%19 = and i32 %18, %17
%20 = and i32 %18, %15
%21 = tail call i32 @popcount(i32 %19)
%22 = icmp eq i32 %21, 1
br i1 %22, label %23, label %28
23: ; preds = %10
%24 = tail call i32 @trailz(i32 %19)
%25 = trunc i64 %11 to i32
%26 = shl i32 %25, 6
%27 = add i32 %24, %26
store i32 %27, i32* %8
br label %28
28: ; preds = %23, %10
%29 = tail call i32 @popcount(i32 %20)
%30 = icmp eq i32 %29, 1
br i1 %30, label %31, label %36
31: ; preds = %28
%32 = tail call i32 @trailz(i32 %20)
%33 = trunc i64 %11 to i32
%34 = shl i32 %33, 6
%35 = add i32 %32, %34
store i32 %35, i32* %4
br label %36
36: ; preds = %31, %28
%37 = add nuw i64 %11, 1
%38 = icmp eq i64 %37, %9
br i1 %38, label %39, label %10
39: ; preds = %36, %3
ret i32* %4
}