#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 */
struct listy {
  int dummy;
};
typedef int ssize_t;

/* Variables and functions */
int element_at(struct listy *, int);
ssize_t find_element(struct listy *ly, unsigned val) {
  if (element_at(ly, 0) == -1)
    return -1;
  ssize_t l = 1;
  ssize_t r;
  long long v = element_at(ly, l);
  while (v != -1 && v <= val) {
    if (v == val) {
      return l;
    }
    l *= 2;
    v = element_at(ly, l);
  }
  r = l;
  l /= 2;
  while (l <= r) {
    ssize_t m = l + (r - l) / 2;
    v = element_at(ly, m);
    if (v == -1)
      r = m - 1;
    else if (v == val)
      return m;
    else if (v < val)
      l = m + 1;
    else
      r = m - 1;
  }
  return -1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<find_element>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <element_at@plt>
cmp    $0xffffffff,%eax
jne    113f <find_element+0x2f>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1284 <find_element+0x174>
movl   $0x1,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
call   1030 <element_at@plt>
cltq
mov    %rax,-0x28(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpq   $0xffffffffffffffff,-0x28(%rbp)
mov    %al,-0x2d(%rbp)
je     1178 <find_element+0x68>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
cmp    %rcx,%rax
setle  %al
mov    %al,-0x2d(%rbp)
mov    -0x2d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1188 <find_element+0x78>
jmp    11c3 <find_element+0xb3>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
cmp    %rcx,%rax
jne    11a3 <find_element+0x93>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1284 <find_element+0x174>
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
call   1030 <element_at@plt>
cltq
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    1158 <find_element+0x48>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     127d <find_element+0x16d>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x2c(%rbp),%esi
call   1030 <element_at@plt>
cltq
mov    %rax,-0x28(%rbp)
cmpq   $0xffffffffffffffff,-0x28(%rbp)
jne    122c <find_element+0x11c>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1278 <find_element+0x168>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
cmp    %rcx,%rax
jne    1247 <find_element+0x137>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1284 <find_element+0x174>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
cmp    %rcx,%rax
jge    1265 <find_element+0x155>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    126e <find_element+0x15e>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1273 <find_element+0x163>
jmp    1278 <find_element+0x168>
jmp    11d7 <find_element+0xc7>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<find_element>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %esi,%ebp
mov    %rdi,%r15
xor    %esi,%esi
call   1030 <element_at@plt>
mov    $0xffffffff,%r14d
cmp    $0xffffffff,%eax
je     11d8 <find_element+0xc8>
mov    $0x1,%ebx
mov    %r15,%rdi
mov    $0x1,%esi
call   1030 <element_at@plt>
mov    %ebp,%r12d
cmp    $0xffffffff,%eax
je     117d <find_element+0x6d>
cltq
cmp    %r12,%rax
jg     117d <find_element+0x6d>
mov    $0x1,%ebx
nopl   0x0(%rax)
cmp    %r12,%rax
je     11d0 <find_element+0xc0>
add    %ebx,%ebx
mov    %r15,%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1030 <element_at@plt>
cmp    $0xffffffff,%eax
je     117d <find_element+0x6d>
cltq
cmp    %r12,%rax
jle    1160 <find_element+0x50>
mov    %ebx,%r13d
shr    %r13d
cmp    %r13d,%ebx
jge    119a <find_element+0x8a>
jmp    11d8 <find_element+0xc8>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0xffffffff,%ebp
mov    %ebp,%ebx
cmp    %r13d,%ebx
jl     11d8 <find_element+0xc8>
mov    %ebx,%eax
sub    %r13d,%eax
mov    %eax,%ebp
shr    $0x1f,%ebp
add    %eax,%ebp
sar    %ebp
add    %r13d,%ebp
mov    %r15,%rdi
mov    %ebp,%esi
call   1030 <element_at@plt>
cmp    $0xffffffff,%eax
je     1190 <find_element+0x80>
cltq
cmp    %r12,%rax
je     11d5 <find_element+0xc5>
jge    1190 <find_element+0x80>
add    $0x1,%ebp
mov    %ebp,%r13d
cmp    %r13d,%ebx
jge    119a <find_element+0x8a>
jmp    11d8 <find_element+0xc8>
mov    %ebx,%r14d
jmp    11d8 <find_element+0xc8>
mov    %ebp,%r14d
mov    %r14d,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
%struct.listy = type { i32 }
define i32 @find_element(%struct.listy* %0, i32 %1) {
%3 = tail call i32 @element_at(%struct.listy* %0, i32 0)
%4 = icmp eq i32 %3, -1
br i1 %4, label %50, label %5
5: ; preds = %2
%6 = tail call i32 @element_at(%struct.listy* %0, i32 1)
%7 = zext i32 %1 to i64
%8 = sext i32 %6 to i64
%9 = icmp ne i32 %6, -1
%10 = icmp sle i64 %8, %7
%11 = and i1 %9, %10
br i1 %11, label %12, label %23
12: ; preds = %5, %16
%13 = phi i64 [ %19, %16 ], [ %8, %5 ]
%14 = phi i32 [ %17, %16 ], [ 1, %5 ]
%15 = icmp eq i64 %13, %7
br i1 %15, label %50, label %16
16: ; preds = %12
%17 = shl nsw i32 %14, 1
%18 = tail call i32 @element_at(%struct.listy* %0, i32 %17)
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = icmp ne i32 %18, -1
%21 = icmp sle i64 %19, %7
%22 = and i1 %20, %21
br i1 %22, label %12, label %23
23: ; preds = %16, %5
%24 = phi i32 [ 1, %5 ], [ %17, %16 ]
%25 = lshr i32 %24, 1
%26 = icmp slt i32 %24, %25
br i1 %26, label %50, label %27
27: ; preds = %23, %46
%28 = phi i32 [ %48, %46 ], [ %24, %23 ]
%29 = phi i32 [ %47, %46 ], [ %25, %23 ]
%30 = sub nsw i32 %28, %29
%31 = sdiv i32 %30, 2
%32 = add nsw i32 %31, %29
%33 = tail call i32 @element_at(%struct.listy* %0, i32 %32)
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = icmp eq i32 %33, -1
br i1 %35, label %36, label %38
36: ; preds = %27
%37 = add nsw i32 %32, -1
br label %46
38: ; preds = %27
%39 = icmp eq i64 %34, %7
br i1 %39, label %50, label %40
40: ; preds = %38
%41 = icmp slt i64 %34, %7
br i1 %41, label %42, label %44
42: ; preds = %40
%43 = add nsw i32 %32, 1
br label %46
44: ; preds = %40
%45 = add nsw i32 %32, -1
br label %46
46: ; preds = %36, %42, %44
%47 = phi i32 [ %29, %36 ], [ %43, %42 ], [ %29, %44 ]
%48 = phi i32 [ %37, %36 ], [ %28, %42 ], [ %45, %44 ]
%49 = icmp slt i32 %48, %47
br i1 %49, label %50, label %27
50: ; preds = %12, %46, %38, %23, %2
%51 = phi i32 [ -1, %2 ], [ -1, %23 ], [ -1, %46 ], [ %32, %38 ], [ %14, %12 ]
ret i32 %51
}