int execute(int *ram, int *reg) {
  int step = 0;
  int hi, mi, lo;
  int i = 0;
  int ip = 0;
  while (ram[ip] != 100) {
    hi = ram[ip] / 100;
    mi = (ram[ip] % 100) / 10;
    lo = ram[ip] % 10;
    ip++;
    step++;
    switch (hi) {
    case 1:
      break;
    case 2:
      reg[mi] = lo;
      break;
    case 3:
      reg[mi] += lo;
      break;
    case 4:
      reg[mi] *= lo;
      break;
    case 5:
      reg[mi] = reg[lo];
      break;
    case 6:
      reg[mi] += reg[lo];
      break;
    case 7:
      reg[mi] *= reg[lo];
      break;
    case 8:
      reg[mi] = ram[reg[lo]];
      break;
    case 9:
      ram[reg[lo]] = reg[mi];
      break;
    case 0:
      if (reg[lo]) {
        ip = reg[mi];
        continue;
      }
      break;
    }
    reg[mi] = reg[mi] % 1000;
  }
  return ++step;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<execute>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
cmpl   $0x64,(%rax,%rcx,4)
je     132b <execute+0x22b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
imul   $0x51eb851f,%rax,%rax
mov    %rax,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
sar    $0x25,%rax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rcx
mov    %ecx,%eax
imul   $0x51eb851f,%rcx,%rcx
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x3f,%rdx
sar    $0x25,%rcx
add    %edx,%ecx
imul   $0x64,%ecx,%ecx
sub    %ecx,%eax
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rax
mov    %rax,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
sar    $0x22,%rax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rcx
mov    %ecx,%eax
imul   $0x66666667,%rcx,%rdx
mov    %rdx,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
sar    $0x22,%rdx
add    %ecx,%edx
add    %edx,%edx
mov    %edx,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
sub    $0x9,%rax
ja     1308 <execute+0x208>
mov    -0x30(%rbp),%rax
lea    0xe0e(%rip),%rcx
movslq (%rcx,%rax,4),%rax
add    %rcx,%rax
jmp    *%rax
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
imul   (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
imul   (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
je     1303 <execute+0x203>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1121 <execute+0x21>
jmp    1308 <execute+0x208>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    $0x3e8,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1121 <execute+0x21>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<execute>:
push   %rbx
mov    (%rdi),%ecx
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x64,%ecx
je     123a <execute+0x13a>
xor    %r9d,%r9d
mov    $0x1,%eax
lea    0xee0(%rip),%r8
movslq %ecx,%r11
imul   $0x51eb851f,%r11,%rcx
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x3f,%rdx
sar    $0x25,%rcx
add    %edx,%ecx
imul   $0x64,%ecx,%r10d
mov    %r11d,%edx
sub    %r10d,%edx
movsbl %dl,%edx
imul   $0x67,%edx,%edx
movzwl %dx,%r10d
movswl %r10w,%edx
shr    $0xf,%r10d
shr    $0xa,%edx
add    %r10b,%dl
movsbq %dl,%r10
cmp    $0x9,%ecx
ja     1200 <execute+0x100>
imul   $0x66666667,%r11,%rdx
mov    %rdx,%rbx
shr    $0x3f,%rbx
sar    $0x22,%rdx
add    %ebx,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%r11d
movslq (%r8,%rcx,4),%rcx
add    %r8,%rcx
jmp    *%rcx
movslq %r11d,%rcx
cmpl   $0x0,(%rsi,%rcx,4)
je     1200 <execute+0x100>
mov    (%rsi,%r10,4),%r9d
jmp    1228 <execute+0x128>
add    %r11d,(%rsi,%r10,4)
jmp    1200 <execute+0x100>
imul   (%rsi,%r10,4),%r11d
mov    %r11d,(%rsi,%r10,4)
jmp    1200 <execute+0x100>
movslq %r11d,%rcx
mov    (%rsi,%rcx,4),%ecx
mov    %ecx,(%rsi,%r10,4)
jmp    1200 <execute+0x100>
movslq %r11d,%rcx
mov    (%rsi,%rcx,4),%ecx
add    %ecx,(%rsi,%r10,4)
jmp    1200 <execute+0x100>
movslq %r11d,%rcx
mov    (%rsi,%r10,4),%edx
imul   (%rsi,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rsi,%r10,4)
jmp    1200 <execute+0x100>
movslq %r11d,%rcx
movslq (%rsi,%rcx,4),%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
mov    %ecx,(%rsi,%r10,4)
jmp    1200 <execute+0x100>
mov    (%rsi,%r10,4),%ecx
movslq %r11d,%rdx
movslq (%rsi,%rdx,4),%rdx
mov    %ecx,(%rdi,%rdx,4)
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0x1,%r9d
movslq (%rsi,%r10,4),%rcx
imul   $0x10624dd3,%rcx,%rdx
mov    %rdx,%rbx
shr    $0x3f,%rbx
sar    $0x26,%rdx
add    %ebx,%edx
imul   $0x3e8,%edx,%edx
sub    %edx,%ecx
mov    %ecx,(%rsi,%r10,4)
movslq %r9d,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
add    $0x1,%eax
cmp    $0x64,%ecx
jne    1120 <execute+0x20>
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @execute(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
store i32* %0, i32** %3
store i32* %1, i32** %4
store i32 0, i32* %5
store i32 0, i32* %9
store i32 0, i32* %10
br label %11
11: ; preds = %142, %135, %2
%12 = load i32*, i32** %3
%13 = load i32, i32* %10
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %14
%16 = load i32, i32* %15
%17 = icmp ne i32 %16, 100
br i1 %17, label %18, label %153
18: ; preds = %11
%19 = load i32*, i32** %3
%20 = load i32, i32* %10
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = sdiv i32 %23, 100
store i32 %24, i32* %6
%25 = load i32*, i32** %3
%26 = load i32, i32* %10
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %27
%29 = load i32, i32* %28
%30 = srem i32 %29, 100
%31 = sdiv i32 %30, 10
store i32 %31, i32* %7
%32 = load i32*, i32** %3
%33 = load i32, i32* %10
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = srem i32 %36, 10
store i32 %37, i32* %8
%38 = load i32, i32* %10
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %10
%40 = load i32, i32* %5
%41 = add nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %5
%42 = load i32, i32* %6
switch i32 %42, label %142 [
i32 1, label %43
i32 2, label %44
i32 3, label %50
i32 4, label %58
i32 5, label %66
i32 6, label %76
i32 7, label %88
i32 8, label %100
i32 9, label %114
i32 0, label %128
]
43: ; preds = %18
br label %142
44: ; preds = %18
%45 = load i32, i32* %8
%46 = load i32*, i32** %4
%47 = load i32, i32* %7
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
store i32 %45, i32* %49
br label %142
50: ; preds = %18
%51 = load i32, i32* %8
%52 = load i32*, i32** %4
%53 = load i32, i32* %7
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %52, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = add nsw i32 %56, %51
store i32 %57, i32* %55
br label %142
58: ; preds = %18
%59 = load i32, i32* %8
%60 = load i32*, i32** %4
%61 = load i32, i32* %7
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = mul nsw i32 %64, %59
store i32 %65, i32* %63
br label %142
66: ; preds = %18
%67 = load i32*, i32** %4
%68 = load i32, i32* %8
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
%72 = load i32*, i32** %4
%73 = load i32, i32* %7
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
store i32 %71, i32* %75
br label %142
76: ; preds = %18
%77 = load i32*, i32** %4
%78 = load i32, i32* %8
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
%81 = load i32, i32* %80
%82 = load i32*, i32** %4
%83 = load i32, i32* %7
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = add nsw i32 %86, %81
store i32 %87, i32* %85
br label %142
88: ; preds = %18
%89 = load i32*, i32** %4
%90 = load i32, i32* %8
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %89, i64 %91
%93 = load i32, i32* %92
%94 = load i32*, i32** %4
%95 = load i32, i32* %7
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = mul nsw i32 %98, %93
store i32 %99, i32* %97
br label %142
100: ; preds = %18
%101 = load i32*, i32** %3
%102 = load i32*, i32** %4
%103 = load i32, i32* %8
%104 = sext i32 %103 to i64
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 %104
%106 = load i32, i32* %105
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %101, i64 %107
%109 = load i32, i32* %108
%110 = load i32*, i32** %4
%111 = load i32, i32* %7
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 %112
store i32 %109, i32* %113
br label %142
114: ; preds = %18
%115 = load i32*, i32** %4
%116 = load i32, i32* %7
%117 = sext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %117
%119 = load i32, i32* %118
%120 = load i32*, i32** %3
%121 = load i32*, i32** %4
%122 = load i32, i32* %8
%123 = sext i32 %122 to i64
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %121, i64 %123
%125 = load i32, i32* %124
%126 = sext i32 %125 to i64
%127 = getelementptr inbounds i32, i32* %120, i64 %126
store i32 %119, i32* %127
br label %142
128: ; preds = %18
%129 = load i32*, i32** %4
%130 = load i32, i32* %8
%131 = sext i32 %130 to i64
%132 = getelementptr inbounds i32, i32* %129, i64 %131
%133 = load i32, i32* %132
%134 = icmp ne i32 %133, 0
br i1 %134, label %135, label %141
135: ; preds = %128
%136 = load i32*, i32** %4
%137 = load i32, i32* %7
%138 = sext i32 %137 to i64
%139 = getelementptr inbounds i32, i32* %136, i64 %138
%140 = load i32, i32* %139
store i32 %140, i32* %10
br label %11
141: ; preds = %128
br label %142
142: ; preds = %18, %141, %114, %100, %88, %76, %66, %58, %50, %44, %43
%143 = load i32*, i32** %4
%144 = load i32, i32* %7
%145 = sext i32 %144 to i64
%146 = getelementptr inbounds i32, i32* %143, i64 %145
%147 = load i32, i32* %146
%148 = srem i32 %147, 1000
%149 = load i32*, i32** %4
%150 = load i32, i32* %7
%151 = sext i32 %150 to i64
%152 = getelementptr inbounds i32, i32* %149, i64 %151
store i32 %148, i32* %152
br label %11
153: ; preds = %11
%154 = load i32, i32* %5
%155 = add nsw i32 %154, 1
store i32 %155, i32* %5
ret i32 %155
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @execute(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1) {
%3 = load i32, i32* %0
%4 = icmp eq i32 %3, 100
br i1 %4, label %91, label %5
5: ; preds = %2, %78
%6 = phi i32 [ %82, %78 ], [ %3, %2 ]
%7 = phi i32 [ %79, %78 ], [ 0, %2 ]
%8 = phi i32 [ %15, %78 ], [ 0, %2 ]
%9 = sdiv i32 %6, 100
%10 = srem i32 %6, 100
%11 = trunc i32 %10 to i8
%12 = sdiv i8 %11, 10
%13 = srem i32 %6, 10
%14 = add nsw i32 %7, 1
%15 = add nuw nsw i32 %8, 1
switch i32 %9, label %84 [
i32 0, label %69
i32 2, label %16
i32 3, label %19
i32 4, label %24
i32 5, label %29
i32 6, label %35
i32 7, label %43
i32 8, label %51
i32 9, label %60
]
16: ; preds = %5
%17 = sext i8 %12 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %17
store i32 %13, i32* %18
br label %84
19: ; preds = %5
%20 = sext i8 %12 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = add nsw i32 %22, %13
store i32 %23, i32* %21
br label %84
24: ; preds = %5
%25 = sext i8 %12 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = mul nsw i32 %27, %13
store i32 %28, i32* %26
br label %84
29: ; preds = %5
%30 = sext i32 %13 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = sext i8 %12 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %33
store i32 %32, i32* %34
br label %84
35: ; preds = %5
%36 = sext i32 %13 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = sext i8 %12 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = add nsw i32 %41, %38
store i32 %42, i32* %40
br label %84
43: ; preds = %5
%44 = sext i32 %13 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = sext i8 %12 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = mul nsw i32 %49, %46
store i32 %50, i32* %48
br label %84
51: ; preds = %5
%52 = sext i32 %13 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = sext i8 %12 to i64
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %58
store i32 %57, i32* %59
br label %84
60: ; preds = %5
%61 = sext i8 %12 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = sext i32 %13 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %67
store i32 %63, i32* %68
br label %84
69: ; preds = %5
%70 = sext i32 %13 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %70
%72 = load i32, i32* %71
%73 = icmp eq i32 %72, 0
br i1 %73, label %84, label %74
74: ; preds = %69
%75 = sext i8 %12 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
br label %78
78: ; preds = %74, %84
%79 = phi i32 [ %14, %84 ], [ %77, %74 ]
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = icmp eq i32 %82, 100
br i1 %83, label %89, label %5
84: ; preds = %69, %5, %60, %51, %43, %35, %29, %24, %19, %16
%85 = sext i8 %12 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %85
%87 = load i32, i32* %86
%88 = srem i32 %87, 1000
store i32 %88, i32* %86
br label %78
89: ; preds = %78
%90 = add nuw i32 %8, 2
br label %91
91: ; preds = %89, %2
%92 = phi i32 [ 1, %2 ], [ %90, %89 ]
ret i32 %92
}