#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 uint8_t;
typedef int uint64_t;

/* Variables and functions */
void gf64_multiply(const uint64_t a, const uint64_t b, uint64_t r[2]) {
  uint8_t w = 64;
  uint8_t s = 4;
  uint64_t two_s = 1 << s;
  uint64_t smask = two_s - 1;
  uint64_t u[two_s];
  uint64_t tmp;
  uint64_t ifmask;
  uint64_t i;
  u[0] = 0;
  u[1] = b;
  for (i = 2; i < two_s; i += 2) {
    u[i] = u[i >> 1] << 1;
    u[i + 1] = u[i] ^ b;
  }
  r[0] = u[a & smask] ^ (u[(a >> s) & smask] << s);
  r[1] = 0;
  for (i = 2 * s; i < w; i += 2 * s) {
    tmp = u[(a >> i) & smask] ^ (u[(a >> (i + s)) & smask] << s);
    r[0] ^= tmp << i;
    r[1] ^= tmp >> (w - i);
  }
  uint64_t m = 0xFEFEFEFEFEFEFEFEL;
  for (i = 1; i < 2 * s; i++) {
    tmp = ((a & m) >> i);
    m &= m << 1;
    ifmask = -((b >> (w - i)) & 1);
    r[1] ^= (tmp & ifmask);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<gf64_multiply>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
movl   $0x40,-0x14(%rbp)
movl   $0x4,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%cl
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    %rsp,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
lea    0xf(,%rcx,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rax
sub    %rdx,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    %rax,%rsp
mov    %rcx,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rax)
movl   $0x2,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11bc <gf64_multiply+0xbc>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
sar    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
shl    $0x1,%edx
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
xor    -0x8(%rbp),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    1172 <gf64_multiply+0x72>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
and    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    %ecx,-0x4c(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sar    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
shl    %cl,%eax
mov    -0x4c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movl   $0x0,0x4(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1287 <gf64_multiply+0x187>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rbp),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
sar    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x4(%rbp),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
sar    %cl,%edx
mov    -0x48(%rbp),%rcx
and    -0x20(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
xor    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
shl    %cl,%eax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
xor    (%rax),%ecx
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0x3c(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
xor    0x4(%rax),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
add    -0x3c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    1206 <gf64_multiply+0x106>
movl   $0xfefefefe,-0x40(%rbp)
movl   $0x1,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    12f5 <gf64_multiply+0x1f5>
mov    -0x4(%rbp),%eax
and    -0x40(%rbp),%eax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
and    -0x40(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0x3c(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
mov    %eax,%ecx
and    $0x1,%ecx
xor    %eax,%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%ecx
and    -0x38(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
xor    0x4(%rax),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rax)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    1295 <gf64_multiply+0x195>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<gf64_multiply>:
movl   $0x0,-0x48(%rsp)
mov    %esi,-0x44(%rsp)
lea    (%rsi,%rsi,1),%r8d
mov    %r8d,-0x40(%rsp)
xor    %esi,%r8d
mov    %r8d,-0x3c(%rsp)
lea    0x0(,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,-0x38(%rsp)
xor    %esi,%ecx
mov    %ecx,-0x34(%rsp)
lea    (%r8,%r8,1),%eax
mov    %eax,-0x30(%rsp)
xor    %esi,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rsp)
lea    0x0(,%rsi,8),%r9d
mov    %r9d,-0x28(%rsp)
xor    %esi,%r9d
mov    %r9d,-0x24(%rsp)
add    %ecx,%ecx
mov    %ecx,-0x20(%rsp)
xor    %esi,%ecx
mov    %ecx,-0x1c(%rsp)
shl    $0x2,%r8d
mov    %r8d,-0x18(%rsp)
xor    %esi,%r8d
mov    %r8d,-0x14(%rsp)
add    %eax,%eax
mov    %eax,-0x10(%rsp)
xor    %esi,%eax
mov    %eax,-0xc(%rsp)
mov    %edi,%eax
and    $0xf,%eax
shr    $0x4,%edi
and    $0xf,%edi
mov    -0x48(%rsp,%rdi,4),%ecx
shl    $0x4,%ecx
xor    -0x48(%rsp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdx)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @gf64_multiply(i32 %0, i32 %1, i32* %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i8*
%12 = alloca i64
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32 %1, i32* %5
store i32* %2, i32** %6
store i32 64, i32* %7
store i32 4, i32* %8
%17 = load i32, i32* %8
%18 = shl i32 1, %17
store i32 %18, i32* %9
%19 = load i32, i32* %9
%20 = sub nsw i32 %19, 1
store i32 %20, i32* %10
%21 = load i32, i32* %9
%22 = zext i32 %21 to i64
%23 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %23, i8** %11
%24 = alloca i32, i64 %22
store i64 %22, i64* %12
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 0
store i32 0, i32* %25
%26 = load i32, i32* %5
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 1
store i32 %26, i32* %27
store i32 2, i32* %15
br label %28
28: ; preds = %52, %3
%29 = load i32, i32* %15
%30 = load i32, i32* %9
%31 = icmp slt i32 %29, %30
br i1 %31, label %32, label %55
32: ; preds = %28
%33 = load i32, i32* %15
%34 = ashr i32 %33, 1
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = shl i32 %37, 1
%39 = load i32, i32* %15
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %40
store i32 %38, i32* %41
%42 = load i32, i32* %15
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = load i32, i32* %5
%47 = xor i32 %45, %46
%48 = load i32, i32* %15
%49 = add nsw i32 %48, 1
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %50
store i32 %47, i32* %51
br label %52
52: ; preds = %32
%53 = load i32, i32* %15
%54 = add nsw i32 %53, 2
store i32 %54, i32* %15
br label %28
55: ; preds = %28
%56 = load i32, i32* %4
%57 = load i32, i32* %10
%58 = and i32 %56, %57
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = load i32, i32* %4
%63 = load i32, i32* %8
%64 = ashr i32 %62, %63
%65 = load i32, i32* %10
%66 = and i32 %64, %65
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = load i32, i32* %8
%71 = shl i32 %69, %70
%72 = xor i32 %61, %71
%73 = load i32*, i32** %6
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %73, i64 0
store i32 %72, i32* %74
%75 = load i32*, i32** %6
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 1
store i32 0, i32* %76
%77 = load i32, i32* %8
%78 = mul nsw i32 2, %77
store i32 %78, i32* %15
br label %79
79: ; preds = %121, %55
%80 = load i32, i32* %15
%81 = load i32, i32* %7
%82 = icmp slt i32 %80, %81
br i1 %82, label %83, label %126
83: ; preds = %79
%84 = load i32, i32* %4
%85 = load i32, i32* %15
%86 = ashr i32 %84, %85
%87 = load i32, i32* %10
%88 = and i32 %86, %87
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %89
%91 = load i32, i32* %90
%92 = load i32, i32* %4
%93 = load i32, i32* %15
%94 = load i32, i32* %8
%95 = add nsw i32 %93, %94
%96 = ashr i32 %92, %95
%97 = load i32, i32* %10
%98 = and i32 %96, %97
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %99
%101 = load i32, i32* %100
%102 = load i32, i32* %8
%103 = shl i32 %101, %102
%104 = xor i32 %91, %103
store i32 %104, i32* %13
%105 = load i32, i32* %13
%106 = load i32, i32* %15
%107 = shl i32 %105, %106
%108 = load i32*, i32** %6
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %108, i64 0
%110 = load i32, i32* %109
%111 = xor i32 %110, %107
store i32 %111, i32* %109
%112 = load i32, i32* %13
%113 = load i32, i32* %7
%114 = load i32, i32* %15
%115 = sub nsw i32 %113, %114
%116 = ashr i32 %112, %115
%117 = load i32*, i32** %6
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %117, i64 1
%119 = load i32, i32* %118
%120 = xor i32 %119, %116
store i32 %120, i32* %118
br label %121
121: ; preds = %83
%122 = load i32, i32* %8
%123 = mul nsw i32 2, %122
%124 = load i32, i32* %15
%125 = add nsw i32 %124, %123
store i32 %125, i32* %15
br label %79
126: ; preds = %79
store i32 -16843010, i32* %16
store i32 1, i32* %15
br label %127
127: ; preds = %156, %126
%128 = load i32, i32* %15
%129 = load i32, i32* %8
%130 = mul nsw i32 2, %129
%131 = icmp slt i32 %128, %130
br i1 %131, label %132, label %159
132: ; preds = %127
%133 = load i32, i32* %4
%134 = load i32, i32* %16
%135 = and i32 %133, %134
%136 = load i32, i32* %15
%137 = ashr i32 %135, %136
store i32 %137, i32* %13
%138 = load i32, i32* %16
%139 = shl i32 %138, 1
%140 = load i32, i32* %16
%141 = and i32 %140, %139
store i32 %141, i32* %16
%142 = load i32, i32* %5
%143 = load i32, i32* %7
%144 = load i32, i32* %15
%145 = sub nsw i32 %143, %144
%146 = ashr i32 %142, %145
%147 = and i32 %146, 1
%148 = sub nsw i32 0, %147
store i32 %148, i32* %14
%149 = load i32, i32* %13
%150 = load i32, i32* %14
%151 = and i32 %149, %150
%152 = load i32*, i32** %6
%153 = getelementptr inbounds i32, i32* %152, i64 1
%154 = load i32, i32* %153
%155 = xor i32 %154, %151
store i32 %155, i32* %153
br label %156
156: ; preds = %132
%157 = load i32, i32* %15
%158 = add nsw i32 %157, 1
store i32 %158, i32* %15
br label %127
159: ; preds = %127
%160 = load i8*, i8** %11
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @gf64_multiply(i32 %0, i32 %1, i32* nocapture %2) {
%4 = alloca [16 x i32]
%5 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 0
store i32 0, i32* %5
%6 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 1
store i32 %1, i32* %6
%7 = shl i32 %1, 1
%8 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 2
store i32 %7, i32* %8
%9 = xor i32 %7, %1
%10 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 3
store i32 %9, i32* %10
%11 = shl i32 %1, 2
%12 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 4
store i32 %11, i32* %12
%13 = xor i32 %11, %1
%14 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 5
store i32 %13, i32* %14
%15 = shl i32 %9, 1
%16 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 6
store i32 %15, i32* %16
%17 = xor i32 %15, %1
%18 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 7
store i32 %17, i32* %18
%19 = shl i32 %1, 3
%20 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 8
store i32 %19, i32* %20
%21 = xor i32 %19, %1
%22 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 9
store i32 %21, i32* %22
%23 = shl i32 %13, 1
%24 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 10
store i32 %23, i32* %24
%25 = xor i32 %23, %1
%26 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 11
store i32 %25, i32* %26
%27 = shl i32 %9, 2
%28 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 12
store i32 %27, i32* %28
%29 = xor i32 %27, %1
%30 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 13
store i32 %29, i32* %30
%31 = shl i32 %17, 1
%32 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 14
store i32 %31, i32* %32
%33 = xor i32 %31, %1
%34 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 15
store i32 %33, i32* %34
%35 = and i32 %0, 15
%36 = zext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = lshr i32 %0, 4
%40 = and i32 %39, 15
%41 = zext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %4, i64 0, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = shl i32 %43, 4
%45 = xor i32 %44, %38
store i32 %45, i32* %2
ret void
}