#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 */

/* Variables and functions */
char *calloc(int, int);
int /*<<< orphan*/ free(char *);
int log(int);
int sieve(int nth_prime) {
  int nth_prime_approx_max = (log(nth_prime) + log(log(nth_prime))) * nth_prime;
  int i, j;
  char *sieve = calloc(nth_prime_approx_max, 1);
  for (i = 2; i * i <= nth_prime_approx_max; i++) {
    if (!sieve[i]) {
      for (j = i + i; j < nth_prime_approx_max; j += i) {
        sieve[j] = 1;
      }
    }
  }
  int prime_to_return;
  int primes = 0;
  for (i = 2; i < nth_prime_approx_max && !prime_to_return; i++) {
    if (!sieve[i]) {
      primes++;
      if (primes == nth_prime) {
        prime_to_return = i;
      }
    }
  }
  free(sieve);
  return prime_to_return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sieve>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
call   1050 <log@plt>
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
call   1050 <log@plt>
mov    %eax,%edi
call   1050 <log@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
imul   -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
mov    $0x1,%esi
call   1040 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movl   $0x2,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
imul   -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jg     11e4 <sieve+0xb4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cmpb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
jne    11d1 <sieve+0xa1>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11cc <sieve+0x9c>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
movb   $0x1,(%rax,%rcx,1)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    11a6 <sieve+0x76>
jmp    11d1 <sieve+0xa1>
jmp    11d6 <sieve+0xa6>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    117b <sieve+0x4b>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x2,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x8(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x25(%rbp)
jge    120f <sieve+0xdf>
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
setne  %al
xor    $0xff,%al
mov    %al,-0x25(%rbp)
mov    -0x25(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    121f <sieve+0xef>
jmp    1264 <sieve+0x134>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cmpb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
jne    1251 <sieve+0x121>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jne    124c <sieve+0x11c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1251 <sieve+0x121>
jmp    1256 <sieve+0x126>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    11f2 <sieve+0xc2>
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sieve>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
mov    %edi,%ebp
call   1050 <log@plt>
mov    %eax,%r14d
mov    %ebp,%edi
call   1050 <log@plt>
mov    %eax,%edi
call   1050 <log@plt>
mov    %eax,%ebx
add    %r14d,%ebx
imul   %ebp,%ebx
mov    %ebx,%edi
mov    $0x1,%esi
call   1040 <calloc@plt>
cmp    $0x4,%ebx
jge    1171 <sieve+0x41>
mov    %rax,%rdi
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>
mov    $0x4,%ecx
mov    $0x2,%edx
jmp    1191 <sieve+0x61>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%rdx
mov    %edx,%esi
imul   %edx,%esi
add    $0x2,%rcx
cmp    %ebx,%esi
jg     1165 <sieve+0x35>
cmpb   $0x0,(%rax,%rdx,1)
jne    1180 <sieve+0x50>
lea    (%rdx,%rdx,1),%esi
cmp    %ebx,%esi
jge    1180 <sieve+0x50>
mov    %rcx,%rsi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movb   $0x1,(%rax,%rsi,1)
add    %rdx,%rsi
cmp    %esi,%ebx
jg     11b0 <sieve+0x80>
jmp    1180 <sieve+0x50>

LLVM IR (-O0):
define i32 @sieve(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
%9 = load i32, i32* %2
%10 = call i32 @log(i32 %9)
%11 = load i32, i32* %2
%12 = call i32 @log(i32 %11)
%13 = call i32 @log(i32 %12)
%14 = add nsw i32 %10, %13
%15 = load i32, i32* %2
%16 = mul nsw i32 %14, %15
store i32 %16, i32* %3
%17 = load i32, i32* %3
%18 = call i8* @calloc(i32 %17, i32 1)
store i8* %18, i8** %6
store i32 2, i32* %4
br label %19
19: ; preds = %51, %1
%20 = load i32, i32* %4
%21 = load i32, i32* %4
%22 = mul nsw i32 %20, %21
%23 = load i32, i32* %3
%24 = icmp sle i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %54
25: ; preds = %19
%26 = load i8*, i8** %6
%27 = load i32, i32* %4
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 %28
%30 = load i8, i8* %29
%31 = icmp ne i8 %30, 0
br i1 %31, label %50, label %32
32: ; preds = %25
%33 = load i32, i32* %4
%34 = load i32, i32* %4
%35 = add nsw i32 %33, %34
store i32 %35, i32* %5
br label %36
36: ; preds = %45, %32
%37 = load i32, i32* %5
%38 = load i32, i32* %3
%39 = icmp slt i32 %37, %38
br i1 %39, label %40, label %49
40: ; preds = %36
%41 = load i8*, i8** %6
%42 = load i32, i32* %5
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %41, i64 %43
store i8 1, i8* %44
br label %45
45: ; preds = %40
%46 = load i32, i32* %4
%47 = load i32, i32* %5
%48 = add nsw i32 %47, %46
store i32 %48, i32* %5
br label %36
49: ; preds = %36
br label %50
50: ; preds = %49, %25
br label %51
51: ; preds = %50
%52 = load i32, i32* %4
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %4
br label %19
54: ; preds = %19
store i32 0, i32* %8
store i32 2, i32* %4
br label %55
55: ; preds = %82, %54
%56 = load i32, i32* %4
%57 = load i32, i32* %3
%58 = icmp slt i32 %56, %57
br i1 %58, label %59, label %63
59: ; preds = %55
%60 = load i32, i32* %7
%61 = icmp ne i32 %60, 0
%62 = xor i1 %61, true
br label %63
63: ; preds = %59, %55
%64 = phi i1 [ false, %55 ], [ %62, %59 ]
br i1 %64, label %65, label %85
65: ; preds = %63
%66 = load i8*, i8** %6
%67 = load i32, i32* %4
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds i8, i8* %66, i64 %68
%70 = load i8, i8* %69
%71 = icmp ne i8 %70, 0
br i1 %71, label %81, label %72
72: ; preds = %65
%73 = load i32, i32* %8
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %8
%75 = load i32, i32* %8
%76 = load i32, i32* %2
%77 = icmp eq i32 %75, %76
br i1 %77, label %78, label %80
78: ; preds = %72
%79 = load i32, i32* %4
store i32 %79, i32* %7
br label %80
80: ; preds = %78, %72
br label %81
81: ; preds = %80, %65
br label %82
82: ; preds = %81
%83 = load i32, i32* %4
%84 = add nsw i32 %83, 1
store i32 %84, i32* %4
br label %55
85: ; preds = %63
%86 = load i8*, i8** %6
%87 = call i32 @free(i8* %86)
%88 = load i32, i32* %7
ret i32 %88
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @sieve(i32 %0) {
%2 = tail call i32 @log(i32 %0)
%3 = tail call i32 @log(i32 %0)
%4 = tail call i32 @log(i32 %3)
%5 = add nsw i32 %4, %2
%6 = mul nsw i32 %5, %0
%7 = tail call i8* @calloc(i32 %6, i32 1)
%8 = icmp slt i32 %6, 4
br i1 %8, label %9, label %11
9: ; preds = %27, %1
%10 = tail call i32 @free(i8* %7)
ret i32 undef
11: ; preds = %1, %27
%12 = phi i64 [ %28, %27 ], [ 2, %1 ]
%13 = phi i64 [ %32, %27 ], [ 4, %1 ]
%14 = getelementptr inbounds i8, i8* %7, i64 %12
%15 = load i8, i8* %14
%16 = icmp eq i8 %15, 0
%17 = trunc i64 %12 to i32
%18 = shl i32 %17, 1
%19 = icmp slt i32 %18, %6
%20 = select i1 %16, i1 %19, i1 false
br i1 %20, label %21, label %27
21: ; preds = %11, %21
%22 = phi i64 [ %24, %21 ], [ %13, %11 ]
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %7, i64 %22
store i8 1, i8* %23
%24 = add i64 %22, %12
%25 = trunc i64 %24 to i32
%26 = icmp sgt i32 %6, %25
br i1 %26, label %21, label %27
27: ; preds = %21, %11
%28 = add nuw i64 %12, 1
%29 = trunc i64 %28 to i32
%30 = mul nsw i32 %29, %29
%31 = icmp sgt i32 %30, %6
%32 = add i64 %13, 2
br i1 %31, label %9, label %11
}