#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 size_t uint64_t;
typedef size_t uint32_t;

/* Variables and functions */
int *calloc(size_t, int);
size_t ceil(double);
int /*<<< orphan*/ free(int *);
double log(int);
uint64_t solve(uint64_t n) {
  size_t nalloc = ceil((double)n * log(2) / log(10));
  uint8_t *digits = calloc(nalloc, sizeof(uint8_t));
  digits[0] = 2;
  uint32_t nused = 1;
  while (--n) {
    uint32_t carry = 0;
    uint32_t i = 0;
    for (i = 0; i < nused || carry; ++i) {
      uint32_t value = carry + 2 * digits[i];
      digits[i] = value % 10;
      carry = value / 10;
    }
    nused = i;
  }
  uint64_t sum = 0;
  for (uint64_t i = 0; i < nused; ++i) {
    sum += digits[i];
  }
  free(digits);
  return sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<solve>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movaps 0xead(%rip),%xmm1
movq   -0x8(%rbp),%xmm0
punpckldq %xmm1,%xmm0
movapd 0xeac(%rip),%xmm1
subpd  %xmm1,%xmm0
movaps %xmm0,%xmm1
unpckhpd %xmm0,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x58(%rbp)
mov    $0x2,%edi
call   1060 <log@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movsd  -0x58(%rbp),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x50(%rbp)
mov    $0xa,%edi
call   1060 <log@plt>
movaps %xmm0,%xmm1
movsd  -0x50(%rbp),%xmm0
divsd  %xmm1,%xmm0
call   1040 <ceil@plt>
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    $0x4,%esi
call   1050 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x2,(%rax)
movq   $0x1,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
je     1297 <solve+0x157>
movq   $0x0,-0x28(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    $0x1,%al
cmp    -0x20(%rbp),%rcx
mov    %al,-0x59(%rbp)
jb     1222 <solve+0xe2>
cmpq   $0x0,-0x28(%rbp)
setne  %al
mov    %al,-0x59(%rbp)
mov    -0x59(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1232 <solve+0xf2>
jmp    128a <solve+0x14a>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%ecx
shl    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1204 <solve+0xc4>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    11d6 <solve+0x96>
movq   $0x0,-0x40(%rbp)
movq   $0x0,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jae    12da <solve+0x19a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
add    -0x40(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
jmp    12a7 <solve+0x167>
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<solve>:
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %rdi,%r14
movq   %rdi,%xmm0
punpckldq 0xea9(%rip),%xmm0
subpd  0xeb1(%rip),%xmm0
movapd %xmm0,%xmm1
unpckhpd %xmm0,%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movapd %xmm1,(%rsp)
mov    $0x2,%edi
call   1060 <log@plt>
mulsd  (%rsp),%xmm0
movsd  %xmm0,(%rsp)
mov    $0xa,%edi
call   1060 <log@plt>
movsd  (%rsp),%xmm1
divsd  %xmm0,%xmm1
movapd %xmm1,%xmm0
call   1040 <ceil@plt>
mov    %rax,%rdi
mov    $0x4,%esi
call   1050 <calloc@plt>
mov    %rax,%r9
movl   $0x2,(%rax)
mov    $0x1,%esi
add    $0xffffffffffffffff,%r14
je     122a <solve+0xea>
movabs $0xcccccccccccccccd,%r8
cc cc cc
jmp    11d8 <solve+0x98>
nopl   (%rax)
xor    %esi,%esi
add    $0xffffffffffffffff,%r14
je     1221 <solve+0xe1>
test   %rsi,%rsi
je     11d0 <solve+0x90>
mov    %rsi,%rbx
xor    %esi,%esi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movslq (%r9,%rsi,4),%rax
lea    (%rdx,%rax,2),%rcx
mov    %rcx,%rax
mul    %r8
shr    $0x3,%rdx
lea    (%rdx,%rdx,1),%eax
lea    (%rax,%rax,4),%eax
mov    %ecx,%edi
sub    %eax,%edi
mov    %edi,(%r9,%rsi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rbx,%rsi
jb     11f0 <solve+0xb0>
cmp    $0x9,%rcx
ja     11f0 <solve+0xb0>
jmp    11d2 <solve+0x92>
test   %rsi,%rsi
je     131b <solve+0x1db>
cmp    $0x4,%rsi
jae    1239 <solve+0xf9>
xor    %eax,%eax
xor    %ebx,%ebx
jmp    1330 <solve+0x1f0>
mov    %rsi,%rax
and    $0xfffffffffffffffc,%rax
lea    -0x4(%rax),%rcx
mov    %rcx,%rbx
shr    $0x2,%rbx
add    $0x1,%rbx
test   %rcx,%rcx
je     131f <solve+0x1df>
mov    %rbx,%rcx
and    $0xfffffffffffffffe,%rcx
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
xorpd  %xmm1,%xmm1
nopl   0x0(%rax)
movq   (%r9,%rdx,4),%xmm2
movq   0x8(%r9,%rdx,4),%xmm3
pxor   %xmm4,%xmm4
pcmpgtd %xmm2,%xmm4
punpckldq %xmm4,%xmm2
paddq  %xmm0,%xmm2
pxor   %xmm0,%xmm0
pcmpgtd %xmm3,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm3
paddq  %xmm1,%xmm3
movq   0x10(%r9,%rdx,4),%xmm0
movq   0x18(%r9,%rdx,4),%xmm1
pxor   %xmm4,%xmm4
pcmpgtd %xmm0,%xmm4
punpckldq %xmm4,%xmm0
paddq  %xmm2,%xmm0
pxor   %xmm2,%xmm2
pcmpgtd %xmm1,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm1
paddq  %xmm3,%xmm1
add    $0x8,%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%rcx
jne    1270 <solve+0x130>
test   $0x1,%bl
je     1307 <solve+0x1c7>
movq   (%r9,%rdx,4),%xmm2
movq   0x8(%r9,%rdx,4),%xmm3
pxor   %xmm4,%xmm4
pxor   %xmm5,%xmm5
pcmpgtd %xmm2,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm2
paddq  %xmm2,%xmm0
pcmpgtd %xmm3,%xmm4
punpckldq %xmm4,%xmm3
paddq  %xmm3,%xmm1
paddq  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%rbx
jmp    133b <solve+0x1fb>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1340 <solve+0x200>
xorpd  %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
xorpd  %xmm1,%xmm1
test   $0x1,%bl
jne    12da <solve+0x19a>
jmp    1307 <solve+0x1c7>
movslq (%r9,%rax,4),%rcx
add    %rcx,%rbx
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%rsi
jne    1330 <solve+0x1f0>
mov    %r9,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %rbx,%rax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i64 @solve(i64 %0) {
%2 = uitofp i64 %0 to double
%3 = tail call double @log(i32 2)
%4 = fmul double %3, %2
%5 = tail call double @log(i32 10)
%6 = fdiv double %4, %5
%7 = tail call i64 @ceil(double %6)
%8 = tail call i32* @calloc(i64 %7, i32 4)
store i32 2, i32* %8
%9 = add i64 %0, -1
%10 = icmp eq i64 %9, 0
br i1 %10, label %21, label %15
11: ; preds = %89, %15
%12 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %100, %89 ]
%13 = add i64 %16, -1
%14 = icmp eq i64 %13, 0
br i1 %14, label %19, label %15
15: ; preds = %1, %11
%16 = phi i64 [ %13, %11 ], [ %9, %1 ]
%17 = phi i64 [ %12, %11 ], [ 1, %1 ]
%18 = icmp eq i64 %17, 0
br i1 %18, label %11, label %89
19: ; preds = %11
%20 = icmp eq i64 %12, 0
br i1 %20, label %104, label %21
21: ; preds = %1, %19
%22 = phi i64 [ %12, %19 ], [ 1, %1 ]
%23 = icmp ult i64 %22, 4
br i1 %23, label %86, label %24
24: ; preds = %21
%25 = and i64 %22, -4
%26 = add i64 %25, -4
%27 = lshr exact i64 %26, 2
%28 = add nuw nsw i64 %27, 1
%29 = and i64 %28, 1
%30 = icmp eq i64 %26, 0
br i1 %30, label %62, label %31
31: ; preds = %24
%32 = and i64 %28, 9223372036854775806
br label %33
33: ; preds = %33, %31
%34 = phi i64 [ 0, %31 ], [ %59, %33 ]
%35 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %31 ], [ %57, %33 ]
%36 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %31 ], [ %58, %33 ]
%37 = phi i64 [ 0, %31 ], [ %60, %33 ]
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %34
%39 = bitcast i32* %38 to <2 x i32>*
%40 = load <2 x i32>, <2 x i32>* %39
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 2
%42 = bitcast i32* %41 to <2 x i32>*
%43 = load <2 x i32>, <2 x i32>* %42
%44 = sext <2 x i32> %40 to <2 x i64>
%45 = sext <2 x i32> %43 to <2 x i64>
%46 = add <2 x i64> %35, %44
%47 = add <2 x i64> %36, %45
%48 = or i64 %34, 4
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %48
%50 = bitcast i32* %49 to <2 x i32>*
%51 = load <2 x i32>, <2 x i32>* %50
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 2
%53 = bitcast i32* %52 to <2 x i32>*
%54 = load <2 x i32>, <2 x i32>* %53
%55 = sext <2 x i32> %51 to <2 x i64>
%56 = sext <2 x i32> %54 to <2 x i64>
%57 = add <2 x i64> %46, %55
%58 = add <2 x i64> %47, %56
%59 = add nuw i64 %34, 8
%60 = add i64 %37, 2
%61 = icmp eq i64 %60, %32
br i1 %61, label %62, label %33
62: ; preds = %33, %24
%63 = phi <2 x i64> [ undef, %24 ], [ %57, %33 ]
%64 = phi <2 x i64> [ undef, %24 ], [ %58, %33 ]
%65 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %59, %33 ]
%66 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %24 ], [ %57, %33 ]
%67 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %24 ], [ %58, %33 ]
%68 = icmp eq i64 %29, 0
br i1 %68, label %80, label %69
69: ; preds = %62
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %65
%71 = bitcast i32* %70 to <2 x i32>*
%72 = load <2 x i32>, <2 x i32>* %71
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %70, i64 2
%74 = bitcast i32* %73 to <2 x i32>*
%75 = load <2 x i32>, <2 x i32>* %74
%76 = sext <2 x i32> %72 to <2 x i64>
%77 = sext <2 x i32> %75 to <2 x i64>
%78 = add <2 x i64> %66, %76
%79 = add <2 x i64> %67, %77
br label %80
80: ; preds = %62, %69
%81 = phi <2 x i64> [ %63, %62 ], [ %78, %69 ]
%82 = phi <2 x i64> [ %64, %62 ], [ %79, %69 ]
%83 = add <2 x i64> %82, %81
%84 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %83)
%85 = icmp eq i64 %22, %25
br i1 %85, label %104, label %86
86: ; preds = %21, %80
%87 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %25, %80 ]
%88 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %84, %80 ]
br label %107
89: ; preds = %15, %89
%90 = phi i64 [ %100, %89 ], [ 0, %15 ]
%91 = phi i64 [ %99, %89 ], [ 0, %15 ]
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %90
%93 = load i32, i32* %92
%94 = shl nsw i32 %93, 1
%95 = sext i32 %94 to i64
%96 = add nsw i64 %91, %95
%97 = urem i64 %96, 10
%98 = trunc i64 %97 to i32
store i32 %98, i32* %92
%99 = udiv i64 %96, 10
%100 = add i64 %90, 1
%101 = icmp ult i64 %100, %17
%102 = icmp ugt i64 %96, 9
%103 = select i1 %101, i1 true, i1 %102
br i1 %103, label %89, label %11
104: ; preds = %107, %80, %19
%105 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %84, %80 ], [ %113, %107 ]
%106 = tail call i32 @free(i32* %8)
ret i64 %105
107: ; preds = %86, %107
%108 = phi i64 [ %114, %107 ], [ %87, %86 ]
%109 = phi i64 [ %113, %107 ], [ %88, %86 ]
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %108
%111 = load i32, i32* %110
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = add i64 %109, %112
%114 = add nuw i64 %108, 1
%115 = icmp eq i64 %114, %22
br i1 %115, label %104, label %107
}