#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 uint32_t;
typedef int uint16_t;

/* Variables and functions */
uint16_t lpm4_dxr_search(uint32_t ip, uint16_t *ints, uint16_t *keys,
                         uint32_t *bottoms, uint32_t *tops) {
  uint32_t base = ip >> 16;
  ip = ip & 0xffff;
  int bottom = bottoms[base];
  int top = tops[base];
  int mid = 0;
  if (top <= bottom) {
    return keys[top];
  } else if (top - bottom < 32) {
    while (bottom < top && ip <= ints[top - 1]) {
      top = top - 1;
    }
    return keys[top];
  } else {
    while (bottom < top) {
      mid = bottom + (top - bottom) / 2;
      if (ints[mid] < ip) {
        bottom = mid + 1;
      } else {
        top = mid;
      }
      mid = bottom + (top - bottom) / 2;
      if (ints[mid] < ip) {
        bottom = mid + 1;
      } else {
        top = mid;
      }
      mid = bottom + (top - bottom) / 2;
      if (ints[mid] < ip) {
        bottom = mid + 1;
      } else {
        top = mid;
      }
      mid = bottom + (top - bottom) / 2;
      if (ints[mid] < ip) {
        bottom = mid + 1;
      } else {
        top = mid;
      }
    }
    return keys[top];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<lpm4_dxr_search>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
sar    $0x10,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
and    $0xffff,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x30(%rbp),%eax
jg     116d <lpm4_dxr_search+0x6d>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1318 <lpm4_dxr_search+0x218>
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    -0x30(%rbp),%eax
cmp    $0x20,%eax
jge    11dc <lpm4_dxr_search+0xdc>
jmp    1181 <lpm4_dxr_search+0x81>
mov    -0x30(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x39(%rbp)
jge    11ab <lpm4_dxr_search+0xab>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x34(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
movslq %edx,%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x39(%rbp)
mov    -0x39(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11bb <lpm4_dxr_search+0xbb>
jmp    11c9 <lpm4_dxr_search+0xc9>
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1181 <lpm4_dxr_search+0x81>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1318 <lpm4_dxr_search+0x218>
jmp    11e1 <lpm4_dxr_search+0xe1>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x34(%rbp),%eax
jge    130a <lpm4_dxr_search+0x20a>
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    -0x30(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x40(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    122d <lpm4_dxr_search+0x12d>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1233 <lpm4_dxr_search+0x133>
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    -0x30(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    1273 <lpm4_dxr_search+0x173>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1279 <lpm4_dxr_search+0x179>
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    -0x30(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    12b9 <lpm4_dxr_search+0x1b9>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    12bf <lpm4_dxr_search+0x1bf>
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    -0x30(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x4c(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    12ff <lpm4_dxr_search+0x1ff>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1305 <lpm4_dxr_search+0x205>
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11e1 <lpm4_dxr_search+0xe1>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<lpm4_dxr_search>:
mov    %edi,%eax
sar    $0x10,%eax
movslq %eax,%r9
mov    (%rcx,%r9,4),%r11d
mov    (%r8,%r9,4),%r10d
mov    %r10d,%r8d
sub    %r11d,%r8d
jle    122c <lpm4_dxr_search+0x12c>
movzwl %di,%r9d
cmp    $0x20,%r8d
jge    116c <lpm4_dxr_search+0x6c>
movslq %r11d,%r8
movslq %r10d,%rdi
cmp    %r11d,%r10d
cmovl  %r10d,%r11d
add    $0x1,%r10d
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %r8,%rdi
jle    1229 <lpm4_dxr_search+0x129>
lea    -0x1(%rdi),%rcx
add    $0xffffffff,%r10d
cmp    -0x4(%rsi,%rdi,4),%r9d
mov    %rcx,%rdi
jle    1140 <lpm4_dxr_search+0x40>
jmp    122c <lpm4_dxr_search+0x12c>
mov    %ecx,%r10d
cmp    %r11d,%r10d
jle    122c <lpm4_dxr_search+0x12c>
mov    %r10d,%ecx
sub    %r11d,%ecx
mov    %ecx,%edi
shr    $0x1f,%edi
add    %ecx,%edi
sar    %edi
lea    (%rdi,%r11,1),%ecx
movslq %ecx,%rax
cmp    %r9d,(%rsi,%rax,4)
jl     1190 <lpm4_dxr_search+0x90>
mov    %ecx,%r10d
jmp    1197 <lpm4_dxr_search+0x97>
nopl   (%rax)
add    %edi,%r11d
add    $0x1,%r11d
mov    %r10d,%eax
sub    %r11d,%eax
mov    %eax,%edi
shr    $0x1f,%edi
add    %eax,%edi
sar    %edi
lea    (%rdi,%r11,1),%ecx
movslq %ecx,%rax
cmp    %r9d,(%rsi,%rax,4)
jl     11c0 <lpm4_dxr_search+0xc0>
mov    %ecx,%r10d
jmp    11c7 <lpm4_dxr_search+0xc7>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    %edi,%r11d
add    $0x1,%r11d
mov    %r10d,%eax
sub    %r11d,%eax
mov    %eax,%edi
shr    $0x1f,%edi
add    %eax,%edi
sar    %edi
lea    (%rdi,%r11,1),%ecx
movslq %ecx,%rax
cmp    %r9d,(%rsi,%rax,4)
jl     11f0 <lpm4_dxr_search+0xf0>
mov    %ecx,%r10d
jmp    11f7 <lpm4_dxr_search+0xf7>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    %edi,%r11d
add    $0x1,%r11d
mov    %r10d,%eax
sub    %r11d,%eax
mov    %eax,%edi
shr    $0x1f,%edi
add    %eax,%edi
sar    %edi
lea    (%rdi,%r11,1),%ecx
movslq %ecx,%rax
cmp    %r9d,(%rsi,%rax,4)
jge    1160 <lpm4_dxr_search+0x60>
add    %edi,%r11d
add    $0x1,%r11d
cmp    %r11d,%r10d
jg     116c <lpm4_dxr_search+0x6c>
jmp    122c <lpm4_dxr_search+0x12c>
mov    %r11d,%r10d
movslq %r10d,%rax
mov    (%rdx,%rax,4),%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @lpm4_dxr_search(i32 %0, i32* %1, i32* %2, i32* %3, i32* %4) {
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
store i32 %0, i32* %7
store i32* %1, i32** %8
store i32* %2, i32** %9
store i32* %3, i32** %10
store i32* %4, i32** %11
%16 = load i32, i32* %7
%17 = ashr i32 %16, 16
store i32 %17, i32* %12
%18 = load i32, i32* %7
%19 = and i32 %18, 65535
store i32 %19, i32* %7
%20 = load i32*, i32** %10
%21 = load i32, i32* %12
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
store i32 %24, i32* %13
%25 = load i32*, i32** %11
%26 = load i32, i32* %12
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %27
%29 = load i32, i32* %28
store i32 %29, i32* %14
store i32 0, i32* %15
%30 = load i32, i32* %14
%31 = load i32, i32* %13
%32 = icmp sle i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %39
33: ; preds = %5
%34 = load i32*, i32** %9
%35 = load i32, i32* %14
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
store i32 %38, i32* %6
br label %157
39: ; preds = %5
%40 = load i32, i32* %14
%41 = load i32, i32* %13
%42 = sub nsw i32 %40, %41
%43 = icmp slt i32 %42, 32
br i1 %43, label %44, label %69
44: ; preds = %39
br label %45
45: ; preds = %60, %44
%46 = load i32, i32* %13
%47 = load i32, i32* %14
%48 = icmp slt i32 %46, %47
br i1 %48, label %49, label %58
49: ; preds = %45
%50 = load i32, i32* %7
%51 = load i32*, i32** %8
%52 = load i32, i32* %14
%53 = sub nsw i32 %52, 1
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = icmp sle i32 %50, %56
br label %58
58: ; preds = %49, %45
%59 = phi i1 [ false, %45 ], [ %57, %49 ]
br i1 %59, label %60, label %63
60: ; preds = %58
%61 = load i32, i32* %14
%62 = sub nsw i32 %61, 1
store i32 %62, i32* %14
br label %45
63: ; preds = %58
%64 = load i32*, i32** %9
%65 = load i32, i32* %14
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %64, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
store i32 %68, i32* %6
br label %157
69: ; preds = %39
br label %70
70: ; preds = %150, %69
%71 = load i32, i32* %13
%72 = load i32, i32* %14
%73 = icmp slt i32 %71, %72
br i1 %73, label %74, label %151
74: ; preds = %70
%75 = load i32, i32* %13
%76 = load i32, i32* %14
%77 = load i32, i32* %13
%78 = sub nsw i32 %76, %77
%79 = sdiv i32 %78, 2
%80 = add nsw i32 %75, %79
store i32 %80, i32* %15
%81 = load i32*, i32** %8
%82 = load i32, i32* %15
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = load i32, i32* %7
%87 = icmp slt i32 %85, %86
br i1 %87, label %88, label %91
88: ; preds = %74
%89 = load i32, i32* %15
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %13
br label %93
91: ; preds = %74
%92 = load i32, i32* %15
store i32 %92, i32* %14
br label %93
93: ; preds = %91, %88
%94 = load i32, i32* %13
%95 = load i32, i32* %14
%96 = load i32, i32* %13
%97 = sub nsw i32 %95, %96
%98 = sdiv i32 %97, 2
%99 = add nsw i32 %94, %98
store i32 %99, i32* %15
%100 = load i32*, i32** %8
%101 = load i32, i32* %15
%102 = sext i32 %101 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %100, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = load i32, i32* %7
%106 = icmp slt i32 %104, %105
br i1 %106, label %107, label %110
107: ; preds = %93
%108 = load i32, i32* %15
%109 = add nsw i32 %108, 1
store i32 %109, i32* %13
br label %112
110: ; preds = %93
%111 = load i32, i32* %15
store i32 %111, i32* %14
br label %112
112: ; preds = %110, %107
%113 = load i32, i32* %13
%114 = load i32, i32* %14
%115 = load i32, i32* %13
%116 = sub nsw i32 %114, %115
%117 = sdiv i32 %116, 2
%118 = add nsw i32 %113, %117
store i32 %118, i32* %15
%119 = load i32*, i32** %8
%120 = load i32, i32* %15
%121 = sext i32 %120 to i64
%122 = getelementptr inbounds i32, i32* %119, i64 %121
%123 = load i32, i32* %122
%124 = load i32, i32* %7
%125 = icmp slt i32 %123, %124
br i1 %125, label %126, label %129
126: ; preds = %112
%127 = load i32, i32* %15
%128 = add nsw i32 %127, 1
store i32 %128, i32* %13
br label %131
129: ; preds = %112
%130 = load i32, i32* %15
store i32 %130, i32* %14
br label %131
131: ; preds = %129, %126
%132 = load i32, i32* %13
%133 = load i32, i32* %14
%134 = load i32, i32* %13
%135 = sub nsw i32 %133, %134
%136 = sdiv i32 %135, 2
%137 = add nsw i32 %132, %136
store i32 %137, i32* %15
%138 = load i32*, i32** %8
%139 = load i32, i32* %15
%140 = sext i32 %139 to i64
%141 = getelementptr inbounds i32, i32* %138, i64 %140
%142 = load i32, i32* %141
%143 = load i32, i32* %7
%144 = icmp slt i32 %142, %143
br i1 %144, label %145, label %148
145: ; preds = %131
%146 = load i32, i32* %15
%147 = add nsw i32 %146, 1
store i32 %147, i32* %13
br label %150
148: ; preds = %131
%149 = load i32, i32* %15
store i32 %149, i32* %14
br label %150
150: ; preds = %148, %145
br label %70
151: ; preds = %70
%152 = load i32*, i32** %9
%153 = load i32, i32* %14
%154 = sext i32 %153 to i64
%155 = getelementptr inbounds i32, i32* %152, i64 %154
%156 = load i32, i32* %155
store i32 %156, i32* %6
br label %157
157: ; preds = %151, %63, %33
%158 = load i32, i32* %6
ret i32 %158
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @lpm4_dxr_search(i32 %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture %2, i32* nocapture %3, i32* nocapture %4) {
%6 = ashr i32 %0, 16
%7 = and i32 %0, 65535
%8 = sext i32 %6 to i64
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %8
%10 = load i32, i32* %9
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %8
%12 = load i32, i32* %11
%13 = icmp sgt i32 %12, %10
br i1 %13, label %14, label %75
14: ; preds = %5
%15 = sub nsw i32 %12, %10
%16 = icmp slt i32 %15, 32
br i1 %16, label %17, label %31
17: ; preds = %14
%18 = sext i32 %12 to i64
%19 = sext i32 %10 to i64
%20 = call i32 @llvm.smin.i32(i32 %12, i32 %10)
br label %21
21: ; preds = %17, %24
%22 = phi i64 [ %18, %17 ], [ %25, %24 ]
%23 = icmp sgt i64 %22, %19
br i1 %23, label %24, label %75
24: ; preds = %21
%25 = add nsw i64 %22, -1
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = icmp sgt i32 %7, %27
br i1 %28, label %29, label %21
29: ; preds = %24
%30 = trunc i64 %22 to i32
br label %75
31: ; preds = %14, %31
%32 = phi i32 [ %73, %31 ], [ %12, %14 ]
%33 = phi i32 [ %72, %31 ], [ %10, %14 ]
%34 = sub nsw i32 %32, %33
%35 = sdiv i32 %34, 2
%36 = add nsw i32 %35, %33
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = icmp slt i32 %39, %7
%41 = add nsw i32 %36, 1
%42 = select i1 %40, i32 %41, i32 %33
%43 = select i1 %40, i32 %32, i32 %36
%44 = sub nsw i32 %43, %42
%45 = sdiv i32 %44, 2
%46 = add nsw i32 %45, %42
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = icmp slt i32 %49, %7
%51 = add nsw i32 %46, 1
%52 = select i1 %50, i32 %51, i32 %42
%53 = select i1 %50, i32 %43, i32 %46
%54 = sub nsw i32 %53, %52
%55 = sdiv i32 %54, 2
%56 = add nsw i32 %55, %52
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = icmp slt i32 %59, %7
%61 = add nsw i32 %56, 1
%62 = select i1 %60, i32 %61, i32 %52
%63 = select i1 %60, i32 %53, i32 %56
%64 = sub nsw i32 %63, %62
%65 = sdiv i32 %64, 2
%66 = add nsw i32 %65, %62
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = icmp slt i32 %69, %7
%71 = add nsw i32 %66, 1
%72 = select i1 %70, i32 %71, i32 %62
%73 = select i1 %70, i32 %63, i32 %66
%74 = icmp sgt i32 %73, %72
br i1 %74, label %31, label %75
75: ; preds = %31, %21, %29, %5
%76 = phi i32 [ %12, %5 ], [ %30, %29 ], [ %20, %21 ], [ %73, %31 ]
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
ret i32 %79
}