#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 scalar_t__ ssize_t;

/* Variables and functions */
ssize_t magic_index(int arr[], size_t arr_sz) {
  ssize_t l = 0;
  ssize_t r = arr_sz - 1;
  while (l <= r) {
    ssize_t m = l + (r - l) / 2;
    if (arr[m] == m) {
      return m;
    } else if (arr[m] > m) {
      r = m - 1;
    } else {
      l = m + 1;
    }
  }
  return -1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<magic_index>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x28(%rbp),%rax
jg     11b6 <magic_index+0xb6>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
sub    -0x20(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
cmp    -0x30(%rbp),%rax
jne    1179 <magic_index+0x79>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    11be <magic_index+0xbe>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
cmp    -0x30(%rbp),%rax
jle    11a0 <magic_index+0xa0>
mov    -0x30(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
jmp    11ac <magic_index+0xac>
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    11b1 <magic_index+0xb1>
jmp    1120 <magic_index+0x20>
movq   $0xffffffffffffffff,-0x8(%rbp)
ff
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<magic_index>:
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
mov    $0xffffffffffffffff,%rax
js     1147 <magic_index+0x47>
xor    %r8d,%r8d
mov    %rsi,%rcx
sub    %r8,%rcx
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x3f,%rdx
add    %rcx,%rdx
sar    %rdx
add    %r8,%rdx
movslq (%rdi,%rdx,4),%rcx
cmp    %rcx,%rdx
je     1148 <magic_index+0x48>
lea    0x1(%rdx),%r9
cmp    %rcx,%rdx
cmovge %r9,%r8
lea    -0x1(%rdx),%rcx
cmovl  %rcx,%rsi
cmp    %r8,%rsi
jge    1110 <magic_index+0x10>
ret
mov    %rdx,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @magic_index(i32* %0, i64 %1) {
%3 = alloca i64
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
store i32* %0, i32** %4
store i64 %1, i64* %5
store i64 0, i64* %6
%9 = load i64, i64* %5
%10 = sub i64 %9, 1
store i64 %10, i64* %7
br label %11
11: ; preds = %46, %2
%12 = load i64, i64* %6
%13 = load i64, i64* %7
%14 = icmp sle i64 %12, %13
br i1 %14, label %15, label %47
15: ; preds = %11
%16 = load i64, i64* %6
%17 = load i64, i64* %7
%18 = load i64, i64* %6
%19 = sub nsw i64 %17, %18
%20 = sdiv i64 %19, 2
%21 = add nsw i64 %16, %20
store i64 %21, i64* %8
%22 = load i32*, i32** %4
%23 = load i64, i64* %8
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = load i64, i64* %8
%28 = icmp eq i64 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %31
29: ; preds = %15
%30 = load i64, i64* %8
store i64 %30, i64* %3
br label %48
31: ; preds = %15
%32 = load i32*, i32** %4
%33 = load i64, i64* %8
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = load i64, i64* %8
%38 = icmp sgt i64 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %42
39: ; preds = %31
%40 = load i64, i64* %8
%41 = sub nsw i64 %40, 1
store i64 %41, i64* %7
br label %45
42: ; preds = %31
%43 = load i64, i64* %8
%44 = add nsw i64 %43, 1
store i64 %44, i64* %6
br label %45
45: ; preds = %42, %39
br label %46
46: ; preds = %45
br label %11
47: ; preds = %11
store i64 -1, i64* %3
br label %48
48: ; preds = %47, %29
%49 = load i64, i64* %3
ret i64 %49
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @magic_index(i32* nocapture %0, i64 %1) {
%3 = add i64 %1, -1
%4 = icmp slt i64 %3, 0
br i1 %4, label %22, label %5
5: ; preds = %2, %15
%6 = phi i64 [ %20, %15 ], [ %3, %2 ]
%7 = phi i64 [ %19, %15 ], [ 0, %2 ]
%8 = sub nsw i64 %6, %7
%9 = sdiv i64 %8, 2
%10 = add nsw i64 %9, %7
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %10
%12 = load i32, i32* %11
%13 = sext i32 %12 to i64
%14 = icmp eq i64 %10, %13
br i1 %14, label %22, label %15
15: ; preds = %5
%16 = icmp slt i64 %10, %13
%17 = add nsw i64 %10, -1
%18 = add nsw i64 %10, 1
%19 = select i1 %16, i64 %7, i64 %18
%20 = select i1 %16, i64 %17, i64 %6
%21 = icmp slt i64 %20, %19
br i1 %21, label %22, label %5
22: ; preds = %15, %5, %2
%23 = phi i64 [ -1, %2 ], [ %10, %5 ], [ -1, %15 ]
ret i64 %23
}