#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 uint16_t;

/* Variables and functions */
int reg_alloc(uint16_t *regs, uint16_t total) {
  int idx = 0;
  uint16_t cur = 1;
  for (; (*regs & cur) && idx < total; cur <<= 1, ++idx)
    ;
  if (idx >= total) {
    return (-1);
  }
  *regs |= cur;
  return idx;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<reg_alloc>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
and    -0x1c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    $0x0,%ecx
mov    %al,-0x1d(%rbp)
je     113c <reg_alloc+0x3c>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    114c <reg_alloc+0x4c>
jmp    1168 <reg_alloc+0x68>
jmp    1151 <reg_alloc+0x51>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1119 <reg_alloc+0x19>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jl     1180 <reg_alloc+0x80>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1191 <reg_alloc+0x91>
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
or     (%rax),%ecx
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<reg_alloc>:
mov    (%rdi),%r8d
test   %esi,%esi
setg   %r9b
xor    %edx,%edx
mov    $0x1,%ecx
test   $0x1,%r8b
je     1144 <reg_alloc+0x44>
test   %esi,%esi
jle    1144 <reg_alloc+0x44>
xor    %edx,%edx
mov    $0x1,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    %ecx,%ecx
add    $0x1,%edx
cmp    %esi,%edx
setl   %r9b
test   %ecx,%r8d
je     1144 <reg_alloc+0x44>
cmp    %esi,%edx
jl     1130 <reg_alloc+0x30>
mov    $0xffffffff,%eax
test   %r9b,%r9b
je     1156 <reg_alloc+0x56>
or     %ecx,%r8d
mov    %r8d,(%rdi)
mov    %edx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @reg_alloc(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 0, i32* %6
store i32 1, i32* %7
br label %8
8: ; preds = %21, %2
%9 = load i32*, i32** %4
%10 = load i32, i32* %9
%11 = load i32, i32* %7
%12 = and i32 %10, %11
%13 = icmp ne i32 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %18
14: ; preds = %8
%15 = load i32, i32* %6
%16 = load i32, i32* %5
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br label %18
18: ; preds = %14, %8
%19 = phi i1 [ false, %8 ], [ %17, %14 ]
br i1 %19, label %20, label %26
20: ; preds = %18
br label %21
21: ; preds = %20
%22 = load i32, i32* %7
%23 = shl i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %7
%24 = load i32, i32* %6
%25 = add nsw i32 %24, 1
store i32 %25, i32* %6
br label %8
26: ; preds = %18
%27 = load i32, i32* %6
%28 = load i32, i32* %5
%29 = icmp sge i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %31
30: ; preds = %26
store i32 -1, i32* %3
br label %37
31: ; preds = %26
%32 = load i32, i32* %7
%33 = load i32*, i32** %4
%34 = load i32, i32* %33
%35 = or i32 %34, %32
store i32 %35, i32* %33
%36 = load i32, i32* %6
store i32 %36, i32* %3
br label %37
37: ; preds = %31, %30
%38 = load i32, i32* %3
ret i32 %38
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @reg_alloc(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = load i32, i32* %0
%4 = and i32 %3, 1
%5 = icmp ne i32 %4, 0
%6 = icmp sgt i32 %1, 0
%7 = and i1 %5, %6
br i1 %7, label %8, label %17
8: ; preds = %2, %8
%9 = phi i32 [ %11, %8 ], [ 1, %2 ]
%10 = phi i32 [ %12, %8 ], [ 0, %2 ]
%11 = shl i32 %9, 1
%12 = add nuw nsw i32 %10, 1
%13 = and i32 %3, %11
%14 = icmp ne i32 %13, 0
%15 = icmp slt i32 %12, %1
%16 = select i1 %14, i1 %15, i1 false
br i1 %16, label %8, label %17
17: ; preds = %8, %2
%18 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %12, %8 ]
%19 = phi i32 [ 1, %2 ], [ %11, %8 ]
%20 = phi i1 [ %6, %2 ], [ %15, %8 ]
br i1 %20, label %21, label %23
21: ; preds = %17
%22 = or i32 %3, %19
store i32 %22, i32* %0
br label %23
23: ; preds = %17, %21
%24 = phi i32 [ %18, %21 ], [ -1, %17 ]
ret i32 %24
}