#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 u_int64_t;

/* Variables and functions */
int fls64(int);
u_int64_t polymod(u_int64_t nh, u_int64_t nl, u_int64_t d) {
  int i = 0;
  int k = fls64(d) - 1;
  d <<= 63 - k;
  if (nh) {
    if (nh & 0x8000000000000000LL)
      nh ^= d;
    for (i = 62; i >= 0; i--)
      if (nh & ((u_int64_t)1) << i) {
        nh ^= d >> (63 - i);
        nl ^= d << (i + 1);
      }
  }
  for (i = 63; i >= k; i--) {
    if (nl & 1LL << i)
      nl ^= d >> (63 - i);
  }
  return nl;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<polymod>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%edi
call   1030 <fls64@plt>
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    $0x3f,%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0xc(%rbp),%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
je     11db <polymod+0xcb>
movslq -0x4(%rbp),%rax
movabs $0x8000000000000000,%rcx
and    %rcx,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1174 <polymod+0x64>
mov    -0xc(%rbp),%eax
xor    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
movl   $0x3e,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
jl     11d6 <polymod+0xc6>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    %ecx,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     11c3 <polymod+0xb3>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x3f,%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
xor    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
shl    %cl,%eax
xor    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    11c8 <polymod+0xb8>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    117b <polymod+0x6b>
jmp    11db <polymod+0xcb>
movl   $0x3f,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jl     1233 <polymod+0x123>
movslq -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%rdx
mov    %rdx,%rcx
and    %rcx,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1220 <polymod+0x110>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x3f,%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
sar    %cl,%eax
xor    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1225 <polymod+0x115>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    11e2 <polymod+0xd2>
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<polymod>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%ebx
mov    %edi,%r14d
mov    %edx,%edi
call   1030 <fls64@plt>
mov    %eax,%ecx
neg    %cl
shl    %cl,%r15d
test   %r14d,%r14d
je     1198 <polymod+0x88>
mov    %r14d,%ebp
sar    $0x1f,%ebp
and    %r15d,%ebp
xor    %r14d,%ebp
mov    $0x3f,%edx
mov    $0x2,%r8d
jmp    1157 <polymod+0x47>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0xfffffffe,%edx
add    $0x2,%r8d
lea    -0x1(%rdx),%edi
bt     %edi,%ebp
jae    1173 <polymod+0x63>
lea    -0x1(%r8),%ecx
mov    %r15d,%esi
sar    %cl,%esi
xor    %esi,%ebp
mov    %r15d,%esi
mov    %edx,%ecx
shl    %cl,%esi
xor    %esi,%ebx
cmp    $0x1,%edx
je     1198 <polymod+0x88>
lea    -0x2(%rdx),%ecx
movzbl %cl,%ecx
bt     %ecx,%ebp
jae    1150 <polymod+0x40>
mov    %r15d,%esi
mov    %r8d,%ecx
sar    %cl,%esi
xor    %esi,%ebp
mov    %r15d,%esi
mov    %edi,%ecx
shl    %cl,%esi
xor    %esi,%ebx
jmp    1150 <polymod+0x40>
cmp    $0x40,%eax
jg     11cb <polymod+0xbb>
mov    $0x40,%edx
xor    %esi,%esi
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
add    $0xffffffff,%edx
mov    %r15d,%edi
sar    %cl,%edi
movslq %ebx,%rbx
bt     %rdx,%rbx
cmovae %esi,%edi
xor    %edi,%ebx
add    $0x1,%ecx
cmp    %eax,%edx
jge    11b0 <polymod+0xa0>
mov    %ebx,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @polymod(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
%9 = load i32, i32* %6
%10 = call i32 @fls64(i32 %9)
%11 = sub nsw i32 %10, 1
store i32 %11, i32* %8
%12 = load i32, i32* %8
%13 = sub nsw i32 63, %12
%14 = load i32, i32* %6
%15 = shl i32 %14, %13
store i32 %15, i32* %6
%16 = load i32, i32* %4
%17 = icmp ne i32 %16, 0
br i1 %17, label %18, label %55
18: ; preds = %3
%19 = load i32, i32* %4
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = and i64 %20, -9223372036854775808
%22 = icmp ne i64 %21, 0
br i1 %22, label %23, label %27
23: ; preds = %18
%24 = load i32, i32* %6
%25 = load i32, i32* %4
%26 = xor i32 %25, %24
store i32 %26, i32* %4
br label %27
27: ; preds = %23, %18
store i32 62, i32* %7
br label %28
28: ; preds = %51, %27
%29 = load i32, i32* %7
%30 = icmp sge i32 %29, 0
br i1 %30, label %31, label %54
31: ; preds = %28
%32 = load i32, i32* %4
%33 = load i32, i32* %7
%34 = shl i32 1, %33
%35 = and i32 %32, %34
%36 = icmp ne i32 %35, 0
br i1 %36, label %37, label %50
37: ; preds = %31
%38 = load i32, i32* %6
%39 = load i32, i32* %7
%40 = sub nsw i32 63, %39
%41 = ashr i32 %38, %40
%42 = load i32, i32* %4
%43 = xor i32 %42, %41
store i32 %43, i32* %4
%44 = load i32, i32* %6
%45 = load i32, i32* %7
%46 = add nsw i32 %45, 1
%47 = shl i32 %44, %46
%48 = load i32, i32* %5
%49 = xor i32 %48, %47
store i32 %49, i32* %5
br label %50
50: ; preds = %37, %31
br label %51
51: ; preds = %50
%52 = load i32, i32* %7
%53 = add nsw i32 %52, -1
store i32 %53, i32* %7
br label %28
54: ; preds = %28
br label %55
55: ; preds = %54, %3
store i32 63, i32* %7
br label %56
56: ; preds = %76, %55
%57 = load i32, i32* %7
%58 = load i32, i32* %8
%59 = icmp sge i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %79
60: ; preds = %56
%61 = load i32, i32* %5
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = load i32, i32* %7
%64 = zext i32 %63 to i64
%65 = shl i64 1, %64
%66 = and i64 %62, %65
%67 = icmp ne i64 %66, 0
br i1 %67, label %68, label %75
68: ; preds = %60
%69 = load i32, i32* %6
%70 = load i32, i32* %7
%71 = sub nsw i32 63, %70
%72 = ashr i32 %69, %71
%73 = load i32, i32* %5
%74 = xor i32 %73, %72
store i32 %74, i32* %5
br label %75
75: ; preds = %68, %60
br label %76
76: ; preds = %75
%77 = load i32, i32* %7
%78 = add nsw i32 %77, -1
store i32 %78, i32* %7
br label %56
79: ; preds = %56
%80 = load i32, i32* %5
ret i32 %80
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @polymod(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = tail call i32 @fls64(i32 %2)
%5 = sub i32 64, %4
%6 = shl i32 %2, %5
%7 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %7, label %45, label %8
8: ; preds = %3
%9 = icmp slt i32 %0, 0
%10 = select i1 %9, i32 %6, i32 0
%11 = xor i32 %10, %0
br label %12
12: ; preds = %41, %8
%13 = phi i32 [ %11, %8 ], [ %43, %41 ]
%14 = phi i32 [ 62, %8 ], [ %44, %41 ]
%15 = phi i32 [ %1, %8 ], [ %42, %41 ]
%16 = shl nuw i32 1, %14
%17 = and i32 %13, %16
%18 = icmp eq i32 %17, 0
br i1 %18, label %26, label %19
19: ; preds = %12
%20 = sub nuw nsw i32 63, %14
%21 = ashr i32 %6, %20
%22 = xor i32 %21, %13
%23 = or i32 %14, 1
%24 = shl i32 %6, %23
%25 = xor i32 %24, %15
br label %26
26: ; preds = %12, %19
%27 = phi i32 [ %25, %19 ], [ %15, %12 ]
%28 = phi i32 [ %22, %19 ], [ %13, %12 ]
%29 = icmp eq i32 %14, 0
br i1 %29, label %45, label %30
30: ; preds = %26
%31 = add nsw i32 %14, -1
%32 = shl nuw i32 1, %31
%33 = and i32 %28, %32
%34 = icmp eq i32 %33, 0
br i1 %34, label %41, label %35
35: ; preds = %30
%36 = sub i32 64, %14
%37 = ashr i32 %6, %36
%38 = xor i32 %37, %28
%39 = shl i32 %6, %14
%40 = xor i32 %39, %27
br label %41
41: ; preds = %35, %30
%42 = phi i32 [ %40, %35 ], [ %27, %30 ]
%43 = phi i32 [ %38, %35 ], [ %28, %30 ]
%44 = add nsw i32 %14, -2
br label %12
45: ; preds = %26, %3
%46 = phi i32 [ %1, %3 ], [ %27, %26 ]
%47 = icmp sgt i32 %4, 64
br i1 %47, label %62, label %48
48: ; preds = %45, %48
%49 = phi i32 [ %60, %48 ], [ 63, %45 ]
%50 = phi i32 [ %59, %48 ], [ %46, %45 ]
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = zext i32 %49 to i64
%53 = shl nuw i64 1, %52
%54 = and i64 %53, %51
%55 = icmp eq i64 %54, 0
%56 = sub nsw i32 63, %49
%57 = ashr i32 %6, %56
%58 = select i1 %55, i32 0, i32 %57
%59 = xor i32 %58, %50
%60 = add nsw i32 %49, -1
%61 = icmp slt i32 %49, %4
br i1 %61, label %62, label %48
62: ; preds = %48, %45
%63 = phi i32 [ %46, %45 ], [ %59, %48 ]
ret i32 %63
}