void all_orbits(int *GS, int m, int n, int *orbits) {
  int i, j;
  int *orbit = (int *)malloc(n * sizeof(int)), ol;
  int or = 1;
  memset(orbits, 0, n * sizeof(int));
  for (i = 1; i <= n; i++) {
    if (orbits[i - 1] == 0) {
      one_orbit(i, GS, m, n, orbit, &ol);
      for (j = 0; j < ol; j++)
        orbits[orbit[j] - 1] = or ;
      or ++;
    }
  }
  free(orbit);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<all_orbits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
movslq -0x10(%rbp),%rdi
shl    $0x2,%rdi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x1,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
movslq -0x10(%rbp),%rdx
shl    $0x2,%rdx
xor    %esi,%esi
call   1050 <memset@plt>
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     121f <all_orbits+0xdf>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jne    120c <all_orbits+0xcc>
mov    -0x1c(%rbp),%edi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0xc(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x28(%rbp),%r8
lea    -0x2c(%rbp),%r9
mov    $0x0,%al
call   1040 <one_orbit@plt>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x2c(%rbp),%eax
jge    1203 <all_orbits+0xc3>
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rsi
mov    (%rcx,%rsi,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11ce <all_orbits+0x8e>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1211 <all_orbits+0xd1>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1188 <all_orbits+0x48>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<all_orbits>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %rcx,%rbx
mov    %edx,%r14d
mov    %esi,0x8(%rsp)
mov    %rdi,0x10(%rsp)
movslq %edx,%r15
lea    0x0(,%r15,4),%r13
mov    %r13,%rdi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    %rbx,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %r13,%rdx
call   1050 <memset@plt>
test   %r15d,%r15d
jle    1267 <all_orbits+0x127>
lea    0x1(%r14),%r15d
mov    $0x1,%r12d
mov    $0x1,%r13d
jmp    11b1 <all_orbits+0x71>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r12d
add    $0x1,%r13
cmp    %r15,%r13
je     1267 <all_orbits+0x127>
cmpl   $0x0,-0x4(%rbx,%r13,4)
jne    11a4 <all_orbits+0x64>
mov    %r13d,%edi
mov    0x10(%rsp),%rsi
mov    0x8(%rsp),%edx
mov    %r14d,%ecx
mov    %rbp,%r8
lea    0xc(%rsp),%r9
xor    %eax,%eax
call   1040 <one_orbit@plt>
mov    0xc(%rsp),%ecx
test   %ecx,%ecx
jle    11a0 <all_orbits+0x60>
lea    -0x1(%rcx),%rdx
mov    %ecx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rdx
jae    11f2 <all_orbits+0xb2>
xor    %edx,%edx
jmp    1231 <all_orbits+0xf1>
and    $0xfffffffc,%ecx
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq 0x0(%rbp,%rdx,4),%rsi
mov    %r12d,-0x4(%rbx,%rsi,4)
movslq 0x4(%rbp,%rdx,4),%rsi
mov    %r12d,-0x4(%rbx,%rsi,4)
movslq 0x8(%rbp,%rdx,4),%rsi
mov    %r12d,-0x4(%rbx,%rsi,4)
movslq 0xc(%rbp,%rdx,4),%rsi
mov    %r12d,-0x4(%rbx,%rsi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jne    1200 <all_orbits+0xc0>
test   %rax,%rax
je     11a0 <all_orbits+0x60>
lea    0x0(,%rdx,4),%rcx
add    %rbp,%rcx
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rcx,%rdx,4),%rsi
mov    %r12d,-0x4(%rbx,%rsi,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rax
jne    1250 <all_orbits+0x110>
jmp    11a0 <all_orbits+0x60>
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @all_orbits(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32* %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32* %3, i32** %8
%14 = load i32, i32* %7
%15 = sext i32 %14 to i64
%16 = mul i64 %15, 4
%17 = call i8* @malloc(i64 %16)
%18 = bitcast i8* %17 to i32*
store i32* %18, i32** %11
store i32 1, i32* %13
%19 = load i32*, i32** %8
%20 = bitcast i32* %19 to i8*
%21 = load i32, i32* %7
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = mul i64 %22, 4
store i32 1, i32* %9
br label %24
24: ; preds = %65, %4
%25 = load i32, i32* %9
%26 = load i32, i32* %7
%27 = icmp sle i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %68
28: ; preds = %24
%29 = load i32*, i32** %8
%30 = load i32, i32* %9
%31 = sub nsw i32 %30, 1
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = icmp eq i32 %34, 0
br i1 %35, label %36, label %64
36: ; preds = %28
%37 = load i32, i32* %9
%38 = load i32*, i32** %5
%39 = load i32, i32* %6
%40 = load i32, i32* %7
%41 = load i32*, i32** %11
%42 = call i32 (i32, i32*, i32, i32, i32*, i32*, ...) bitcast (i32 (...)* @one_orbit to i32 (i32, i32*, i32, i32, i32*, i32*, ...)*)(i32 %37, i32* %38, i32 %39, i32 %40, i32* %41, i32* %12)
store i32 0, i32* %10
br label %43
43: ; preds = %58, %36
%44 = load i32, i32* %10
%45 = load i32, i32* %12
%46 = icmp slt i32 %44, %45
br i1 %46, label %47, label %61
47: ; preds = %43
%48 = load i32, i32* %13
%49 = load i32*, i32** %8
%50 = load i32*, i32** %11
%51 = load i32, i32* %10
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = sub nsw i32 %54, 1
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %56
store i32 %48, i32* %57
br label %58
58: ; preds = %47
%59 = load i32, i32* %10
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %10
br label %43
61: ; preds = %43
%62 = load i32, i32* %13
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %13
br label %64
64: ; preds = %61, %28
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %9
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %9
br label %24
68: ; preds = %24
%69 = load i32*, i32** %11
%70 = bitcast i32* %69 to i8*
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @all_orbits(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32* nocapture %3) {
%5 = alloca i32
%6 = sext i32 %2 to i64
%7 = shl nsw i64 %6, 2
%8 = tail call i8* @malloc(i64 %7)
%9 = bitcast i8* %8 to i32*
%10 = bitcast i32* %5 to i8*
%11 = bitcast i32* %3 to i8*
tail call void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* align 4 %11, i8 0, i64 %7, i1 false)
%12 = icmp slt i32 %2, 1
br i1 %12, label %84, label %13
13: ; preds = %4
%14 = add nuw i32 %2, 1
%15 = zext i32 %14 to i64
br label %16
16: ; preds = %13, %80
%17 = phi i64 [ 1, %13 ], [ %82, %80 ]
%18 = phi i32 [ 1, %13 ], [ %81, %80 ]
%19 = add nsw i64 %17, -1
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = icmp eq i32 %21, 0
br i1 %22, label %23, label %80
23: ; preds = %16
%24 = trunc i64 %17 to i32
%25 = call i32 (i32, i32*, i32, i32, i32*, i32*, ...) bitcast (i32 (...)* @one_orbit to i32 (i32, i32*, i32, i32, i32*, i32*, ...)*)(i32 %24, i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32* %9, i32* %5)
%26 = load i32, i32* %5
%27 = icmp sgt i32 %26, 0
br i1 %27, label %28, label %78
28: ; preds = %23
%29 = zext i32 %26 to i64
%30 = add nsw i64 %29, -1
%31 = and i64 %29, 3
%32 = icmp ult i64 %30, 3
br i1 %32, label %64, label %33
33: ; preds = %28
%34 = and i64 %29, 4294967292
br label %35
35: ; preds = %35, %33
%36 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %61, %35 ]
%37 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %62, %35 ]
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %36
%39 = load i32, i32* %38
%40 = add nsw i32 %39, -1
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %41
store i32 %18, i32* %42
%43 = or i64 %36, 1
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = add nsw i32 %45, -1
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %47
store i32 %18, i32* %48
%49 = or i64 %36, 2
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = add nsw i32 %51, -1
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %53
store i32 %18, i32* %54
%55 = or i64 %36, 3
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = add nsw i32 %57, -1
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %59
store i32 %18, i32* %60
%61 = add nuw nsw i64 %36, 4
%62 = add i64 %37, 4
%63 = icmp eq i64 %62, %34
br i1 %63, label %64, label %35
64: ; preds = %35, %28
%65 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %61, %35 ]
%66 = icmp eq i64 %31, 0
br i1 %66, label %78, label %67
67: ; preds = %64, %67
%68 = phi i64 [ %75, %67 ], [ %65, %64 ]
%69 = phi i64 [ %76, %67 ], [ 0, %64 ]
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %68
%71 = load i32, i32* %70
%72 = add nsw i32 %71, -1
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %73
store i32 %18, i32* %74
%75 = add nuw nsw i64 %68, 1
%76 = add i64 %69, 1
%77 = icmp eq i64 %76, %31
br i1 %77, label %78, label %67
78: ; preds = %64, %67, %23
%79 = add nsw i32 %18, 1
br label %80
80: ; preds = %16, %78
%81 = phi i32 [ %79, %78 ], [ %18, %16 ]
%82 = add nuw nsw i64 %17, 1
%83 = icmp eq i64 %82, %15
br i1 %83, label %84, label %16
84: ; preds = %80, %4
ret void
}