#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 */

/* Variables and functions */
scalar_t__ malloc(int);
int *grayCode(int n, int *returnSize) {
  *returnSize = 1;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    *returnSize <<= 1;
  }
  int *res = (int *)malloc(*returnSize * sizeof(int));
  if (n == 0) {
    res[0] = 0;
    return res;
  }
  int num = 1;
  for (int i = 1; i < n; i++) {
    num <<= 1;
    num |= 0x01;
  }
  int mask = 1;
  int idx = 0;
  for (int i = 0; i <= num; i++) {
    if (i < 2)
      res[i] = i;
    else {
      if (i == mask << 1) {
        mask <<= 1;
        idx = i - 1;
      }
      res[i] = mask ^ res[idx--];
    }
  }
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<grayCode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x1,(%rax)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1155 <grayCode+0x45>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
shl    $0x1,%ecx
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1130 <grayCode+0x20>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq (%rax),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jne    118c <grayCode+0x7c>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1265 <grayCode+0x155>
movl   $0x1,-0x2c(%rbp)
movl   $0x1,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11c6 <grayCode+0xb6>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
or     $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    119a <grayCode+0x8a>
movl   $0x1,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x2c(%rbp),%eax
jg     125d <grayCode+0x14d>
cmpl   $0x2,-0x3c(%rbp)
jge    1204 <grayCode+0xf4>
mov    -0x3c(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    124a <grayCode+0x13a>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jne    1227 <grayCode+0x117>
mov    -0x34(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
xor    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    124f <grayCode+0x13f>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    11db <grayCode+0xcb>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<grayCode>:
push   %rbx
mov    %edi,%ebx
movl   $0x1,(%rsi)
test   %edi,%edi
jle    1135 <grayCode+0x25>
lea    -0x1(%rbx),%ecx
mov    %ebx,%eax
and    $0x7,%eax
cmp    $0x7,%ecx
jae    113c <grayCode+0x2c>
mov    $0x1,%ecx
test   %eax,%eax
jne    1170 <grayCode+0x60>
jmp    117a <grayCode+0x6a>
mov    $0x4,%edi
jmp    117f <grayCode+0x6f>
mov    %ebx,%edx
and    $0xfffffff8,%edx
mov    $0x1,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,%edi
shl    $0x8,%ecx
add    $0xfffffff8,%edx
jne    1150 <grayCode+0x40>
shl    $0x7,%edi
test   %eax,%eax
je     117a <grayCode+0x6a>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,%edi
lea    (%rdi,%rdi,1),%ecx
add    $0xffffffff,%eax
jne    1170 <grayCode+0x60>
mov    %ecx,(%rsi)
shl    $0x3,%edi
call   1030 <malloc@plt>
test   %ebx,%ebx
je     11a8 <grayCode+0x98>
cmp    $0x2,%ebx
jl     11b0 <grayCode+0xa0>
lea    -0x1(%rbx),%edi
add    $0xfffffffe,%ebx
mov    %edi,%edx
and    $0x7,%edx
cmp    $0x7,%ebx
jae    11bf <grayCode+0xaf>
mov    $0x1,%esi
test   %edx,%edx
jne    11f0 <grayCode+0xe0>
jmp    11ff <grayCode+0xef>
movl   $0x0,(%rax)
pop    %rbx
ret
movabs $0x100000000,%rcx
mov    %rcx,(%rax)
pop    %rbx
ret
and    $0xfffffff8,%edi
mov    $0x1,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %esi,%ecx
shl    $0x8,%ecx
lea    0xff(%rcx),%esi
add    $0xfffffff8,%edi
jne    11d0 <grayCode+0xc0>
or     $0xfe,%ecx
test   %edx,%edx
je     11ff <grayCode+0xef>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %esi,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,1),%esi
add    $0x1,%esi
add    $0xffffffff,%edx
jne    11f0 <grayCode+0xe0>
add    %ecx,%ecx
test   %esi,%esi
js     12a9 <grayCode+0x199>
add    $0x2,%ecx
movabs $0x100000000,%rdx
mov    %rdx,(%rax)
cmp    $0x3,%ecx
jne    122b <grayCode+0x11b>
mov    $0x1,%edx
xor    %r9d,%r9d
mov    $0x2,%esi
jmp    128b <grayCode+0x17b>
lea    -0x2(%rcx),%r8
and    $0xfffffffffffffffe,%r8
neg    %r8
mov    $0x1,%edx
xor    %r9d,%r9d
mov    $0x2,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
lea    (%rdx,%rdx,1),%ebx
lea    -0x1(%rsi),%edi
cmp    %rbx,%rsi
cmove  %ebx,%edx
cmovne %r9d,%edi
movslq %edi,%rdi
mov    (%rax,%rdi,4),%ebx
xor    %edx,%ebx
mov    %ebx,(%rax,%rsi,4)
lea    -0x2(%rdi),%r9d
mov    -0x4(%rax,%rdi,4),%edi
xor    %edx,%edi
mov    %edi,0x4(%rax,%rsi,4)
lea    (%r8,%rsi,1),%rdi
add    $0x2,%rdi
add    $0x2,%rsi
cmp    $0x2,%rdi
jne    1250 <grayCode+0x140>
test   $0x1,%cl
je     12a9 <grayCode+0x199>
lea    (%rdx,%rdx,1),%ecx
lea    -0x1(%rsi),%edi
cmp    %rcx,%rsi
cmove  %ecx,%edx
cmove  %edi,%r9d
movslq %r9d,%rcx
xor    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rsi,4)
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @grayCode(i32 %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32* %1, i32** %5
%13 = load i32*, i32** %5
store i32 1, i32* %13
store i32 0, i32* %6
br label %14
14: ; preds = %22, %2
%15 = load i32, i32* %6
%16 = load i32, i32* %4
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %25
18: ; preds = %14
%19 = load i32*, i32** %5
%20 = load i32, i32* %19
%21 = shl i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %19
br label %22
22: ; preds = %18
%23 = load i32, i32* %6
%24 = add nsw i32 %23, 1
store i32 %24, i32* %6
br label %14
25: ; preds = %14
%26 = load i32*, i32** %5
%27 = load i32, i32* %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = mul i64 %28, 4
%30 = trunc i64 %29 to i32
%31 = call i64 @malloc(i32 %30)
%32 = inttoptr i64 %31 to i32*
store i32* %32, i32** %7
%33 = load i32, i32* %4
%34 = icmp eq i32 %33, 0
br i1 %34, label %35, label %39
35: ; preds = %25
%36 = load i32*, i32** %7
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 0
store i32 0, i32* %37
%38 = load i32*, i32** %7
store i32* %38, i32** %3
br label %95
39: ; preds = %25
store i32 1, i32* %8
store i32 1, i32* %9
br label %40
40: ; preds = %49, %39
%41 = load i32, i32* %9
%42 = load i32, i32* %4
%43 = icmp slt i32 %41, %42
br i1 %43, label %44, label %52
44: ; preds = %40
%45 = load i32, i32* %8
%46 = shl i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %8
%47 = load i32, i32* %8
%48 = or i32 %47, 1
store i32 %48, i32* %8
br label %49
49: ; preds = %44
%50 = load i32, i32* %9
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %9
br label %40
52: ; preds = %40
store i32 1, i32* %10
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %53
53: ; preds = %90, %52
%54 = load i32, i32* %12
%55 = load i32, i32* %8
%56 = icmp sle i32 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %93
57: ; preds = %53
%58 = load i32, i32* %12
%59 = icmp slt i32 %58, 2
br i1 %59, label %60, label %66
60: ; preds = %57
%61 = load i32, i32* %12
%62 = load i32*, i32** %7
%63 = load i32, i32* %12
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
store i32 %61, i32* %65
br label %89
66: ; preds = %57
%67 = load i32, i32* %12
%68 = load i32, i32* %10
%69 = shl i32 %68, 1
%70 = icmp eq i32 %67, %69
br i1 %70, label %71, label %76
71: ; preds = %66
%72 = load i32, i32* %10
%73 = shl i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %10
%74 = load i32, i32* %12
%75 = sub nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %11
br label %76
76: ; preds = %71, %66
%77 = load i32, i32* %10
%78 = load i32*, i32** %7
%79 = load i32, i32* %11
%80 = add nsw i32 %79, -1
store i32 %80, i32* %11
%81 = sext i32 %79 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = xor i32 %77, %83
%85 = load i32*, i32** %7
%86 = load i32, i32* %12
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %85, i64 %87
store i32 %84, i32* %88
br label %89
89: ; preds = %76, %60
br label %90
90: ; preds = %89
%91 = load i32, i32* %12
%92 = add nsw i32 %91, 1
store i32 %92, i32* %12
br label %53
93: ; preds = %53
%94 = load i32*, i32** %7
store i32* %94, i32** %3
br label %95
95: ; preds = %93, %35
%96 = load i32*, i32** %3
ret i32* %96
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @grayCode(i32 %0, i32* nocapture %1) {
store i32 1, i32* %1
%3 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %3, label %4, label %27
4: ; preds = %2
%5 = add i32 %0, -1
%6 = and i32 %0, 7
%7 = icmp ult i32 %5, 7
br i1 %7, label %12, label %8
8: ; preds = %4
%9 = and i32 %0, -8
br label %43
10: ; preds = %43
%11 = shl i32 %44, 7
br label %12
12: ; preds = %10, %4
%13 = phi i32 [ undef, %4 ], [ %11, %10 ]
%14 = phi i32 [ undef, %4 ], [ %46, %10 ]
%15 = phi i32 [ 1, %4 ], [ %46, %10 ]
%16 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %16, label %23, label %17
17: ; preds = %12, %17
%18 = phi i32 [ %20, %17 ], [ %15, %12 ]
%19 = phi i32 [ %21, %17 ], [ 0, %12 ]
%20 = shl i32 %18, 1
%21 = add i32 %19, 1
%22 = icmp eq i32 %21, %6
br i1 %22, label %23, label %17
23: ; preds = %17, %12
%24 = phi i32 [ %13, %12 ], [ %18, %17 ]
%25 = phi i32 [ %14, %12 ], [ %20, %17 ]
store i32 %25, i32* %1
%26 = shl i32 %24, 3
br label %27
27: ; preds = %23, %2
%28 = phi i32 [ %26, %23 ], [ 4, %2 ]
%29 = tail call i64 @malloc(i32 %28)
%30 = inttoptr i64 %29 to i32*
%31 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %31, label %49, label %32
32: ; preds = %27
%33 = icmp sgt i32 %0, 1
br i1 %33, label %34, label %41
34: ; preds = %32
%35 = add i32 %0, -1
%36 = add i32 %0, -2
%37 = and i32 %35, 7
%38 = icmp ult i32 %36, 7
br i1 %38, label %52, label %39
39: ; preds = %34
%40 = and i32 %35, -8
br label %77
41: ; preds = %32
store i32 0, i32* %30
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 1
store i32 1, i32* %42
br label %130
43: ; preds = %43, %8
%44 = phi i32 [ 1, %8 ], [ %46, %43 ]
%45 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %47, %43 ]
%46 = shl i32 %44, 8
%47 = add i32 %45, 8
%48 = icmp eq i32 %47, %9
br i1 %48, label %10, label %43
49: ; preds = %27
store i32 0, i32* %30
br label %130
50: ; preds = %77
%51 = or i32 %80, 254
br label %52
52: ; preds = %50, %34
%53 = phi i32 [ undef, %34 ], [ %51, %50 ]
%54 = phi i32 [ undef, %34 ], [ %81, %50 ]
%55 = phi i32 [ 1, %34 ], [ %81, %50 ]
%56 = icmp eq i32 %37, 0
br i1 %56, label %64, label %57
57: ; preds = %52, %57
%58 = phi i32 [ %61, %57 ], [ %55, %52 ]
%59 = phi i32 [ %62, %57 ], [ 0, %52 ]
%60 = shl i32 %58, 1
%61 = or i32 %60, 1
%62 = add i32 %59, 1
%63 = icmp eq i32 %62, %37
br i1 %63, label %64, label %57
64: ; preds = %57, %52
%65 = phi i32 [ %53, %52 ], [ %60, %57 ]
%66 = phi i32 [ %54, %52 ], [ %61, %57 ]
%67 = icmp slt i32 %66, 0
br i1 %67, label %130, label %68
68: ; preds = %64
%69 = add i32 %65, 2
%70 = zext i32 %69 to i64
store i32 0, i32* %30
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 1
store i32 1, i32* %71
%72 = and i64 %70, 1
%73 = icmp eq i32 %69, 3
br i1 %73, label %112, label %74
74: ; preds = %68
%75 = add nsw i64 %70, -2
%76 = and i64 %75, -2
br label %84
77: ; preds = %77, %39
%78 = phi i32 [ 1, %39 ], [ %81, %77 ]
%79 = phi i32 [ 0, %39 ], [ %82, %77 ]
%80 = shl i32 %78, 8
%81 = or i32 %80, 255
%82 = add i32 %79, 8
%83 = icmp eq i32 %82, %40
br i1 %83, label %50, label %77
84: ; preds = %84, %74
%85 = phi i64 [ 2, %74 ], [ %109, %84 ]
%86 = phi i32 [ 0, %74 ], [ %103, %84 ]
%87 = phi i32 [ 1, %74 ], [ %92, %84 ]
%88 = phi i64 [ 0, %74 ], [ %110, %84 ]
%89 = shl i32 %87, 1
%90 = zext i32 %89 to i64
%91 = icmp eq i64 %85, %90
%92 = select i1 %91, i32 %89, i32 %87
%93 = trunc i64 %85 to i32
%94 = add i32 %93, -1
%95 = select i1 %91, i32 %94, i32 %86
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = xor i32 %98, %92
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %85
store i32 %99, i32* %100
%101 = or i64 %85, 1
%102 = add nsw i32 %95, -1
%103 = add nsw i32 %95, -2
%104 = sext i32 %102 to i64
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %104
%106 = load i32, i32* %105
%107 = xor i32 %106, %92
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %101
store i32 %107, i32* %108
%109 = add nuw nsw i64 %85, 2
%110 = add i64 %88, 2
%111 = icmp eq i64 %110, %76
br i1 %111, label %112, label %84
112: ; preds = %84, %68
%113 = phi i64 [ 2, %68 ], [ %109, %84 ]
%114 = phi i32 [ 0, %68 ], [ %103, %84 ]
%115 = phi i32 [ 1, %68 ], [ %92, %84 ]
%116 = icmp eq i64 %72, 0
br i1 %116, label %130, label %117
117: ; preds = %112
%118 = shl i32 %115, 1
%119 = zext i32 %118 to i64
%120 = icmp eq i64 %113, %119
%121 = select i1 %120, i32 %118, i32 %115
%122 = trunc i64 %113 to i32
%123 = add i32 %122, -1
%124 = select i1 %120, i32 %123, i32 %114
%125 = sext i32 %124 to i64
%126 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %125
%127 = load i32, i32* %126
%128 = xor i32 %127, %121
%129 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %113
store i32 %128, i32* %129
br label %130
130: ; preds = %117, %112, %41, %64, %49
ret i32* %30
}