int integerReplacement(int n) {
  int cnt = 0;
  unsigned int k = n;
  while (k > 3) {
    cnt++;
    if (k & 1) {
      if (k & 2)
        k++;
      else
        k--;
    } else
      k >>= 1;
  }
  return cnt + k - 1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<integerReplacement>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0x8(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x3,-0xc(%rbp)
jbe    116f <integerReplacement+0x6f>
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
and    $0x1,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1161 <integerReplacement+0x61>
mov    -0xc(%rbp),%eax
and    $0x2,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1153 <integerReplacement+0x53>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    115c <integerReplacement+0x5c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    116a <integerReplacement+0x6a>
mov    -0xc(%rbp),%eax
shr    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1114 <integerReplacement+0x14>
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<integerReplacement>:
xor    %eax,%eax
cmp    $0x4,%edi
jb     1135 <integerReplacement+0x35>
xor    %eax,%eax
jmp    111a <integerReplacement+0x1a>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
shr    %edi
add    $0x1,%eax
cmp    $0x3,%edi
jbe    1135 <integerReplacement+0x35>
test   $0x1,%dil
je     1110 <integerReplacement+0x10>
test   $0x2,%dil
jne    1130 <integerReplacement+0x30>
add    $0xffffffff,%edi
jmp    1112 <integerReplacement+0x12>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%edi
jmp    1112 <integerReplacement+0x12>
add    %edi,%eax
add    $0xffffffff,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @integerReplacement(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i32 0, i32* %3
%5 = load i32, i32* %2
store i32 %5, i32* %4
br label %6
6: ; preds = %29, %1
%7 = load i32, i32* %4
%8 = icmp ugt i32 %7, 3
br i1 %8, label %9, label %30
9: ; preds = %6
%10 = load i32, i32* %3
%11 = add nsw i32 %10, 1
store i32 %11, i32* %3
%12 = load i32, i32* %4
%13 = and i32 %12, 1
%14 = icmp ne i32 %13, 0
br i1 %14, label %15, label %26
15: ; preds = %9
%16 = load i32, i32* %4
%17 = and i32 %16, 2
%18 = icmp ne i32 %17, 0
br i1 %18, label %19, label %22
19: ; preds = %15
%20 = load i32, i32* %4
%21 = add i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %4
br label %25
22: ; preds = %15
%23 = load i32, i32* %4
%24 = add i32 %23, -1
store i32 %24, i32* %4
br label %25
25: ; preds = %22, %19
br label %29
26: ; preds = %9
%27 = load i32, i32* %4
%28 = lshr i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %4
br label %29
29: ; preds = %26, %25
br label %6
30: ; preds = %6
%31 = load i32, i32* %3
%32 = load i32, i32* %4
%33 = add i32 %31, %32
%34 = sub i32 %33, 1
ret i32 %34
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @integerReplacement(i32 %0) {
%2 = icmp ugt i32 %0, 3
br i1 %2, label %3, label %21
3: ; preds = %1, %18
%4 = phi i32 [ %19, %18 ], [ %0, %1 ]
%5 = phi i32 [ %6, %18 ], [ 0, %1 ]
%6 = add nuw nsw i32 %5, 1
%7 = and i32 %4, 1
%8 = icmp eq i32 %7, 0
br i1 %8, label %16, label %9
9: ; preds = %3
%10 = and i32 %4, 2
%11 = icmp eq i32 %10, 0
br i1 %11, label %14, label %12
12: ; preds = %9
%13 = add i32 %4, 1
br label %18
14: ; preds = %9
%15 = add i32 %4, -1
br label %18
16: ; preds = %3
%17 = lshr i32 %4, 1
br label %18
18: ; preds = %12, %14, %16
%19 = phi i32 [ %13, %12 ], [ %15, %14 ], [ %17, %16 ]
%20 = icmp ugt i32 %19, 3
br i1 %20, label %3, label %21
21: ; preds = %18, %1
%22 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %6, %18 ]
%23 = phi i32 [ %0, %1 ], [ %19, %18 ]
%24 = add nsw i32 %23, -1
%25 = add i32 %24, %22
ret i32 %25
}