#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 */
size_t CHAR_BIT;
unsigned find_missing(unsigned char bit_array[], size_t array_sz, size_t col) {
  if (col == CHAR_BIT) {
    return 0;
  }
  unsigned char zeros[array_sz / 2 + 1];
  size_t zeros_i = 0;
  unsigned char ones[array_sz / 2 + 1];
  size_t ones_i = 0;
  size_t i;
  for (i = 0; i < array_sz; i++) {
    if (bit_array[i] & (1 << col)) {
      ones[ones_i++] = bit_array[i];
    } else {
      zeros[zeros_i++] = bit_array[i];
    }
  }
  if (zeros_i <= ones_i) {
    unsigned v = find_missing(zeros, zeros_i, col + 1);
    return v << 1;
  } else {
    unsigned v = find_missing(ones, ones_i, col + 1);
    return (v << 1) | 1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<find_missing>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    0x2eb1(%rip),%rcx
cmp    (%rcx),%rax
jne    1144 <find_missing+0x34>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    12ad <find_missing+0x19d>
mov    -0x18(%rbp),%rdx
shr    %rdx
mov    %rdx,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x28(%rbp)
add    $0x10,%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x70(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movq   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdx
shr    %rdx
mov    %rdx,%rax
add    $0x1,%rax
add    $0x10,%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x68(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x40(%rbp)
movq   $0x0,-0x48(%rbp)
movq   $0x0,-0x50(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    1240 <find_missing+0x130>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%rcx
movzbl (%rax,%rcx,1),%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
mov    %edx,%ecx
and    %ecx,%eax
cmp    $0x0,%eax
je     1209 <find_missing+0xf9>
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x50(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,1),%dl
mov    -0x48(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x48(%rbp)
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
jmp    122a <find_missing+0x11a>
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x50(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,1),%dl
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x38(%rbp)
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
jmp    122f <find_missing+0x11f>
mov    -0x50(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
jmp    11b1 <find_missing+0xa1>
mov    -0x38(%rbp),%rax
cmp    -0x48(%rbp),%rax
ja     127b <find_missing+0x16b>
mov    -0x70(%rbp),%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
add    $0x1,%rdx
call   1030 <find_missing@plt>
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x54(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
movl   $0x1,-0x58(%rbp)
jmp    12a6 <find_missing+0x196>
mov    -0x68(%rbp),%rdi
mov    -0x48(%rbp),%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
add    $0x1,%rdx
call   1030 <find_missing@plt>
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
mov    -0x5c(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
or     $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
movl   $0x1,-0x58(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<find_missing>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    0x2eb8(%rip),%rcx
xor    %eax,%eax
cmp    %rdx,(%rcx)
je     125b <find_missing+0x14b>
mov    %rdi,%r8
mov    %rsp,%rbx
mov    %rsi,%rax
shr    %rax
mov    %rsp,%rdi
add    $0x10,%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%rdi
mov    %rdi,%rsp
mov    %rsp,%r9
sub    %rax,%r9
mov    %r9,%rsp
test   %rsi,%rsi
je     1184 <find_missing+0x74>
mov    %rbx,-0x40(%rbp)
mov    $0x1,%r10d
mov    %rdx,-0x38(%rbp)
mov    %edx,%ecx
shl    %cl,%r10d
cmp    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x30(%rbp)
jne    118b <find_missing+0x7b>
xor    %ecx,%ecx
xor    %r15d,%r15d
xor    %eax,%eax
jmp    11fa <find_missing+0xea>
xor    %ecx,%ecx
jmp    124a <find_missing+0x13a>
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
mov    %rsi,-0x48(%rbp)
xor    %ecx,%ecx
xor    %r15d,%r15d
xor    %eax,%eax
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movzbl (%r8,%r15,1),%r13d
lea    (%r9,%rax,1),%r14
lea    (%rdi,%rcx,1),%r11
xor    %r12d,%r12d
xor    %ebx,%ebx
test   %r13d,%r10d
sete   %r12b
setne  %bl
cmove  %r11,%r14
add    %rax,%rbx
add    %rcx,%r12
mov    %r13b,(%r14)
movzbl 0x1(%r8,%r15,1),%edx
lea    (%r9,%rbx,1),%rsi
lea    (%rdi,%r12,1),%r11
xor    %ecx,%ecx
xor    %eax,%eax
test   %edx,%r10d
sete   %cl
setne  %al
cmove  %r11,%rsi
add    %rbx,%rax
add    %r12,%rcx
mov    %dl,(%rsi)
add    $0x2,%r15
cmp    %r15,-0x48(%rbp)
jne    11a0 <find_missing+0x90>
testb  $0x1,-0x30(%rbp)
je     1227 <find_missing+0x117>
movzbl (%r8,%r15,1),%r11d
lea    (%r9,%rax,1),%rsi
lea    (%rdi,%rcx,1),%r8
xor    %ebx,%ebx
xor    %edx,%edx
test   %r11d,%r10d
sete   %bl
cmove  %r8,%rsi
setne  %dl
add    %rdx,%rax
add    %rbx,%rcx
mov    %r11b,(%rsi)
cmp    %rax,%rcx
mov    -0x40(%rbp),%rbx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
jbe    124a <find_missing+0x13a>
add    $0x1,%rdx
mov    %r9,%rdi
mov    %rax,%rsi
call   1030 <find_missing@plt>
add    %eax,%eax
add    $0x1,%eax
jmp    1258 <find_missing+0x148>
add    $0x1,%rdx
mov    %rcx,%rsi
call   1030 <find_missing@plt>
add    %eax,%eax
mov    %rbx,%rsp
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@CHAR_BIT = global i64 0
define i32 @find_missing(i8* %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i64
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
%13 = alloca i64
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i8* %0, i8** %5
store i64 %1, i64* %6
store i64 %2, i64* %7
%17 = load i64, i64* %7
%18 = load i64, i64* @CHAR_BIT
%19 = icmp eq i64 %17, %18
br i1 %19, label %20, label %21
20: ; preds = %3
store i32 0, i32* %4
br label %87
21: ; preds = %3
%22 = load i64, i64* %6
%23 = udiv i64 %22, 2
%24 = add i64 %23, 1
%25 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %25, i8** %8
%26 = alloca i8, i64 %24
store i64 %24, i64* %9
store i64 0, i64* %10
%27 = load i64, i64* %6
%28 = udiv i64 %27, 2
%29 = add i64 %28, 1
%30 = alloca i8, i64 %29
store i64 %29, i64* %11
store i64 0, i64* %12
store i64 0, i64* %13
br label %31
31: ; preds = %63, %21
%32 = load i64, i64* %13
%33 = load i64, i64* %6
%34 = icmp ult i64 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %66
35: ; preds = %31
%36 = load i8*, i8** %5
%37 = load i64, i64* %13
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %36, i64 %37
%39 = load i8, i8* %38
%40 = zext i8 %39 to i32
%41 = load i64, i64* %7
%42 = trunc i64 %41 to i32
%43 = shl i32 1, %42
%44 = and i32 %40, %43
%45 = icmp ne i32 %44, 0
br i1 %45, label %46, label %54
46: ; preds = %35
%47 = load i8*, i8** %5
%48 = load i64, i64* %13
%49 = getelementptr inbounds i8, i8* %47, i64 %48
%50 = load i8, i8* %49
%51 = load i64, i64* %12
%52 = add i64 %51, 1
store i64 %52, i64* %12
%53 = getelementptr inbounds i8, i8* %30, i64 %51
store i8 %50, i8* %53
br label %62
54: ; preds = %35
%55 = load i8*, i8** %5
%56 = load i64, i64* %13
%57 = getelementptr inbounds i8, i8* %55, i64 %56
%58 = load i8, i8* %57
%59 = load i64, i64* %10
%60 = add i64 %59, 1
store i64 %60, i64* %10
%61 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 %59
store i8 %58, i8* %61
br label %62
62: ; preds = %54, %46
br label %63
63: ; preds = %62
%64 = load i64, i64* %13
%65 = add i64 %64, 1
store i64 %65, i64* %13
br label %31
66: ; preds = %31
%67 = load i64, i64* %10
%68 = load i64, i64* %12
%69 = icmp ule i64 %67, %68
br i1 %69, label %70, label %77
70: ; preds = %66
%71 = load i64, i64* %10
%72 = load i64, i64* %7
%73 = add i64 %72, 1
%74 = call i32 @find_missing(i8* %26, i64 %71, i64 %73)
store i32 %74, i32* %14
%75 = load i32, i32* %14
%76 = shl i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %4
store i32 1, i32* %15
br label %85
77: ; preds = %66
%78 = load i64, i64* %12
%79 = load i64, i64* %7
%80 = add i64 %79, 1
%81 = call i32 @find_missing(i8* %30, i64 %78, i64 %80)
store i32 %81, i32* %16
%82 = load i32, i32* %16
%83 = shl i32 %82, 1
%84 = or i32 %83, 1
store i32 %84, i32* %4
store i32 1, i32* %15
br label %85
85: ; preds = %77, %70
%86 = load i8*, i8** %8
br label %87
87: ; preds = %85, %20
%88 = load i32, i32* %4
ret i32 %88
}

LLVM IR (-O2):
@CHAR_BIT = global i64 0
define i32 @find_missing(i8* nocapture %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = load i64, i64* @CHAR_BIT
%5 = icmp eq i64 %4, %2
br i1 %5, label %92, label %6
6: ; preds = %3
%7 = lshr i64 %1, 1
%8 = add nuw i64 %7, 1
%9 = tail call i8* @llvm.stacksave()
%10 = alloca i8, i64 %8
%11 = alloca i8, i64 %8
%12 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %12, label %80, label %13
13: ; preds = %6
%14 = trunc i64 %2 to i32
%15 = shl nuw i32 1, %14
%16 = and i64 %1, 1
%17 = icmp eq i64 %1, 1
br i1 %17, label %55, label %18
18: ; preds = %13
%19 = and i64 %1, -2
br label %20
20: ; preds = %20, %18
%21 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %51, %20 ]
%22 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %52, %20 ]
%23 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %49, %20 ]
%24 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %53, %20 ]
%25 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %22
%26 = load i8, i8* %25
%27 = zext i8 %26 to i32
%28 = and i32 %15, %27
%29 = icmp eq i32 %28, 0
%30 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 %23
%31 = getelementptr inbounds i8, i8* %10, i64 %21
%32 = select i1 %29, i8* %31, i8* %30
%33 = xor i1 %29, true
%34 = zext i1 %33 to i64
%35 = add i64 %23, %34
%36 = zext i1 %29 to i64
%37 = add i64 %21, %36
store i8 %26, i8* %32
%38 = or i64 %22, 1
%39 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %38
%40 = load i8, i8* %39
%41 = zext i8 %40 to i32
%42 = and i32 %15, %41
%43 = icmp eq i32 %42, 0
%44 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 %35
%45 = getelementptr inbounds i8, i8* %10, i64 %37
%46 = select i1 %43, i8* %45, i8* %44
%47 = xor i1 %43, true
%48 = zext i1 %47 to i64
%49 = add i64 %35, %48
%50 = zext i1 %43 to i64
%51 = add i64 %37, %50
store i8 %40, i8* %46
%52 = add nuw i64 %22, 2
%53 = add i64 %24, 2
%54 = icmp eq i64 %53, %19
br i1 %54, label %55, label %20
55: ; preds = %20, %13
%56 = phi i64 [ undef, %13 ], [ %49, %20 ]
%57 = phi i64 [ undef, %13 ], [ %51, %20 ]
%58 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %51, %20 ]
%59 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %52, %20 ]
%60 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %49, %20 ]
%61 = icmp eq i64 %16, 0
br i1 %61, label %76, label %62
62: ; preds = %55
%63 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %59
%64 = load i8, i8* %63
%65 = zext i8 %64 to i32
%66 = and i32 %15, %65
%67 = icmp eq i32 %66, 0
%68 = getelementptr inbounds i8, i8* %11, i64 %60
%69 = getelementptr inbounds i8, i8* %10, i64 %58
%70 = select i1 %67, i8* %69, i8* %68
%71 = xor i1 %67, true
%72 = zext i1 %71 to i64
%73 = add i64 %60, %72
%74 = zext i1 %67 to i64
%75 = add i64 %58, %74
store i8 %64, i8* %70
br label %76
76: ; preds = %55, %62
%77 = phi i64 [ %56, %55 ], [ %73, %62 ]
%78 = phi i64 [ %57, %55 ], [ %75, %62 ]
%79 = icmp ugt i64 %78, %77
br i1 %79, label %85, label %80
80: ; preds = %6, %76
%81 = phi i64 [ %78, %76 ], [ 0, %6 ]
%82 = add i64 %2, 1
%83 = call i32 @find_missing(i8* %10, i64 %81, i64 %82)
%84 = shl i32 %83, 1
br label %90
85: ; preds = %76
%86 = add i64 %2, 1
%87 = call i32 @find_missing(i8* %11, i64 %77, i64 %86)
%88 = shl i32 %87, 1
%89 = or i32 %88, 1
br label %90
90: ; preds = %85, %80
%91 = phi i32 [ %84, %80 ], [ %89, %85 ]
tail call void @llvm.stackrestore(i8* %9)
br label %92
92: ; preds = %3, %90
%93 = phi i32 [ %91, %90 ], [ 0, %3 ]
ret i32 %93
}