#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 uint8_t;
typedef int /*<<< orphan*/ uint32_t;

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ chacha20_block(int /*<<< orphan*/ *, int *, int);
int /*<<< orphan*/ chacha20_init_state(int /*<<< orphan*/ *, int *,
                                       int /*<<< orphan*/, int *);
void ChaCha20XOR(uint8_t key[32], uint32_t counter, uint8_t nonce[12],
                 uint8_t *in, uint8_t *out, int inlen) {
  int i, j;
  uint32_t s[16];
  uint8_t block[64];
  chacha20_init_state(s, key, counter, nonce);
  for (i = 0; i < inlen; i += 64) {
    chacha20_block(s, block, 20);
    s[12]++;
    for (j = i; j < i + 64; j++) {
      if (j >= inlen) {
        break;
      }
      out[j] = in[j] ^ block[j - i];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<ChaCha20XOR>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x180,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
mov    %r9d,-0x2c(%rbp)
lea    -0x80(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0xc(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rcx
call   1030 <chacha20_init_state@plt>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x2c(%rbp),%eax
jge    11f5 <ChaCha20XOR+0xd5>
lea    -0x80(%rbp),%rdi
lea    -0x180(%rbp),%rsi
mov    $0x14,%edx
call   1040 <chacha20_block@plt>
mov    -0x50(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
add    $0x40,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11e2 <ChaCha20XOR+0xc2>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x2c(%rbp),%eax
jl     11af <ChaCha20XOR+0x8f>
jmp    11e2 <ChaCha20XOR+0xc2>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    -0x30(%rbp),%eax
cltq
xor    -0x180(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    118d <ChaCha20XOR+0x6d>
jmp    11e7 <ChaCha20XOR+0xc7>
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x40,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    115d <ChaCha20XOR+0x3d>
add    $0x180,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<ChaCha20XOR>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x198,%rsp
mov    %r9d,%ebp
mov    %r8,%r14
mov    %rcx,%rbx
mov    %rdx,%rcx
mov    %esi,%edx
mov    %rdi,%rsi
lea    0x50(%rsp),%rdi
call   1030 <chacha20_init_state@plt>
test   %ebp,%ebp
jle    1432 <ChaCha20XOR+0x312>
mov    %rbx,%rax
mov    %r14,%rdi
mov    %ebp,%ebp
lea    0x30(%r14),%rbx
lea    0x30(%rax),%rsi
mov    $0x1,%r9d
mov    $0xffffffffffffffff,%r10
mov    $0x1,%r12d
lea    0x90(%rsp),%r15
xor    %r11d,%r11d
xor    %r8d,%r8d
mov    %r14,0x48(%rsp)
mov    %rax,0x40(%rsp)
jmp    11ce <ChaCha20XOR+0xae>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r11
add    $0x100,%rbx
add    $0x100,%rsi
add    $0x40,%r9
add    $0xffffffffffffffc0,%r10
add    $0x1,%r12d
add    $0xffffffffffffff00,%r15
cmp    %rbp,%r8
jge    1432 <ChaCha20XOR+0x312>
mov    %rsi,0x28(%rsp)
mov    %rbx,0x30(%rsp)
cmp    %rbp,%r9
mov    %rbp,%rcx
cmovg  %r9,%rcx
add    %r10,%rcx
mov    %r12,0x18(%rsp)
and    $0x3ffffff,%r12d
shl    $0x6,%r12
cmp    %r12,%r9
mov    %r9,0x20(%rsp)
cmova  %r9,%r12
mov    %r8,%r13
mov    %r10,0x10(%rsp)
add    %r10,%r12
cmp    %r12,%rcx
cmovb  %rcx,%r12
mov    %r8,%r14
or     $0x1,%r14
cmp    %rbp,%r14
mov    %rbp,%rax
cmovg  %r14,%rax
mov    %r11,%rcx
shl    $0x6,%rcx
not    %rcx
add    %rcx,%rax
mov    %r11,0x8(%rsp)
mov    %r11d,%ebx
shl    $0x6,%ebx
add    $0x40,%ebx
cmp    %rbx,%r14
cmova  %r14,%rbx
add    %rcx,%rbx
cmp    %rbx,%rax
cmovb  %rax,%rbx
lea    0x1(%rbx),%rax
mov    %rax,0x38(%rsp)
lea    0x50(%rsp),%rdi
lea    0x90(%rsp),%rsi
mov    $0x14,%edx
call   1040 <chacha20_block@plt>
mov    0x38(%rsp),%rax
addl   $0x1,0x80(%rsp)
01
lea    0x40(%r13),%r8
cmp    $0x8,%rax
jae    12a0 <ChaCha20XOR+0x180>
mov    0x48(%rsp),%rdi
mov    0x40(%rsp),%rax
jmp    12cc <ChaCha20XOR+0x1ac>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    0x40(%rsp),%rax
lea    (%rax,%r14,4),%rcx
lea    (%rcx,%rbx,4),%rcx
mov    0x48(%rsp),%rdi
lea    (%rdi,%r13,4),%rdx
cmp    %rcx,%rdx
jae    1330 <ChaCha20XOR+0x210>
lea    (%rax,%r13,4),%rcx
lea    (%rdi,%r14,4),%rdx
lea    (%rdx,%rbx,4),%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jae    1330 <ChaCha20XOR+0x210>
mov    0x30(%rsp),%rbx
mov    0x28(%rsp),%rsi
mov    0x20(%rsp),%r9
mov    0x10(%rsp),%r10
mov    0x18(%rsp),%r12
mov    0x8(%rsp),%r11
mov    %r8d,%ecx
and    $0xffffffc0,%ecx
add    $0x1,%r13
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    -0x4(%r15,%r13,4),%edx
xor    -0x4(%rax,%r13,4),%edx
mov    %edx,-0x4(%rdi,%r13,4)
cmp    %rcx,%r13
jae    11a0 <ChaCha20XOR+0x80>
lea    0x1(%r13),%rdx
cmp    %rbp,%r13
mov    %rdx,%r13
jl     1300 <ChaCha20XOR+0x1e0>
jmp    11a0 <ChaCha20XOR+0x80>
nopl   0x0(%rax)
add    $0xfffffffffffffff9,%rbx
mov    %rbx,%r9
shr    $0x3,%r9
add    $0x1,%r9
cmp    $0x8,%rbx
mov    0x30(%rsp),%rbx
mov    0x28(%rsp),%rsi
jae    1362 <ChaCha20XOR+0x242>
xor    %edx,%edx
mov    0x10(%rsp),%r10
mov    0x8(%rsp),%r11
mov    0x38(%rsp),%r14
jmp    13e0 <ChaCha20XOR+0x2c0>
add    $0xfffffffffffffff9,%r12
shr    $0x3,%r12
add    $0x1,%r12
and    $0xfffffffffffffffe,%r12
xor    %edx,%edx
mov    0x10(%rsp),%r10
mov    0x8(%rsp),%r11
mov    0x38(%rsp),%r14
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movups -0x30(%rsi,%rdx,4),%xmm0
movups -0x20(%rsi,%rdx,4),%xmm1
xorps  0x90(%rsp,%rdx,4),%xmm0
xorps  0xa0(%rsp,%rdx,4),%xmm1
movups %xmm0,-0x30(%rbx,%rdx,4)
movups %xmm1,-0x20(%rbx,%rdx,4)
movups -0x10(%rsi,%rdx,4),%xmm0
movups (%rsi,%rdx,4),%xmm1
xorps  0xb0(%rsp,%rdx,4),%xmm0
xorps  0xc0(%rsp,%rdx,4),%xmm1
movups %xmm0,-0x10(%rbx,%rdx,4)
movups %xmm1,(%rbx,%rdx,4)
add    $0x10,%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%r12
jne    1390 <ChaCha20XOR+0x270>
mov    %r14,%rcx
and    $0xfffffffffffffff8,%rcx
test   $0x1,%r9b
je     1417 <ChaCha20XOR+0x2f7>
lea    (%rdx,%r13,1),%r9
movups (%rax,%r9,4),%xmm0
movups 0x10(%rax,%r9,4),%xmm1
xorps  0x90(%rsp,%rdx,4),%xmm0
xorps  0xa0(%rsp,%rdx,4),%xmm1
movups %xmm0,(%rdi,%r9,4)
movups %xmm1,0x10(%rdi,%r9,4)
cmp    %rcx,%r14
mov    0x20(%rsp),%r9
mov    0x18(%rsp),%r12
je     11a0 <ChaCha20XOR+0x80>
add    %rcx,%r13
jmp    12ea <ChaCha20XOR+0x1ca>
add    $0x198,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @ChaCha20XOR(i32* %0, i32 %1, i32* %2, i32* %3, i32* %4, i32 %5) {
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca [16 x i32]
%16 = alloca [64 x i32]
store i32* %0, i32** %7
store i32 %1, i32* %8
store i32* %2, i32** %9
store i32* %3, i32** %10
store i32* %4, i32** %11
store i32 %5, i32* %12
%17 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %15, i64 0, i64 0
%18 = load i32*, i32** %7
%19 = load i32, i32* %8
%20 = load i32*, i32** %9
%21 = call i32 @chacha20_init_state(i32* %17, i32* %18, i32 %19, i32* %20)
store i32 0, i32* %13
br label %22
22: ; preds = %65, %6
%23 = load i32, i32* %13
%24 = load i32, i32* %12
%25 = icmp slt i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %68
26: ; preds = %22
%27 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %15, i64 0, i64 0
%28 = getelementptr inbounds [64 x i32], [64 x i32]* %16, i64 0, i64 0
%29 = call i32 @chacha20_block(i32* %27, i32* %28, i32 20)
%30 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %15, i64 0, i64 12
%31 = load i32, i32* %30
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %30
%33 = load i32, i32* %13
store i32 %33, i32* %14
br label %34
34: ; preds = %61, %26
%35 = load i32, i32* %14
%36 = load i32, i32* %13
%37 = add nsw i32 %36, 64
%38 = icmp slt i32 %35, %37
br i1 %38, label %39, label %64
39: ; preds = %34
%40 = load i32, i32* %14
%41 = load i32, i32* %12
%42 = icmp sge i32 %40, %41
br i1 %42, label %43, label %44
43: ; preds = %39
br label %64
44: ; preds = %39
%45 = load i32*, i32** %10
%46 = load i32, i32* %14
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = load i32, i32* %14
%51 = load i32, i32* %13
%52 = sub nsw i32 %50, %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds [64 x i32], [64 x i32]* %16, i64 0, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = xor i32 %49, %55
%57 = load i32*, i32** %11
%58 = load i32, i32* %14
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %59
store i32 %56, i32* %60
br label %61
61: ; preds = %44
%62 = load i32, i32* %14
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %14
br label %34
64: ; preds = %43, %34
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %13
%67 = add nsw i32 %66, 64
store i32 %67, i32* %13
br label %22
68: ; preds = %22
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @ChaCha20XOR(i32* %0, i32 %1, i32* %2, i32* nocapture %3, i32* nocapture writeonly %4, i32 %5) {
%7 = alloca [16 x i32]
%8 = alloca [64 x i32]
%9 = bitcast [16 x i32]* %7 to i8*
%10 = bitcast [64 x i32]* %8 to i8*
%11 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %7, i64 0, i64 0
%12 = call i32 @chacha20_init_state(i32* %11, i32* %0, i32 %1, i32* %2)
%13 = icmp sgt i32 %5, 0
br i1 %13, label %14, label %169
14: ; preds = %6
%15 = getelementptr inbounds [64 x i32], [64 x i32]* %8, i64 0, i64 0
%16 = getelementptr inbounds [16 x i32], [16 x i32]* %7, i64 0, i64 12
%17 = zext i32 %5 to i64
br label %21
18: ; preds = %156, %152
%19 = icmp slt i64 %64, %17
%20 = add i64 %22, 1
br i1 %19, label %21, label %169
21: ; preds = %18, %14
%22 = phi i64 [ %20, %18 ], [ 0, %14 ]
%23 = phi i64 [ %64, %18 ], [ 0, %14 ]
%24 = or i64 %23, 1
%25 = call i64 @llvm.smax.i64(i64 %24, i64 %17)
%26 = mul nsw i64 %22, -64
%27 = add i64 %26, -1
%28 = add i64 %25, %27
%29 = shl i64 %22, 6
%30 = add i64 %29, 64
%31 = and i64 %30, 4294967232
%32 = call i64 @llvm.umax.i64(i64 %24, i64 %31)
%33 = add i64 %32, %27
%34 = call i64 @llvm.umin.i64(i64 %28, i64 %33)
%35 = add i64 %34, -7
%36 = lshr i64 %35, 3
%37 = add nuw nsw i64 %36, 1
%38 = or i64 %23, 1
%39 = call i64 @llvm.smax.i64(i64 %38, i64 %17)
%40 = mul nsw i64 %22, -64
%41 = add i64 %40, -1
%42 = add i64 %39, %41
%43 = shl i64 %22, 6
%44 = add i64 %43, 64
%45 = and i64 %44, 4294967232
%46 = call i64 @llvm.umax.i64(i64 %38, i64 %45)
%47 = add i64 %46, %41
%48 = call i64 @llvm.umin.i64(i64 %42, i64 %47)
%49 = add nsw i64 %48, 1
%50 = or i64 %23, 1
%51 = call i64 @llvm.smax.i64(i64 %50, i64 %17)
%52 = mul nsw i64 %22, -64
%53 = add i64 %52, -1
%54 = add i64 %51, %53
%55 = shl i64 %22, 6
%56 = add i64 %55, 64
%57 = and i64 %56, 4294967232
%58 = call i64 @llvm.umax.i64(i64 %50, i64 %57)
%59 = add i64 %58, %53
%60 = call i64 @llvm.umin.i64(i64 %54, i64 %59)
%61 = call i32 @chacha20_block(i32* %11, i32* %15, i32 20)
%62 = load i32, i32* %16
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %16
%64 = add nuw i64 %23, 64
%65 = and i64 %64, 4294967232
%66 = icmp ult i64 %49, 8
br i1 %66, label %154, label %67
67: ; preds = %21
%68 = getelementptr i32, i32* %3, i64 %50
%69 = getelementptr i32, i32* %68, i64 %60
%70 = getelementptr i32, i32* %3, i64 %23
%71 = getelementptr i32, i32* %4, i64 %50
%72 = getelementptr i32, i32* %71, i64 %60
%73 = getelementptr i32, i32* %4, i64 %23
%74 = icmp ult i32* %73, %69
%75 = icmp ult i32* %70, %72
%76 = and i1 %74, %75
br i1 %76, label %154, label %77
77: ; preds = %67
%78 = and i64 %49, -8
%79 = add i64 %23, %78
%80 = and i64 %37, 1
%81 = icmp ult i64 %35, 8
br i1 %81, label %129, label %82
82: ; preds = %77
%83 = and i64 %37, 4611686018427387902
br label %84
84: ; preds = %84, %82
%85 = phi i64 [ 0, %82 ], [ %126, %84 ]
%86 = phi i64 [ 0, %82 ], [ %127, %84 ]
%87 = add i64 %23, %85
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %87
%89 = bitcast i32* %88 to <4 x i32>*
%90 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %89
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i64 4
%92 = bitcast i32* %91 to <4 x i32>*
%93 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %92
%94 = getelementptr inbounds [64 x i32], [64 x i32]* %8, i64 0, i64 %85
%95 = bitcast i32* %94 to <4 x i32>*
%96 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %95
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 4
%98 = bitcast i32* %97 to <4 x i32>*
%99 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %98
%100 = xor <4 x i32> %96, %90
%101 = xor <4 x i32> %99, %93
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %87
%103 = bitcast i32* %102 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %100, <4 x i32>* %103
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 4
%105 = bitcast i32* %104 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %101, <4 x i32>* %105
%106 = or i64 %85, 8
%107 = add i64 %23, %106
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %107
%109 = bitcast i32* %108 to <4 x i32>*
%110 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %109
%111 = getelementptr inbounds i32, i32* %108, i64 4
%112 = bitcast i32* %111 to <4 x i32>*
%113 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %112
%114 = getelementptr inbounds [64 x i32], [64 x i32]* %8, i64 0, i64 %106
%115 = bitcast i32* %114 to <4 x i32>*
%116 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %115
%117 = getelementptr inbounds i32, i32* %114, i64 4
%118 = bitcast i32* %117 to <4 x i32>*
%119 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %118
%120 = xor <4 x i32> %116, %110
%121 = xor <4 x i32> %119, %113
%122 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %107
%123 = bitcast i32* %122 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %120, <4 x i32>* %123
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %122, i64 4
%125 = bitcast i32* %124 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %121, <4 x i32>* %125
%126 = add nuw i64 %85, 16
%127 = add i64 %86, 2
%128 = icmp eq i64 %127, %83
br i1 %128, label %129, label %84
129: ; preds = %84, %77
%130 = phi i64 [ 0, %77 ], [ %126, %84 ]
%131 = icmp eq i64 %80, 0
br i1 %131, label %152, label %132
132: ; preds = %129
%133 = add i64 %23, %130
%134 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %133
%135 = bitcast i32* %134 to <4 x i32>*
%136 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %135
%137 = getelementptr inbounds i32, i32* %134, i64 4
%138 = bitcast i32* %137 to <4 x i32>*
%139 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %138
%140 = getelementptr inbounds [64 x i32], [64 x i32]* %8, i64 0, i64 %130
%141 = bitcast i32* %140 to <4 x i32>*
%142 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %141
%143 = getelementptr inbounds i32, i32* %140, i64 4
%144 = bitcast i32* %143 to <4 x i32>*
%145 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %144
%146 = xor <4 x i32> %142, %136
%147 = xor <4 x i32> %145, %139
%148 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %133
%149 = bitcast i32* %148 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %146, <4 x i32>* %149
%150 = getelementptr inbounds i32, i32* %148, i64 4
%151 = bitcast i32* %150 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %147, <4 x i32>* %151
br label %152
152: ; preds = %129, %132
%153 = icmp eq i64 %49, %78
br i1 %153, label %18, label %154
154: ; preds = %67, %21, %152
%155 = phi i64 [ %23, %67 ], [ %23, %21 ], [ %79, %152 ]
br label %156
156: ; preds = %154, %156
%157 = phi i64 [ %165, %156 ], [ %155, %154 ]
%158 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %157
%159 = load i32, i32* %158
%160 = sub nuw nsw i64 %157, %23
%161 = getelementptr inbounds [64 x i32], [64 x i32]* %8, i64 0, i64 %160
%162 = load i32, i32* %161
%163 = xor i32 %162, %159
%164 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %157
store i32 %163, i32* %164
%165 = add nuw nsw i64 %157, 1
%166 = icmp ult i64 %165, %65
%167 = icmp slt i64 %165, %17
%168 = and i1 %166, %167
br i1 %168, label %156, label %18
169: ; preds = %18, %6
ret void
}