#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 */
int /*<<< orphan*/ exp(double);
double pow(int /*<<< orphan*/, double);
scalar_t__ randomMT();
int sample_multinomial(double *lprobs, int nelements, double temp) {
  int i, chooseind;
  double logmax, totprob, rn, sofar;
  logmax = lprobs[0];
  for (i = 1; i < nelements; i++) {
    if (lprobs[i] > logmax) {
      logmax = lprobs[i];
    }
  }
  totprob = 0;
  for (i = 0; i < nelements; i++) {
    lprobs[i] = pow(exp(lprobs[i] - logmax), temp);
    totprob += lprobs[i];
  }
  for (i = 0; i < nelements; i++) {
    lprobs[i] = lprobs[i] / totprob;
  }
  rn = (double)(((unsigned long)randomMT()) / 4294967296.);
  sofar = lprobs[0];
  chooseind = 0;
  while (sofar < rn) {
    chooseind++;
    sofar += lprobs[chooseind];
  }
  return chooseind;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sample_multinomial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movsd  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11a1 <sample_multinomial+0x71>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
ucomisd -0x28(%rbp),%xmm0
jbe    118e <sample_multinomial+0x5e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
jmp    1193 <sample_multinomial+0x63>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1158 <sample_multinomial+0x28>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1211 <sample_multinomial+0xe1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
subsd  -0x28(%rbp),%xmm0
call   1040 <exp@plt>
mov    %eax,%edi
movsd  -0x18(%rbp),%xmm0
call   1050 <pow@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
addsd  -0x30(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11b0 <sample_multinomial+0x80>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1251 <sample_multinomial+0x121>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
divsd  -0x30(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1218 <sample_multinomial+0xe8>
xor    %eax,%eax
call   1030 <randomMT@plt>
movq   %rax,%xmm0
movaps 0xdac(%rip),%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm0
movapd 0xdb0(%rip),%xmm1
subpd  %xmm1,%xmm0
movaps %xmm0,%xmm1
unpckhpd %xmm0,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  0xd79(%rip),%xmm1
divsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movsd  (%rax),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movsd  -0x40(%rbp),%xmm1
movsd  -0x38(%rbp),%xmm0
ucomisd %xmm1,%xmm0
jbe    12dd <sample_multinomial+0x1ad>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
addsd  -0x40(%rbp),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
jmp    12a4 <sample_multinomial+0x174>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sample_multinomial>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
movapd %xmm0,%xmm3
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%rbx
movsd  (%rdi),%xmm0
mov    %esi,%r15d
movapd %xmm0,%xmm2
cmp    $0x2,%esi
jl     11e6 <sample_multinomial+0xb6>
lea    -0x1(%r15),%rdx
lea    -0x2(%r15),%rcx
mov    %edx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rcx
jae    1176 <sample_multinomial+0x46>
mov    $0x1,%ecx
movapd %xmm0,%xmm1
jmp    11b5 <sample_multinomial+0x85>
and    $0xfffffffffffffffc,%rdx
xor    %ecx,%ecx
movapd %xmm0,%xmm1
movsd  0x8(%rbx,%rcx,8),%xmm2
maxsd  %xmm1,%xmm2
movsd  0x10(%rbx,%rcx,8),%xmm1
maxsd  %xmm2,%xmm1
movsd  0x18(%rbx,%rcx,8),%xmm2
maxsd  %xmm1,%xmm2
movsd  0x20(%rbx,%rcx,8),%xmm1
maxsd  %xmm2,%xmm1
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rdx
jne    1180 <sample_multinomial+0x50>
add    $0x1,%rcx
movapd %xmm1,%xmm2
test   %rax,%rax
je     11e6 <sample_multinomial+0xb6>
lea    (%rbx,%rcx,8),%rcx
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movsd  (%rcx,%rdx,8),%xmm2
maxsd  %xmm1,%xmm2
add    $0x1,%rdx
movapd %xmm2,%xmm1
cmp    %rdx,%rax
jne    11d0 <sample_multinomial+0xa0>
test   %r14d,%r14d
jle    1307 <sample_multinomial+0x1d7>
movsd  %xmm2,0x8(%rsp)
subsd  %xmm2,%xmm0
movsd  %xmm3,(%rsp)
call   1040 <exp@plt>
mov    %eax,%edi
movsd  (%rsp),%xmm0
call   1050 <pow@plt>
movsd  %xmm0,(%rbx)
xorpd  %xmm3,%xmm3
addsd  %xmm0,%xmm3
cmp    $0x1,%r14d
je     126a <sample_multinomial+0x13a>
mov    $0x1,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movapd %xmm3,0x10(%rsp)
movsd  (%rbx,%rbp,8),%xmm0
subsd  0x8(%rsp),%xmm0
call   1040 <exp@plt>
mov    %eax,%edi
movsd  (%rsp),%xmm0
call   1050 <pow@plt>
movapd 0x10(%rsp),%xmm3
movsd  %xmm0,(%rbx,%rbp,8)
addsd  %xmm0,%xmm3
add    $0x1,%rbp
cmp    %rbp,%r15
jne    1230 <sample_multinomial+0x100>
test   %r14d,%r14d
jle    1307 <sample_multinomial+0x1d7>
cmp    $0x1,%r14d
jne    127d <sample_multinomial+0x14d>
xor    %eax,%eax
jmp    12f0 <sample_multinomial+0x1c0>
mov    %r15d,%eax
and    $0xfffffffe,%eax
movapd %xmm3,%xmm0
unpcklpd %xmm3,%xmm0
lea    -0x2(%rax),%rdx
mov    %rdx,%rcx
shr    %rcx
add    $0x1,%rcx
test   %rdx,%rdx
je     136d <sample_multinomial+0x23d>
mov    %rcx,%rsi
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movupd (%rbx,%rdx,8),%xmm1
movupd 0x10(%rbx,%rdx,8),%xmm2
divpd  %xmm0,%xmm1
movupd %xmm1,(%rbx,%rdx,8)
divpd  %xmm0,%xmm2
movupd %xmm2,0x10(%rbx,%rdx,8)
add    $0x4,%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%rsi
jne    12b0 <sample_multinomial+0x180>
test   $0x1,%cl
je     12eb <sample_multinomial+0x1bb>
movupd (%rbx,%rdx,8),%xmm1
divpd  %xmm0,%xmm1
movupd %xmm1,(%rbx,%rdx,8)
cmp    %r15,%rax
je     1307 <sample_multinomial+0x1d7>
movsd  (%rbx,%rax,8),%xmm0
divsd  %xmm3,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rbx,%rax,8)
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r15
jne    12f0 <sample_multinomial+0x1c0>
xor    %ebp,%ebp
xor    %eax,%eax
call   1030 <randomMT@plt>
movq   %rax,%xmm1
punpckldq 0xce3(%rip),%xmm1
subpd  0xceb(%rip),%xmm1
movapd %xmm1,%xmm0
unpckhpd %xmm1,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
mulsd  0xce7(%rip),%xmm0
movsd  (%rbx),%xmm1
ucomisd %xmm1,%xmm0
jbe    1360 <sample_multinomial+0x230>
xor    %ebp,%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
addsd  0x8(%rbx,%rbp,8),%xmm1
add    $0x1,%rbp
ucomisd %xmm1,%xmm0
ja     1350 <sample_multinomial+0x220>
mov    %ebp,%eax
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
xor    %edx,%edx
test   $0x1,%cl
jne    12dd <sample_multinomial+0x1ad>
jmp    12eb <sample_multinomial+0x1bb>

LLVM IR (-O0):
define i32 @sample_multinomial(double* %0, i32 %1, double %2) {
%4 = alloca double*
%5 = alloca i32
%6 = alloca double
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca double
%10 = alloca double
%11 = alloca double
%12 = alloca double
store double* %0, double** %4
store i32 %1, i32* %5
store double %2, double* %6
%13 = load double*, double** %4
%14 = getelementptr inbounds double, double* %13, i64 0
%15 = load double, double* %14
store double %15, double* %9
store i32 1, i32* %7
br label %16
16: ; preds = %35, %3
%17 = load i32, i32* %7
%18 = load i32, i32* %5
%19 = icmp slt i32 %17, %18
br i1 %19, label %20, label %38
20: ; preds = %16
%21 = load double*, double** %4
%22 = load i32, i32* %7
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds double, double* %21, i64 %23
%25 = load double, double* %24
%26 = load double, double* %9
%27 = fcmp ogt double %25, %26
br i1 %27, label %28, label %34
28: ; preds = %20
%29 = load double*, double** %4
%30 = load i32, i32* %7
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 %31
%33 = load double, double* %32
store double %33, double* %9
br label %34
34: ; preds = %28, %20
br label %35
35: ; preds = %34
%36 = load i32, i32* %7
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %7
br label %16
38: ; preds = %16
store double 0.000000e+00, double* %10
store i32 0, i32* %7
br label %39
39: ; preds = %65, %38
%40 = load i32, i32* %7
%41 = load i32, i32* %5
%42 = icmp slt i32 %40, %41
br i1 %42, label %43, label %68
43: ; preds = %39
%44 = load double*, double** %4
%45 = load i32, i32* %7
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds double, double* %44, i64 %46
%48 = load double, double* %47
%49 = load double, double* %9
%50 = fsub double %48, %49
%51 = call i32 @exp(double %50)
%52 = load double, double* %6
%53 = call double @pow(i32 %51, double %52)
%54 = load double*, double** %4
%55 = load i32, i32* %7
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds double, double* %54, i64 %56
store double %53, double* %57
%58 = load double*, double** %4
%59 = load i32, i32* %7
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds double, double* %58, i64 %60
%62 = load double, double* %61
%63 = load double, double* %10
%64 = fadd double %63, %62
store double %64, double* %10
br label %65
65: ; preds = %43
%66 = load i32, i32* %7
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %7
br label %39
68: ; preds = %39
store i32 0, i32* %7
br label %69
69: ; preds = %85, %68
%70 = load i32, i32* %7
%71 = load i32, i32* %5
%72 = icmp slt i32 %70, %71
br i1 %72, label %73, label %88
73: ; preds = %69
%74 = load double*, double** %4
%75 = load i32, i32* %7
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds double, double* %74, i64 %76
%78 = load double, double* %77
%79 = load double, double* %10
%80 = fdiv double %78, %79
%81 = load double*, double** %4
%82 = load i32, i32* %7
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds double, double* %81, i64 %83
store double %80, double* %84
br label %85
85: ; preds = %73
%86 = load i32, i32* %7
%87 = add nsw i32 %86, 1
store i32 %87, i32* %7
br label %69
88: ; preds = %69
%89 = call i64 (...) @randomMT()
%90 = uitofp i64 %89 to double
%91 = fdiv double %90, 0x41F0000000000000
store double %91, double* %11
%92 = load double*, double** %4
%93 = getelementptr inbounds double, double* %92, i64 0
%94 = load double, double* %93
store double %94, double* %12
store i32 0, i32* %8
br label %95
95: ; preds = %99, %88
%96 = load double, double* %12
%97 = load double, double* %11
%98 = fcmp olt double %96, %97
br i1 %98, label %99, label %109
99: ; preds = %95
%100 = load i32, i32* %8
%101 = add nsw i32 %100, 1
store i32 %101, i32* %8
%102 = load double*, double** %4
%103 = load i32, i32* %8
%104 = sext i32 %103 to i64
%105 = getelementptr inbounds double, double* %102, i64 %104
%106 = load double, double* %105
%107 = load double, double* %12
%108 = fadd double %107, %106
store double %108, double* %12
br label %95
109: ; preds = %95
%110 = load i32, i32* %8
ret i32 %110
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @sample_multinomial(double* nocapture %0, i32 %1, double %2) {
%4 = load double, double* %0
%5 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %5, label %6, label %30
6: ; preds = %3
%7 = zext i32 %1 to i64
%8 = add nsw i64 %7, -1
%9 = add nsw i64 %7, -2
%10 = and i64 %8, 3
%11 = icmp ult i64 %9, 3
br i1 %11, label %14, label %12
12: ; preds = %6
%13 = and i64 %8, -4
br label %40
14: ; preds = %40, %6
%15 = phi double [ undef, %6 ], [ %62, %40 ]
%16 = phi i64 [ 1, %6 ], [ %63, %40 ]
%17 = phi double [ %4, %6 ], [ %62, %40 ]
%18 = icmp eq i64 %10, 0
br i1 %18, label %30, label %19
19: ; preds = %14, %19
%20 = phi i64 [ %27, %19 ], [ %16, %14 ]
%21 = phi double [ %26, %19 ], [ %17, %14 ]
%22 = phi i64 [ %28, %19 ], [ 0, %14 ]
%23 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %20
%24 = load double, double* %23
%25 = fcmp ogt double %24, %21
%26 = select i1 %25, double %24, double %21
%27 = add nuw nsw i64 %20, 1
%28 = add i64 %22, 1
%29 = icmp eq i64 %28, %10
br i1 %29, label %30, label %19
30: ; preds = %14, %19, %3
%31 = phi double [ %4, %3 ], [ %15, %14 ], [ %26, %19 ]
%32 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %32, label %33, label %131
33: ; preds = %30
%34 = zext i32 %1 to i64
%35 = fsub double %4, %31
%36 = tail call i32 @exp(double %35)
%37 = tail call double @pow(i32 %36, double %2)
store double %37, double* %0
%38 = fadd double %37, 0.000000e+00
%39 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %39, label %66, label %112
40: ; preds = %40, %12
%41 = phi i64 [ 1, %12 ], [ %63, %40 ]
%42 = phi double [ %4, %12 ], [ %62, %40 ]
%43 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %64, %40 ]
%44 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %41
%45 = load double, double* %44
%46 = fcmp ogt double %45, %42
%47 = select i1 %46, double %45, double %42
%48 = add nuw nsw i64 %41, 1
%49 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %48
%50 = load double, double* %49
%51 = fcmp ogt double %50, %47
%52 = select i1 %51, double %50, double %47
%53 = add nuw nsw i64 %41, 2
%54 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %53
%55 = load double, double* %54
%56 = fcmp ogt double %55, %52
%57 = select i1 %56, double %55, double %52
%58 = add nuw nsw i64 %41, 3
%59 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %58
%60 = load double, double* %59
%61 = fcmp ogt double %60, %57
%62 = select i1 %61, double %60, double %57
%63 = add nuw nsw i64 %41, 4
%64 = add i64 %43, 4
%65 = icmp eq i64 %64, %13
br i1 %65, label %14, label %40
66: ; preds = %112, %33
%67 = phi double [ %38, %33 ], [ %121, %112 ]
br i1 %32, label %68, label %131
68: ; preds = %66
%69 = zext i32 %1 to i64
%70 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %70, label %110, label %71
71: ; preds = %68
%72 = and i64 %34, 4294967294
%73 = insertelement <2 x double> poison, double %67, i64 0
%74 = shufflevector <2 x double> %73, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%75 = add nsw i64 %72, -2
%76 = lshr exact i64 %75, 1
%77 = add nuw i64 %76, 1
%78 = and i64 %77, 1
%79 = icmp eq i64 %75, 0
br i1 %79, label %99, label %80
80: ; preds = %71
%81 = and i64 %77, -2
br label %82
82: ; preds = %82, %80
%83 = phi i64 [ 0, %80 ], [ %96, %82 ]
%84 = phi i64 [ 0, %80 ], [ %97, %82 ]
%85 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %83
%86 = bitcast double* %85 to <2 x double>*
%87 = load <2 x double>, <2 x double>* %86
%88 = fdiv <2 x double> %87, %74
%89 = bitcast double* %85 to <2 x double>*
store <2 x double> %88, <2 x double>* %89
%90 = or i64 %83, 2
%91 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %90
%92 = bitcast double* %91 to <2 x double>*
%93 = load <2 x double>, <2 x double>* %92
%94 = fdiv <2 x double> %93, %74
%95 = bitcast double* %91 to <2 x double>*
store <2 x double> %94, <2 x double>* %95
%96 = add nuw i64 %83, 4
%97 = add nuw i64 %84, 2
%98 = icmp eq i64 %97, %81
br i1 %98, label %99, label %82
99: ; preds = %82, %71
%100 = phi i64 [ 0, %71 ], [ %96, %82 ]
%101 = icmp eq i64 %78, 0
br i1 %101, label %108, label %102
102: ; preds = %99
%103 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %100
%104 = bitcast double* %103 to <2 x double>*
%105 = load <2 x double>, <2 x double>* %104
%106 = fdiv <2 x double> %105, %74
%107 = bitcast double* %103 to <2 x double>*
store <2 x double> %106, <2 x double>* %107
br label %108
108: ; preds = %99, %102
%109 = icmp eq i64 %72, %34
br i1 %109, label %131, label %110
110: ; preds = %68, %108
%111 = phi i64 [ 0, %68 ], [ %72, %108 ]
br label %124
112: ; preds = %33, %112
%113 = phi i64 [ %122, %112 ], [ 1, %33 ]
%114 = phi double [ %121, %112 ], [ %38, %33 ]
%115 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %113
%116 = load double, double* %115
%117 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %113
%118 = fsub double %116, %31
%119 = tail call i32 @exp(double %118)
%120 = tail call double @pow(i32 %119, double %2)
store double %120, double* %117
%121 = fadd double %114, %120
%122 = add nuw nsw i64 %113, 1
%123 = icmp eq i64 %122, %34
br i1 %123, label %66, label %112
124: ; preds = %110, %124
%125 = phi i64 [ %129, %124 ], [ %111, %110 ]
%126 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %125
%127 = load double, double* %126
%128 = fdiv double %127, %67
store double %128, double* %126
%129 = add nuw nsw i64 %125, 1
%130 = icmp eq i64 %129, %69
br i1 %130, label %131, label %124
131: ; preds = %124, %108, %30, %66
%132 = tail call i64 (...) @randomMT()
%133 = uitofp i64 %132 to double
%134 = fmul double %133, 0x3DF0000000000000
%135 = load double, double* %0
%136 = fcmp olt double %135, %134
br i1 %136, label %137, label %147
137: ; preds = %131, %137
%138 = phi i64 [ %140, %137 ], [ 0, %131 ]
%139 = phi double [ %143, %137 ], [ %135, %131 ]
%140 = add nuw nsw i64 %138, 1
%141 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %140
%142 = load double, double* %141
%143 = fadd double %139, %142
%144 = fcmp olt double %143, %134
br i1 %144, label %137, label %145
145: ; preds = %137
%146 = trunc i64 %140 to i32
br label %147
147: ; preds = %145, %131
%148 = phi i32 [ 0, %131 ], [ %146, %145 ]
ret i32 %148
}