#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*/ free(int *);
int *malloc(int);
int *pair(int n, int *p) {
  if (n < 2)
    return NULL;
  if (p == NULL) {
    p = malloc(2 * sizeof(int));
    p[0] = 0;
    p[1] = 1;
    return p;
  }
  if (++p[1] >= n)
    p[1] = (++p[0]) + 1;
  if (p[1] >= n) {
    free(p);
    return NULL;
  }
  return p;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<pair>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x2,-0xc(%rbp)
jge    1146 <pair+0x26>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    11da <pair+0xba>
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
jne    1181 <pair+0x61>
mov    $0x8,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x1,0x4(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    11da <pair+0xba>
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    0x4(%rcx),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,0x4(%rcx)
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jl     11ac <pair+0x8c>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,(%rax)
add    $0x1,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,0x4(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    0x4(%rax),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jl     11d2 <pair+0xb2>
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    11da <pair+0xba>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<pair>:
push   %rax
cmp    $0x2,%edi
jl     1173 <pair+0x53>
mov    %rsi,%rax
test   %rsi,%rsi
je     1141 <pair+0x21>
mov    0x4(%rax),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,0x4(%rax)
cmp    %edi,%ecx
jge    115a <pair+0x3a>
cmp    %edi,%ecx
jge    116b <pair+0x4b>
pop    %rcx
ret
mov    $0x8,%edi
call   1040 <malloc@plt>
movabs $0x100000000,%rcx
mov    %rcx,(%rax)
pop    %rcx
ret
mov    (%rax),%ecx
lea    0x1(%rcx),%edx
mov    %edx,(%rax)
add    $0x2,%ecx
mov    %ecx,0x4(%rax)
cmp    %edi,%ecx
jl     113f <pair+0x1f>
mov    %rax,%rdi
call   1030 <free@plt>
xor    %eax,%eax
pop    %rcx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @pair(i32 %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
store i32 %0, i32* %4
store i32* %1, i32** %5
%6 = load i32, i32* %4
%7 = icmp slt i32 %6, 2
br i1 %7, label %8, label %9
8: ; preds = %2
store i32* null, i32** %3
br label %45
9: ; preds = %2
%10 = load i32*, i32** %5
%11 = icmp eq i32* %10, null
br i1 %11, label %12, label %19
12: ; preds = %9
%13 = call i32* @malloc(i32 8)
store i32* %13, i32** %5
%14 = load i32*, i32** %5
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 0
store i32 0, i32* %15
%16 = load i32*, i32** %5
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 1
store i32 1, i32* %17
%18 = load i32*, i32** %5
store i32* %18, i32** %3
br label %45
19: ; preds = %9
%20 = load i32*, i32** %5
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 1
%22 = load i32, i32* %21
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %21
%24 = load i32, i32* %4
%25 = icmp sge i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %34
26: ; preds = %19
%27 = load i32*, i32** %5
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 0
%29 = load i32, i32* %28
%30 = add nsw i32 %29, 1
store i32 %30, i32* %28
%31 = add nsw i32 %30, 1
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 1
store i32 %31, i32* %33
br label %34
34: ; preds = %26, %19
%35 = load i32*, i32** %5
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 1
%37 = load i32, i32* %36
%38 = load i32, i32* %4
%39 = icmp sge i32 %37, %38
br i1 %39, label %40, label %43
40: ; preds = %34
%41 = load i32*, i32** %5
%42 = call i32 @free(i32* %41)
store i32* null, i32** %3
br label %45
43: ; preds = %34
%44 = load i32*, i32** %5
store i32* %44, i32** %3
br label %45
45: ; preds = %43, %40, %12, %8
%46 = load i32*, i32** %3
ret i32* %46
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @pair(i32 %0, i32* %1) {
%3 = icmp slt i32 %0, 2
br i1 %3, label %23, label %4
4: ; preds = %2
%5 = icmp eq i32* %1, null
br i1 %5, label %6, label %9
6: ; preds = %4
%7 = tail call i32* @malloc(i32 8)
store i32 0, i32* %7
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 1
store i32 1, i32* %8
br label %23
9: ; preds = %4
%10 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 1
%11 = load i32, i32* %10
%12 = add nsw i32 %11, 1
store i32 %12, i32* %10
%13 = icmp slt i32 %12, %0
br i1 %13, label %18, label %14
14: ; preds = %9
%15 = load i32, i32* %1
%16 = add nsw i32 %15, 1
store i32 %16, i32* %1
%17 = add nsw i32 %15, 2
store i32 %17, i32* %10
br label %18
18: ; preds = %14, %9
%19 = phi i32 [ %17, %14 ], [ %12, %9 ]
%20 = icmp slt i32 %19, %0
br i1 %20, label %23, label %21
21: ; preds = %18
%22 = tail call i32 @free(i32* %1)
br label %23
23: ; preds = %18, %2, %21, %6
%24 = phi i32* [ %7, %6 ], [ null, %21 ], [ null, %2 ], [ %1, %18 ]
ret i32* %24
}