#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 inv_q30_mult(long, long);
int test_limits_and_scale(long *, int *);
long inv_fast_sqrt(long x0) {
  long sqrt2, oneoversqrt2, one_pt5;
  long xx, cc;
  int pow2, sq2scale, nr_iters;
  if (x0 <= 0L) {
    return 0L;
  }
  sqrt2 = 1518500250L;
  oneoversqrt2 = 759250125L;
  one_pt5 = 1610612736L;
  nr_iters = test_limits_and_scale(&x0, &pow2);
  sq2scale = 0;
  if (pow2 > 0)
    sq2scale = pow2 % 2;
  pow2 = pow2 - sq2scale;
  cc = x0 - (1L << 30);
  xx = x0 - (inv_q30_mult(x0, cc) >> 1);
  if (nr_iters >= 2) {
    cc = inv_q30_mult(cc, inv_q30_mult(cc, (cc >> 1) - one_pt5)) >> 1;
    xx = xx - (inv_q30_mult(xx, cc) >> 1);
    if (nr_iters == 3) {
      cc = inv_q30_mult(cc, inv_q30_mult(cc, (cc >> 1) - one_pt5)) >> 1;
      xx = xx - (inv_q30_mult(xx, cc) >> 1);
    }
  }
  if (sq2scale)
    xx = inv_q30_mult(xx, oneoversqrt2);
  if (pow2 > 0)
    xx = (xx >> (pow2 >> 1));
  else if (pow2 == -1)
    xx = inv_q30_mult(xx, sqrt2);
  return xx;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<inv_fast_sqrt>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jg     1144 <inv_fast_sqrt+0x24>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    1300 <inv_fast_sqrt+0x1e0>
movq   $0x5a82799a,-0x18(%rbp)
5a
movq   $0x2d413ccd,-0x20(%rbp)
2d
movq   $0x60000000,-0x28(%rbp)
60
lea    -0x10(%rbp),%rdi
lea    -0x3c(%rbp),%rsi
call   1040 <test_limits_and_scale@plt>
mov    %eax,-0x44(%rbp)
movl   $0x0,-0x40(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x3c(%rbp)
jle    118b <inv_fast_sqrt+0x6b>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x40(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
sub    -0x40(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
sub    $0x40000000,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x50(%rbp),%rax
sar    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x44(%rbp)
jl     1297 <inv_fast_sqrt+0x177>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
sar    $0x1,%rsi
sub    -0x28(%rbp),%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
mov    -0x60(%rbp),%rdi
movslq %eax,%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
sar    $0x1,%eax
cltq
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x58(%rbp),%rax
sar    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x44(%rbp)
jne    1292 <inv_fast_sqrt+0x172>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
sar    $0x1,%rsi
sub    -0x28(%rbp),%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
mov    -0x70(%rbp),%rdi
movslq %eax,%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
sar    $0x1,%eax
cltq
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x68(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x38(%rbp),%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x68(%rbp),%rax
sar    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1297 <inv_fast_sqrt+0x177>
cmpl   $0x0,-0x40(%rbp)
je     12b4 <inv_fast_sqrt+0x194>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
cltq
mov    %rax,-0x30(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x3c(%rbp)
jle    12d6 <inv_fast_sqrt+0x1b6>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
sar    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
sar    %cl,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    12f8 <inv_fast_sqrt+0x1d8>
cmpl   $0xffffffff,-0x3c(%rbp)
jne    12f3 <inv_fast_sqrt+0x1d3>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
cltq
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    12f8 <inv_fast_sqrt+0x1d8>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x70,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<inv_fast_sqrt>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %rdi,0x10(%rsp)
xor    %r15d,%r15d
test   %rdi,%rdi
jle    1226 <inv_fast_sqrt+0x106>
lea    0x10(%rsp),%rdi
lea    0xc(%rsp),%rsi
call   1040 <test_limits_and_scale@plt>
mov    %eax,%r14d
mov    0xc(%rsp),%eax
test   %eax,%eax
jle    1165 <inv_fast_sqrt+0x45>
mov    %eax,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
add    %eax,%ecx
and    $0xfffffffe,%ecx
mov    %eax,%r15d
sub    %ecx,%r15d
sub    %r15d,%eax
mov    %eax,0xc(%rsp)
mov    0x10(%rsp),%rbx
lea    -0x40000000(%rbx),%rbp
mov    %rbx,%rdi
mov    %rbp,%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
sar    %eax
cltq
sub    %rax,%rbx
cmp    $0x2,%r14d
jl     1201 <inv_fast_sqrt+0xe1>
mov    %rbp,%rsi
sar    %rsi
add    $0xffffffffa0000000,%rsi
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
movslq %eax,%rsi
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
sar    %eax
movslq %eax,%rbp
mov    %rbx,%rdi
mov    %rbp,%rsi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
sar    %eax
cltq
sub    %rax,%rbx
cmp    $0x3,%r14d
jne    1201 <inv_fast_sqrt+0xe1>
mov    %rbp,%rsi
sar    %rsi
add    $0xffffffffa0000000,%rsi
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
movslq %eax,%rsi
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
sar    %eax
movslq %eax,%rsi
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
sar    %eax
cltq
sub    %rax,%rbx
test   %r15d,%r15d
je     1216 <inv_fast_sqrt+0xf6>
mov    $0x2d413ccd,%esi
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
movslq %eax,%rbx
mov    0xc(%rsp),%ecx
test   %ecx,%ecx
jle    122a <inv_fast_sqrt+0x10a>
shr    %rcx
sar    %cl,%rbx
jmp    123f <inv_fast_sqrt+0x11f>
xor    %ebx,%ebx
jmp    123f <inv_fast_sqrt+0x11f>
cmp    $0xffffffff,%ecx
jne    123f <inv_fast_sqrt+0x11f>
mov    $0x5a82799a,%esi
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <inv_q30_mult@plt>
movslq %eax,%rbx
mov    %rbx,%rax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @inv_fast_sqrt(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i64 %0, i64* %3
%12 = load i64, i64* %3
%13 = icmp sle i64 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %15
14: ; preds = %1
store i64 0, i64* %2
br label %106
15: ; preds = %1
store i64 1518500250, i64* %4
store i64 759250125, i64* %5
store i64 1610612736, i64* %6
%16 = call i32 @test_limits_and_scale(i64* %3, i32* %9)
store i32 %16, i32* %11
store i32 0, i32* %10
%17 = load i32, i32* %9
%18 = icmp sgt i32 %17, 0
br i1 %18, label %19, label %22
19: ; preds = %15
%20 = load i32, i32* %9
%21 = srem i32 %20, 2
store i32 %21, i32* %10
br label %22
22: ; preds = %19, %15
%23 = load i32, i32* %9
%24 = load i32, i32* %10
%25 = sub nsw i32 %23, %24
store i32 %25, i32* %9
%26 = load i64, i64* %3
%27 = sub nsw i64 %26, 1073741824
store i64 %27, i64* %8
%28 = load i64, i64* %3
%29 = load i64, i64* %3
%30 = load i64, i64* %8
%31 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %29, i64 %30)
%32 = ashr i32 %31, 1
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = sub nsw i64 %28, %33
store i64 %34, i64* %7
%35 = load i32, i32* %11
%36 = icmp sge i32 %35, 2
br i1 %36, label %37, label %78
37: ; preds = %22
%38 = load i64, i64* %8
%39 = load i64, i64* %8
%40 = load i64, i64* %8
%41 = ashr i64 %40, 1
%42 = load i64, i64* %6
%43 = sub nsw i64 %41, %42
%44 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %39, i64 %43)
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %38, i64 %45)
%47 = ashr i32 %46, 1
%48 = sext i32 %47 to i64
store i64 %48, i64* %8
%49 = load i64, i64* %7
%50 = load i64, i64* %7
%51 = load i64, i64* %8
%52 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %50, i64 %51)
%53 = ashr i32 %52, 1
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = sub nsw i64 %49, %54
store i64 %55, i64* %7
%56 = load i32, i32* %11
%57 = icmp eq i32 %56, 3
br i1 %57, label %58, label %77
58: ; preds = %37
%59 = load i64, i64* %8
%60 = load i64, i64* %8
%61 = load i64, i64* %8
%62 = ashr i64 %61, 1
%63 = load i64, i64* %6
%64 = sub nsw i64 %62, %63
%65 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %60, i64 %64)
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %59, i64 %66)
%68 = ashr i32 %67, 1
%69 = sext i32 %68 to i64
store i64 %69, i64* %8
%70 = load i64, i64* %7
%71 = load i64, i64* %7
%72 = load i64, i64* %8
%73 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %71, i64 %72)
%74 = ashr i32 %73, 1
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = sub nsw i64 %70, %75
store i64 %76, i64* %7
br label %77
77: ; preds = %58, %37
br label %78
78: ; preds = %77, %22
%79 = load i32, i32* %10
%80 = icmp ne i32 %79, 0
br i1 %80, label %81, label %86
81: ; preds = %78
%82 = load i64, i64* %7
%83 = load i64, i64* %5
%84 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %82, i64 %83)
%85 = sext i32 %84 to i64
store i64 %85, i64* %7
br label %86
86: ; preds = %81, %78
%87 = load i32, i32* %9
%88 = icmp sgt i32 %87, 0
br i1 %88, label %89, label %95
89: ; preds = %86
%90 = load i64, i64* %7
%91 = load i32, i32* %9
%92 = ashr i32 %91, 1
%93 = zext i32 %92 to i64
%94 = ashr i64 %90, %93
store i64 %94, i64* %7
br label %104
95: ; preds = %86
%96 = load i32, i32* %9
%97 = icmp eq i32 %96, -1
br i1 %97, label %98, label %103
98: ; preds = %95
%99 = load i64, i64* %7
%100 = load i64, i64* %4
%101 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %99, i64 %100)
%102 = sext i32 %101 to i64
store i64 %102, i64* %7
br label %103
103: ; preds = %98, %95
br label %104
104: ; preds = %103, %89
%105 = load i64, i64* %7
store i64 %105, i64* %2
br label %106
106: ; preds = %104, %14
%107 = load i64, i64* %2
ret i64 %107
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @inv_fast_sqrt(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i32
store i64 %0, i64* %2
%4 = bitcast i32* %3 to i8*
%5 = icmp slt i64 %0, 1
br i1 %5, label %64, label %6
6: ; preds = %1
%7 = call i32 @test_limits_and_scale(i64* %2, i32* %3)
%8 = load i32, i32* %3
%9 = icmp sgt i32 %8, 0
%10 = srem i32 %8, 2
%11 = select i1 %9, i32 %10, i32 0
%12 = sub nsw i32 %8, %11
store i32 %12, i32* %3
%13 = load i64, i64* %2
%14 = add nsw i64 %13, -1073741824
%15 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %13, i64 %14)
%16 = ashr i32 %15, 1
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = sub nsw i64 %13, %17
%19 = icmp sgt i32 %7, 1
br i1 %19, label %20, label %45
20: ; preds = %6
%21 = ashr i64 %14, 1
%22 = add nsw i64 %21, -1610612736
%23 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %14, i64 %22)
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %14, i64 %24)
%26 = ashr i32 %25, 1
%27 = sext i32 %26 to i64
%28 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %18, i64 %27)
%29 = ashr i32 %28, 1
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = sub nsw i64 %18, %30
%32 = icmp eq i32 %7, 3
br i1 %32, label %33, label %45
33: ; preds = %20
%34 = ashr i64 %27, 1
%35 = add nsw i64 %34, -1610612736
%36 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %27, i64 %35)
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %27, i64 %37)
%39 = ashr i32 %38, 1
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %31, i64 %40)
%42 = ashr i32 %41, 1
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = sub nsw i64 %31, %43
br label %45
45: ; preds = %20, %33, %6
%46 = phi i64 [ %44, %33 ], [ %31, %20 ], [ %18, %6 ]
%47 = icmp eq i32 %11, 0
br i1 %47, label %51, label %48
48: ; preds = %45
%49 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %46, i64 759250125)
%50 = sext i32 %49 to i64
br label %51
51: ; preds = %48, %45
%52 = phi i64 [ %50, %48 ], [ %46, %45 ]
%53 = load i32, i32* %3
%54 = icmp sgt i32 %53, 0
br i1 %54, label %55, label %59
55: ; preds = %51
%56 = lshr i32 %53, 1
%57 = zext i32 %56 to i64
%58 = ashr i64 %52, %57
br label %64
59: ; preds = %51
%60 = icmp eq i32 %53, -1
br i1 %60, label %61, label %64
61: ; preds = %59
%62 = call i32 @inv_q30_mult(i64 %52, i64 1518500250)
%63 = sext i32 %62 to i64
br label %64
64: ; preds = %55, %61, %59, %1
%65 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %58, %55 ], [ %63, %61 ], [ %52, %59 ]
ret i64 %65
}