int get_num_in_zone(int i, int j, int k, int n, int N, int M) {
  if (n < 0)
    return -1;
  if (n > N - 1)
    return -1;
  if (k < 0)
    return -1;
  if (k > N * M - 1)
    return -1;
  if (k < n * M - 1)
    return -1;
  if (k > (n + 1) * M)
    return -1;
  int low_layer_size = -1;
  if (n == 0)
    low_layer_size = 0;
  else
    low_layer_size = (n * M - 1) * (N * M) * (N * M);
  return (k * (N * M) * (N * M) + j * (N * M) + i) - low_layer_size + 1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<get_num_in_zone>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    %r8d,-0x18(%rbp)
mov    %r9d,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jge    112e <get_num_in_zone+0x2e>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1234 <get_num_in_zone+0x134>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jle    114b <get_num_in_zone+0x4b>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1234 <get_num_in_zone+0x134>
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
jge    1161 <get_num_in_zone+0x61>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1234 <get_num_in_zone+0x134>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jle    1182 <get_num_in_zone+0x82>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1234 <get_num_in_zone+0x134>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11a3 <get_num_in_zone+0xa3>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1234 <get_num_in_zone+0x134>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jle    11c4 <get_num_in_zone+0xc4>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1234 <get_num_in_zone+0x134>
movl   $0xffffffff,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jne    11e1 <get_num_in_zone+0xe1>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
jmp    1202 <get_num_in_zone+0x102>
mov    -0x14(%rbp),%eax
imul   -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%edx
imul   -0x1c(%rbp),%edx
imul   %edx,%ecx
add    %ecx,%eax
add    -0x8(%rbp),%eax
sub    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<get_num_in_zone>:
mov    %ecx,%eax
or     %edx,%eax
mov    $0xffffffff,%eax
js     1159 <get_num_in_zone+0x59>
cmp    %ecx,%r8d
jle    1159 <get_num_in_zone+0x59>
imul   %r9d,%r8d
cmp    %edx,%r8d
jle    1159 <get_num_in_zone+0x59>
mov    %r9d,%r10d
imul   %ecx,%r10d
add    $0xffffffff,%r10d
cmp    %edx,%r10d
jg     1159 <get_num_in_zone+0x59>
lea    0x1(%rcx),%r11d
imul   %r9d,%r11d
cmp    %edx,%r11d
jl     1159 <get_num_in_zone+0x59>
mov    %r8d,%eax
imul   %r8d,%eax
imul   %r10d,%eax
test   %ecx,%ecx
cmove  %ecx,%eax
imul   %r8d,%edx
add    %esi,%edx
imul   %r8d,%edx
add    %edx,%edi
sub    %eax,%edi
add    $0x1,%edi
mov    %edi,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @get_num_in_zone(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
store i32 %0, i32* %8
store i32 %1, i32* %9
store i32 %2, i32* %10
store i32 %3, i32* %11
store i32 %4, i32* %12
store i32 %5, i32* %13
%15 = load i32, i32* %11
%16 = icmp slt i32 %15, 0
br i1 %16, label %17, label %18
17: ; preds = %6
store i32 -1, i32* %7
br label %90
18: ; preds = %6
%19 = load i32, i32* %11
%20 = load i32, i32* %12
%21 = sub nsw i32 %20, 1
%22 = icmp sgt i32 %19, %21
br i1 %22, label %23, label %24
23: ; preds = %18
store i32 -1, i32* %7
br label %90
24: ; preds = %18
%25 = load i32, i32* %10
%26 = icmp slt i32 %25, 0
br i1 %26, label %27, label %28
27: ; preds = %24
store i32 -1, i32* %7
br label %90
28: ; preds = %24
%29 = load i32, i32* %10
%30 = load i32, i32* %12
%31 = load i32, i32* %13
%32 = mul nsw i32 %30, %31
%33 = sub nsw i32 %32, 1
%34 = icmp sgt i32 %29, %33
br i1 %34, label %35, label %36
35: ; preds = %28
store i32 -1, i32* %7
br label %90
36: ; preds = %28
%37 = load i32, i32* %10
%38 = load i32, i32* %11
%39 = load i32, i32* %13
%40 = mul nsw i32 %38, %39
%41 = sub nsw i32 %40, 1
%42 = icmp slt i32 %37, %41
br i1 %42, label %43, label %44
43: ; preds = %36
store i32 -1, i32* %7
br label %90
44: ; preds = %36
%45 = load i32, i32* %10
%46 = load i32, i32* %11
%47 = add nsw i32 %46, 1
%48 = load i32, i32* %13
%49 = mul nsw i32 %47, %48
%50 = icmp sgt i32 %45, %49
br i1 %50, label %51, label %52
51: ; preds = %44
store i32 -1, i32* %7
br label %90
52: ; preds = %44
store i32 -1, i32* %14
%53 = load i32, i32* %11
%54 = icmp eq i32 %53, 0
br i1 %54, label %55, label %56
55: ; preds = %52
store i32 0, i32* %14
br label %69
56: ; preds = %52
%57 = load i32, i32* %11
%58 = load i32, i32* %13
%59 = mul nsw i32 %57, %58
%60 = sub nsw i32 %59, 1
%61 = load i32, i32* %12
%62 = load i32, i32* %13
%63 = mul nsw i32 %61, %62
%64 = mul nsw i32 %60, %63
%65 = load i32, i32* %12
%66 = load i32, i32* %13
%67 = mul nsw i32 %65, %66
%68 = mul nsw i32 %64, %67
store i32 %68, i32* %14
br label %69
69: ; preds = %56, %55
%70 = load i32, i32* %10
%71 = load i32, i32* %12
%72 = load i32, i32* %13
%73 = mul nsw i32 %71, %72
%74 = mul nsw i32 %70, %73
%75 = load i32, i32* %12
%76 = load i32, i32* %13
%77 = mul nsw i32 %75, %76
%78 = mul nsw i32 %74, %77
%79 = load i32, i32* %9
%80 = load i32, i32* %12
%81 = load i32, i32* %13
%82 = mul nsw i32 %80, %81
%83 = mul nsw i32 %79, %82
%84 = add nsw i32 %78, %83
%85 = load i32, i32* %8
%86 = add nsw i32 %84, %85
%87 = load i32, i32* %14
%88 = sub nsw i32 %86, %87
%89 = add nsw i32 %88, 1
store i32 %89, i32* %7
br label %90
90: ; preds = %69, %51, %43, %35, %27, %23, %17
%91 = load i32, i32* %7
ret i32 %91
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @get_num_in_zone(i32 %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4, i32 %5) {
%7 = icmp sle i32 %4, %3
%8 = or i32 %3, %2
%9 = icmp slt i32 %8, 0
%10 = or i1 %9, %7
br i1 %10, label %33, label %11
11: ; preds = %6
%12 = mul nsw i32 %5, %4
%13 = icmp sgt i32 %12, %2
br i1 %13, label %14, label %33
14: ; preds = %11
%15 = mul nsw i32 %5, %3
%16 = add nsw i32 %15, -1
%17 = icmp sgt i32 %16, %2
br i1 %17, label %33, label %18
18: ; preds = %14
%19 = add nsw i32 %3, 1
%20 = mul nsw i32 %19, %5
%21 = icmp slt i32 %20, %2
br i1 %21, label %33, label %22
22: ; preds = %18
%23 = icmp eq i32 %3, 0
%24 = mul i32 %12, %12
%25 = mul i32 %24, %16
%26 = select i1 %23, i32 0, i32 %25
%27 = mul nsw i32 %12, %2
%28 = add i32 %27, %1
%29 = mul i32 %28, %12
%30 = add i32 %0, 1
%31 = add i32 %30, %29
%32 = sub i32 %31, %26
br label %33
33: ; preds = %18, %14, %11, %6, %22
%34 = phi i32 [ %32, %22 ], [ -1, %6 ], [ -1, %11 ], [ -1, %14 ], [ -1, %18 ]
ret i32 %34
}