#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*/ printf(char *, int);
int main(void) {
  int cache[1000000] = {0};
  int maxstart;
  int maxchain = 0;
  int i;
  for (i = 1; i < 1000000; ++i) {
    unsigned long long a = i;
    int chain = 1;
    while (a > 1) {
      if (a < 1000000 && cache[a]) {
        chain += cache[a] - 1;
        break;
      }
      a = a & 1 ? a * 3 + 1 : a >> 1;
      ++chain;
    }
    if (i < 1000000)
      cache[i] = chain;
    if (chain > maxchain) {
      maxstart = i;
      maxchain = chain;
    }
  }
  printf("%d\n", maxstart);
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x3d0940,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
lea    -0x3d0910(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x3d0900,%edx
call   1040 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x3d0918(%rbp)
movl   $0x1,-0x3d091c(%rbp)
cmpl   $0xf4240,-0x3d091c(%rbp)
jge    129f <main+0x17f>
movslq -0x3d091c(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x3d0928(%rbp)
movl   $0x1,-0x3d092c(%rbp)
cmpq   $0x1,-0x3d0928(%rbp)
01
jbe    1238 <main+0x118>
cmpq   $0xf4240,-0x3d0928(%rbp)
jae    11d7 <main+0xb7>
mov    -0x3d0928(%rbp),%rax
cmpl   $0x0,-0x3d0910(%rbp,%rax,4)
je     11d7 <main+0xb7>
mov    -0x3d0928(%rbp),%rax
mov    -0x3d0910(%rbp,%rax,4),%eax
sub    $0x1,%eax
add    -0x3d092c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3d092c(%rbp)
jmp    1238 <main+0x118>
mov    -0x3d0928(%rbp),%rax
and    $0x1,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1204 <main+0xe4>
imul   $0x3,-0x3d0928(%rbp),%rax
03
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x3d0938(%rbp)
jmp    1216 <main+0xf6>
mov    -0x3d0928(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x3d0938(%rbp)
mov    -0x3d0938(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x3d0928(%rbp)
mov    -0x3d092c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3d092c(%rbp)
jmp    1181 <main+0x61>
cmpl   $0xf4240,-0x3d091c(%rbp)
jge    125c <main+0x13c>
mov    -0x3d092c(%rbp),%ecx
movslq -0x3d091c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x3d0910(%rbp,%rax,4)
mov    -0x3d092c(%rbp),%eax
cmp    -0x3d0918(%rbp),%eax
jle    1286 <main+0x166>
mov    -0x3d091c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3d0914(%rbp)
mov    -0x3d092c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3d0918(%rbp)
jmp    128b <main+0x16b>
mov    -0x3d091c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3d091c(%rbp)
jmp    1159 <main+0x39>
mov    -0x3d0914(%rbp),%esi
lea    0xd54(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x3d0940,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %rbx
sub    $0x3d0900,%rsp
mov    %rsp,%rdi
xor    %ebx,%ebx
mov    $0x3d0900,%edx
xor    %esi,%esi
call   1040 <memset@plt>
mov    $0x1,%eax
jmp    115a <main+0x3a>
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,(%rsp,%rax,4)
cmp    %ebx,%ecx
cmovg  %eax,%esi
cmovg  %ecx,%ebx
add    $0x1,%rax
cmp    $0xf4240,%rax
je     119f <main+0x7f>
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x2,%rax
jb     1143 <main+0x23>
xor    %ecx,%ecx
mov    %rax,%rdx
jmp    118b <main+0x6b>
nopl   0x0(%rax)
mov    %rdx,%rdi
shr    %rdi
test   $0x1,%dl
lea    0x1(%rdx,%rdx,2),%rdx
cmove  %rdi,%rdx
add    $0x1,%ecx
cmp    $0x1,%rdx
jbe    1140 <main+0x20>
cmp    $0xf423f,%rdx
ja     1170 <main+0x50>
mov    (%rsp,%rdx,4),%edi
test   %edi,%edi
je     1170 <main+0x50>
add    %edi,%ecx
jmp    1143 <main+0x23>
lea    0xe5a(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x3d0900,%rsp
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [4 x i8] c"%d\0A\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca i32
%2 = alloca [1000000 x i32]
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i64
%7 = alloca i32
store i32 0, i32* %1
%8 = bitcast [1000000 x i32]* %2 to i8*
store i32 0, i32* %4
store i32 1, i32* %5
br label %9
9: ; preds = %64, %0
%10 = load i32, i32* %5
%11 = icmp slt i32 %10, 1000000
br i1 %11, label %12, label %67
12: ; preds = %9
%13 = load i32, i32* %5
%14 = sext i32 %13 to i64
store i64 %14, i64* %6
store i32 1, i32* %7
br label %15
15: ; preds = %44, %12
%16 = load i64, i64* %6
%17 = icmp ugt i64 %16, 1
br i1 %17, label %18, label %48
18: ; preds = %15
%19 = load i64, i64* %6
%20 = icmp ult i64 %19, 1000000
br i1 %20, label %21, label %33
21: ; preds = %18
%22 = load i64, i64* %6
%23 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %2, i64 0, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = icmp ne i32 %24, 0
br i1 %25, label %26, label %33
26: ; preds = %21
%27 = load i64, i64* %6
%28 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %2, i64 0, i64 %27
%29 = load i32, i32* %28
%30 = sub nsw i32 %29, 1
%31 = load i32, i32* %7
%32 = add nsw i32 %31, %30
store i32 %32, i32* %7
br label %48
33: ; preds = %21, %18
%34 = load i64, i64* %6
%35 = and i64 %34, 1
%36 = icmp ne i64 %35, 0
br i1 %36, label %37, label %41
37: ; preds = %33
%38 = load i64, i64* %6
%39 = mul i64 %38, 3
%40 = add i64 %39, 1
br label %44
41: ; preds = %33
%42 = load i64, i64* %6
%43 = lshr i64 %42, 1
br label %44
44: ; preds = %41, %37
%45 = phi i64 [ %40, %37 ], [ %43, %41 ]
store i64 %45, i64* %6
%46 = load i32, i32* %7
%47 = add nsw i32 %46, 1
store i32 %47, i32* %7
br label %15
48: ; preds = %26, %15
%49 = load i32, i32* %5
%50 = icmp slt i32 %49, 1000000
br i1 %50, label %51, label %56
51: ; preds = %48
%52 = load i32, i32* %7
%53 = load i32, i32* %5
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %2, i64 0, i64 %54
store i32 %52, i32* %55
br label %56
56: ; preds = %51, %48
%57 = load i32, i32* %7
%58 = load i32, i32* %4
%59 = icmp sgt i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %63
60: ; preds = %56
%61 = load i32, i32* %5
store i32 %61, i32* %3
%62 = load i32, i32* %7
store i32 %62, i32* %4
br label %63
63: ; preds = %60, %56
br label %64
64: ; preds = %63
%65 = load i32, i32* %5
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %5
br label %9
67: ; preds = %9
%68 = load i32, i32* %3
%69 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %68)
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [4 x i8] c"%d\0A\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca [1000000 x i32]
%2 = bitcast [1000000 x i32]* %1 to i8*
br label %3
3: ; preds = %0, %28
%4 = phi i64 [ 1, %0 ], [ %35, %28 ]
%5 = phi i32 [ 0, %0 ], [ %34, %28 ]
%6 = phi i32 [ undef, %0 ], [ %33, %28 ]
%7 = icmp ugt i64 %4, 1
br i1 %7, label %8, label %28
8: ; preds = %3, %19
%9 = phi i32 [ %26, %19 ], [ 1, %3 ]
%10 = phi i64 [ %25, %19 ], [ %4, %3 ]
%11 = icmp ult i64 %10, 1000000
br i1 %11, label %12, label %19
12: ; preds = %8
%13 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %1, i64 0, i64 %10
%14 = load i32, i32* %13
%15 = icmp eq i32 %14, 0
br i1 %15, label %19, label %16
16: ; preds = %12
%17 = add nsw i32 %9, -1
%18 = add i32 %17, %14
br label %28
19: ; preds = %12, %8
%20 = and i64 %10, 1
%21 = icmp eq i64 %20, 0
%22 = mul i64 %10, 3
%23 = add i64 %22, 1
%24 = lshr i64 %10, 1
%25 = select i1 %21, i64 %24, i64 %23
%26 = add nuw nsw i32 %9, 1
%27 = icmp ugt i64 %25, 1
br i1 %27, label %8, label %28
28: ; preds = %19, %3, %16
%29 = phi i32 [ %18, %16 ], [ 1, %3 ], [ %26, %19 ]
%30 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %1, i64 0, i64 %4
store i32 %29, i32* %30
%31 = icmp sgt i32 %29, %5
%32 = trunc i64 %4 to i32
%33 = select i1 %31, i32 %32, i32 %6
%34 = select i1 %31, i32 %29, i32 %5
%35 = add nuw nsw i64 %4, 1
%36 = icmp eq i64 %35, 1000000
br i1 %36, label %37, label %3
37: ; preds = %28
%38 = tail call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %33)
ret i32 0
}