#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 */
long ceil(long);
int /*<<< orphan*/ isSquare(long);
long pow(long, int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, ...);
long sqrt(long);
int fermat(long n) {
  long x = ceil(sqrt(n));
  long r = pow(x, 2) - n;
  while (!isSquare(r)) {
    r += 2 * x + 1;
    x++;
  }
  printf("Square: %lu \n", r);
  long y = sqrt(r);
  int a = x + y;
  int b = x - y;
  printf("a: %i, b: %i \n", a, b);
  if (a * b != n)
    printf("Well, shit. \n");
  if (a > b)
    return a;
  else
    return b;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fermat>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1070 <sqrt@plt>
mov    %rax,%rdi
call   1030 <ceil@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
mov    $0x2,%esi
call   1050 <pow@plt>
sub    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1060 <isSquare@plt>
cmp    $0x0,%eax
setne  %al
xor    $0xff,%al
test   $0x1,%al
jne    11a5 <fermat+0x55>
jmp    11ca <fermat+0x7a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x1,%rax
add    $0x1,%rax
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    1187 <fermat+0x37>
mov    -0x20(%rbp),%rsi
lea    0xe2b(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1070 <sqrt@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    -0x28(%rbp),%rax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
sub    -0x28(%rbp),%rax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%esi
mov    -0x30(%rbp),%edx
lea    0xe02(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
imul   -0x30(%rbp),%eax
cltq
cmp    -0x10(%rbp),%rax
je     1234 <fermat+0xe4>
lea    0xdf0(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x30(%rbp),%eax
jle    124b <fermat+0xfb>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1251 <fermat+0x101>
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fermat>:
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rdi,%r14
call   1080 <sqrt@plt>
mov    %rax,%rdi
call   1040 <ceil@plt>
mov    %rax,%r15
mov    %rax,%rdi
mov    $0x2,%esi
call   1060 <pow@plt>
mov    %rax,%r12
sub    %r14,%r12
mov    %r12,%rdi
call   1070 <isSquare@plt>
test   %eax,%eax
jne    11bb <fermat+0x5b>
mov    %r15,%rbx
add    %r15,%rbx
add    %rbx,%r12
add    $0x1,%r12
add    $0x1,%r15
mov    %r12,%rdi
call   1070 <isSquare@plt>
add    $0x2,%rbx
test   %eax,%eax
je     11a0 <fermat+0x40>
lea    0xe3e(%rip),%rdi
mov    %r12,%rsi
xor    %eax,%eax
call   1050 <printf@plt>
mov    %r12,%rdi
call   1080 <sqrt@plt>
lea    (%rax,%r15,1),%ebx
sub    %eax,%r15d
lea    0xe2c(%rip),%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r15d,%edx
xor    %eax,%eax
call   1050 <printf@plt>
mov    %r15d,%eax
imul   %ebx,%eax
cltq
cmp    %r14,%rax
je     1207 <fermat+0xa7>
lea    0xe1b(%rip),%rdi
call   1030 <puts@plt>
cmp    %r15d,%ebx
cmovg  %ebx,%r15d
mov    %r15d,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [14 x i8] c"Square: %lu \0A\00"
@.str.1 = [15 x i8] c"a: %i, b: %i \0A\00"
@.str.2 = [14 x i8] c"Well, shit. \0A\00"
define i32 @fermat(i64 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i64 %0, i64* %3
%9 = load i64, i64* %3
%10 = call i64 @sqrt(i64 %9)
%11 = call i64 @ceil(i64 %10)
store i64 %11, i64* %4
%12 = load i64, i64* %4
%13 = call i64 @pow(i64 %12, i32 2)
%14 = load i64, i64* %3
%15 = sub nsw i64 %13, %14
store i64 %15, i64* %5
br label %16
16: ; preds = %21, %1
%17 = load i64, i64* %5
%18 = call i32 @isSquare(i64 %17)
%19 = icmp ne i32 %18, 0
%20 = xor i1 %19, true
br i1 %20, label %21, label %29
21: ; preds = %16
%22 = load i64, i64* %4
%23 = mul nsw i64 2, %22
%24 = add nsw i64 %23, 1
%25 = load i64, i64* %5
%26 = add nsw i64 %25, %24
store i64 %26, i64* %5
%27 = load i64, i64* %4
%28 = add nsw i64 %27, 1
store i64 %28, i64* %4
br label %16
29: ; preds = %16
%30 = load i64, i64* %5
%31 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([14 x i8], [14 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i64 %30)
%32 = load i64, i64* %5
%33 = call i64 @sqrt(i64 %32)
store i64 %33, i64* %6
%34 = load i64, i64* %4
%35 = load i64, i64* %6
%36 = add nsw i64 %34, %35
%37 = trunc i64 %36 to i32
store i32 %37, i32* %7
%38 = load i64, i64* %4
%39 = load i64, i64* %6
%40 = sub nsw i64 %38, %39
%41 = trunc i64 %40 to i32
store i32 %41, i32* %8
%42 = load i32, i32* %7
%43 = load i32, i32* %8
%44 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([15 x i8], [15 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %42, i32 %43)
%45 = load i32, i32* %7
%46 = load i32, i32* %8
%47 = mul nsw i32 %45, %46
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = load i64, i64* %3
%50 = icmp ne i64 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %53
51: ; preds = %29
%52 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([14 x i8], [14 x i8]* @.str.2, i64 0, i64 0))
br label %53
53: ; preds = %51, %29
%54 = load i32, i32* %7
%55 = load i32, i32* %8
%56 = icmp sgt i32 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %59
57: ; preds = %53
%58 = load i32, i32* %7
store i32 %58, i32* %2
br label %61
59: ; preds = %53
%60 = load i32, i32* %8
store i32 %60, i32* %2
br label %61
61: ; preds = %59, %57
%62 = load i32, i32* %2
ret i32 %62
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [14 x i8] c"Square: %lu \0A\00"
@.str.1 = [15 x i8] c"a: %i, b: %i \0A\00"
@str = [13 x i8] c"Well, shit. \00"
define i32 @fermat(i64 %0) {
%2 = tail call i64 @sqrt(i64 %0)
%3 = tail call i64 @ceil(i64 %2)
%4 = tail call i64 @pow(i64 %3, i32 2)
%5 = sub nsw i64 %4, %0
%6 = tail call i32 @isSquare(i64 %5)
%7 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %7, label %8, label %17
8: ; preds = %1, %8
%9 = phi i64 [ %14, %8 ], [ %3, %1 ]
%10 = phi i64 [ %13, %8 ], [ %5, %1 ]
%11 = shl nsw i64 %9, 1
%12 = add i64 %10, 1
%13 = add i64 %12, %11
%14 = add nsw i64 %9, 1
%15 = tail call i32 @isSquare(i64 %13)
%16 = icmp eq i32 %15, 0
br i1 %16, label %8, label %17
17: ; preds = %8, %1
%18 = phi i64 [ %5, %1 ], [ %13, %8 ]
%19 = phi i64 [ %3, %1 ], [ %14, %8 ]
%20 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([14 x i8], [14 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i64 %18)
%21 = tail call i64 @sqrt(i64 %18)
%22 = add nsw i64 %21, %19
%23 = trunc i64 %22 to i32
%24 = sub nsw i64 %19, %21
%25 = trunc i64 %24 to i32
%26 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([15 x i8], [15 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %23, i32 %25)
%27 = shl i64 %24, 32
%28 = mul i64 %27, %22
%29 = ashr exact i64 %28, 32
%30 = icmp eq i64 %29, %0
br i1 %30, label %33, label %31
31: ; preds = %17
%32 = tail call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([13 x i8], [13 x i8]* @str, i64 0, i64 0))
br label %33
33: ; preds = %31, %17
%34 = icmp sgt i32 %23, %25
%35 = select i1 %34, i32 %23, i32 %25
ret i32 %35
}