#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 */
unsigned long modmul(unsigned long, unsigned long, unsigned long,
                     unsigned long);
unsigned long modpow(unsigned long polynomial, unsigned long power,
                     unsigned long modulo, int degree) {
  unsigned long result = 1, mask = 1UL << degree;
  for (; power; power >>= 1) {
    if (power & 1)
      result = modmul(result, polynomial, modulo, mask);
    polynomial = modmul(polynomial, polynomial, modulo, mask);
  }
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<modpow>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movq   $0x1,-0x28(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
je     11a0 <modpow+0x90>
mov    -0x10(%rbp),%rax
and    $0x1,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1176 <modpow+0x66>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rcx
call   1030 <modmul@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rcx
call   1030 <modmul@plt>
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1140 <modpow+0x30>
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<modpow>:
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    $0x1,%r13d
mov    $0x1,%r15d
shl    %cl,%r15
test   %rsi,%rsi
je     117e <modpow+0x6e>
mov    %rdx,%r14
mov    %rsi,%rbx
mov    %rdi,%r12
mov    $0x1,%r13d
jmp    1163 <modpow+0x53>
xchg   %ax,%ax
mov    %r12,%rdi
mov    %r12,%rsi
mov    %r14,%rdx
mov    %r15,%rcx
call   1030 <modmul@plt>
mov    %rax,%r12
mov    %rbx,%rax
shr    %rax
cmp    $0x1,%rbx
mov    %rax,%rbx
jbe    117e <modpow+0x6e>
test   $0x1,%bl
je     1140 <modpow+0x30>
mov    %r13,%rdi
mov    %r12,%rsi
mov    %r14,%rdx
mov    %r15,%rcx
call   1030 <modmul@plt>
mov    %rax,%r13
jmp    1140 <modpow+0x30>
mov    %r13,%rax
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @modpow(i64 %0, i64 %1, i64 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32
%9 = alloca i64
%10 = alloca i64
store i64 %0, i64* %5
store i64 %1, i64* %6
store i64 %2, i64* %7
store i32 %3, i32* %8
store i64 1, i64* %9
%11 = load i32, i32* %8
%12 = zext i32 %11 to i64
%13 = shl i64 1, %12
store i64 %13, i64* %10
br label %14
14: ; preds = %33, %4
%15 = load i64, i64* %6
%16 = icmp ne i64 %15, 0
br i1 %16, label %17, label %36
17: ; preds = %14
%18 = load i64, i64* %6
%19 = and i64 %18, 1
%20 = icmp ne i64 %19, 0
br i1 %20, label %21, label %27
21: ; preds = %17
%22 = load i64, i64* %9
%23 = load i64, i64* %5
%24 = load i64, i64* %7
%25 = load i64, i64* %10
%26 = call i64 @modmul(i64 %22, i64 %23, i64 %24, i64 %25)
store i64 %26, i64* %9
br label %27
27: ; preds = %21, %17
%28 = load i64, i64* %5
%29 = load i64, i64* %5
%30 = load i64, i64* %7
%31 = load i64, i64* %10
%32 = call i64 @modmul(i64 %28, i64 %29, i64 %30, i64 %31)
store i64 %32, i64* %5
br label %33
33: ; preds = %27
%34 = load i64, i64* %6
%35 = lshr i64 %34, 1
store i64 %35, i64* %6
br label %14
36: ; preds = %14
%37 = load i64, i64* %9
ret i64 %37
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @modpow(i64 %0, i64 %1, i64 %2, i32 %3) {
%5 = zext i32 %3 to i64
%6 = shl nuw i64 1, %5
%7 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %7, label %21, label %8
8: ; preds = %4, %16
%9 = phi i64 [ %18, %16 ], [ %0, %4 ]
%10 = phi i64 [ %17, %16 ], [ 1, %4 ]
%11 = phi i64 [ %19, %16 ], [ %1, %4 ]
%12 = and i64 %11, 1
%13 = icmp eq i64 %12, 0
br i1 %13, label %16, label %14
14: ; preds = %8
%15 = tail call i64 @modmul(i64 %10, i64 %9, i64 %2, i64 %6)
br label %16
16: ; preds = %14, %8
%17 = phi i64 [ %15, %14 ], [ %10, %8 ]
%18 = tail call i64 @modmul(i64 %9, i64 %9, i64 %2, i64 %6)
%19 = lshr i64 %11, 1
%20 = icmp ult i64 %11, 2
br i1 %20, label %21, label %8
21: ; preds = %16, %4
%22 = phi i64 [ 1, %4 ], [ %17, %16 ]
ret i64 %22
}