int grayCode(int n, int *returnSize) {
  *returnSize = 0;
  int *arr = (int *)malloc(sizeof(int));
  n = 1 << n;
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    *returnSize += 1;
    arr = (int *)realloc(arr, sizeof(int) * (*returnSize));
    arr[*returnSize - 1] = i ^ (i >> 1);
  }
  return arr;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<grayCode>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
mov    $0x4,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11b6 <grayCode+0x96>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq (%rax),%rsi
shl    $0x2,%rsi
call   1040 <realloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
xor    %eax,%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rcx),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    115b <grayCode+0x3b>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<grayCode>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,%r14
mov    %edi,%r15d
movl   $0x0,(%rsi)
mov    $0x4,%ebx
mov    $0x4,%edi
call   1030 <malloc@plt>
cmp    $0x1f,%r15d
je     1197 <grayCode+0x77>
mov    $0x1,%edx
mov    $0x1,%r12d
mov    %r15d,%ecx
shl    %cl,%r12d
cmp    $0x2,%r12d
cmovl  %edx,%r12d
xor    %r15d,%r15d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %r15,%rbp
add    $0x1,%r15
mov    %rax,%rdi
mov    %rbx,%rsi
call   1040 <realloc@plt>
mov    %ebp,%ecx
shr    %ecx
xor    %ebp,%ecx
mov    %ecx,(%rax,%rbp,4)
add    $0x4,%rbx
cmp    %r15d,%r12d
jne    1170 <grayCode+0x50>
mov    %r15d,(%r14)
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @grayCode(i32 %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i32* %1, i32** %4
%7 = load i32*, i32** %4
store i32 0, i32* %7
%8 = call i8* @malloc(i64 4)
%9 = bitcast i8* %8 to i32*
store i32* %9, i32** %5
%10 = load i32, i32* %3
%11 = shl i32 1, %10
store i32 %11, i32* %3
store i32 0, i32* %6
br label %12
12: ; preds = %38, %2
%13 = load i32, i32* %6
%14 = load i32, i32* %3
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %41
16: ; preds = %12
%17 = load i32*, i32** %4
%18 = load i32, i32* %17
%19 = add nsw i32 %18, 1
store i32 %19, i32* %17
%20 = load i32*, i32** %5
%21 = bitcast i32* %20 to i8*
%22 = load i32*, i32** %4
%23 = load i32, i32* %22
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = mul i64 4, %24
%26 = call i8* @realloc(i8* %21, i64 %25)
%27 = bitcast i8* %26 to i32*
store i32* %27, i32** %5
%28 = load i32, i32* %6
%29 = load i32, i32* %6
%30 = ashr i32 %29, 1
%31 = xor i32 %28, %30
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32*, i32** %4
%34 = load i32, i32* %33
%35 = sub nsw i32 %34, 1
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %36
store i32 %31, i32* %37
br label %38
38: ; preds = %16
%39 = load i32, i32* %6
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %6
br label %12
41: ; preds = %12
%42 = load i32*, i32** %5
%43 = ptrtoint i32* %42 to i32
ret i32 %43
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @grayCode(i32 %0, i32* nocapture %1) {
store i32 0, i32* %1
%3 = tail call dereferenceable_or_null(4) i8* @malloc(i64 4)
%4 = icmp eq i32 %0, 31
br i1 %4, label %10, label %5
5: ; preds = %2
%6 = shl nuw nsw i32 1, %0
%7 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %6, i32 1)
br label %14
8: ; preds = %14
%9 = trunc i64 %18 to i32
store i32 %9, i32* %1
br label %10
10: ; preds = %8, %2
%11 = phi i8* [ %20, %8 ], [ %3, %2 ]
%12 = ptrtoint i8* %11 to i64
%13 = trunc i64 %12 to i32
ret i32 %13
14: ; preds = %5, %14
%15 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %18, %14 ]
%16 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %25, %14 ]
%17 = phi i8* [ %3, %5 ], [ %20, %14 ]
%18 = add nuw nsw i64 %15, 1
%19 = shl nsw i64 %18, 2
%20 = tail call i8* @realloc(i8* %17, i64 %19)
%21 = bitcast i8* %20 to i32*
%22 = lshr i32 %16, 1
%23 = xor i32 %22, %16
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %15
store i32 %23, i32* %24
%25 = add nuw nsw i32 %16, 1
%26 = icmp eq i32 %25, %7
br i1 %26, label %8, label %14
}