#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 */
scalar_t__ malloc(int);
int *countBits(int num, int *returnSize) {
  *returnSize = ++num;
  int *result = (int *)malloc(num * sizeof(int));
  result[0] = 0;
  for (int i = 1; i < num; i++) {
    if (i % 2 == 1)
      result[i] = result[i - 1] + 1;
    else
      result[i] = result[i / 2];
  }
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countBits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x4(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
movslq -0x4(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movl   $0x0,(%rax)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11d2 <countBits+0xc2>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x1,%edx
jne    1195 <countBits+0x85>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11bf <countBits+0xaf>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11c4 <countBits+0xb4>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1152 <countBits+0x42>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countBits>:
push   %rbp
push   %rbx
push   %rax
mov    %edi,%ebx
lea    0x1(%rbx),%ebp
mov    %ebp,(%rsi)
lea    0x4(,%rbx,4),%edi
call   1030 <malloc@plt>
movl   $0x0,(%rax)
test   %ebx,%ebx
jle    11a5 <countBits+0x95>
mov    %ebp,%edx
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
cmp    $0x2,%ebp
jne    1144 <countBits+0x34>
mov    $0x1,%ecx
xor    %esi,%esi
jmp    118b <countBits+0x7b>
mov    %rdx,%rdi
and    $0xfffffffffffffffe,%rdi
neg    %rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x1,%ebx
mov    $0x1,%ecx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%esi
mov    %esi,(%rax,%rcx,4)
mov    %ebx,%esi
and    $0x7fffffff,%esi
mov    (%rax,%rsi,4),%esi
mov    %esi,0x4(%rax,%rcx,4)
add    $0x1,%rbx
lea    (%rdi,%rcx,1),%rbp
add    $0x2,%rbp
add    $0x2,%rcx
cmp    $0x1,%rbp
jne    1160 <countBits+0x50>
test   $0x1,%dl
je     11a5 <countBits+0x95>
test   $0x1,%cl
jne    119f <countBits+0x8f>
mov    %ecx,%edx
and    $0xfffffffe,%edx
mov    (%rax,%rdx,2),%esi
jmp    11a2 <countBits+0x92>
add    $0x1,%esi
mov    %esi,(%rax,%rcx,4)
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @countBits(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* %3
%8 = add nsw i32 %7, 1
store i32 %8, i32* %3
%9 = load i32*, i32** %4
store i32 %8, i32* %9
%10 = load i32, i32* %3
%11 = sext i32 %10 to i64
%12 = mul i64 %11, 4
%13 = trunc i64 %12 to i32
%14 = call i64 @malloc(i32 %13)
%15 = inttoptr i64 %14 to i32*
store i32* %15, i32** %5
%16 = load i32*, i32** %5
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 0
store i32 0, i32* %17
store i32 1, i32* %6
br label %18
18: ; preds = %50, %2
%19 = load i32, i32* %6
%20 = load i32, i32* %3
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %53
22: ; preds = %18
%23 = load i32, i32* %6
%24 = srem i32 %23, 2
%25 = icmp eq i32 %24, 1
br i1 %25, label %26, label %38
26: ; preds = %22
%27 = load i32*, i32** %5
%28 = load i32, i32* %6
%29 = sub nsw i32 %28, 1
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = add nsw i32 %32, 1
%34 = load i32*, i32** %5
%35 = load i32, i32* %6
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
store i32 %33, i32* %37
br label %49
38: ; preds = %22
%39 = load i32*, i32** %5
%40 = load i32, i32* %6
%41 = sdiv i32 %40, 2
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = load i32*, i32** %5
%46 = load i32, i32* %6
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
store i32 %44, i32* %48
br label %49
49: ; preds = %38, %26
br label %50
50: ; preds = %49
%51 = load i32, i32* %6
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %6
br label %18
53: ; preds = %18
%54 = load i32*, i32** %5
ret i32* %54
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @countBits(i32 %0, i32* nocapture writeonly %1) {
%3 = add i32 %0, 1
store i32 %3, i32* %1
%4 = shl i32 %3, 2
%5 = tail call i64 @malloc(i32 %4)
%6 = inttoptr i64 %5 to i32*
store i32 0, i32* %6
%7 = icmp slt i32 %0, 1
br i1 %7, label %32, label %8
8: ; preds = %2
%9 = zext i32 %3 to i64
%10 = add nsw i64 %9, -1
%11 = and i64 %10, 1
%12 = icmp eq i32 %3, 2
br i1 %12, label %15, label %13
13: ; preds = %8
%14 = and i64 %10, -2
br label %33
15: ; preds = %33, %8
%16 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %43, %33 ]
%17 = phi i64 [ 1, %8 ], [ %45, %33 ]
%18 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %18, label %32, label %19
19: ; preds = %15
%20 = and i64 %17, 1
%21 = icmp eq i64 %20, 0
br i1 %21, label %24, label %22
22: ; preds = %19
%23 = add nsw i32 %16, 1
br label %29
24: ; preds = %19
%25 = lshr i64 %17, 1
%26 = and i64 %25, 2147483647
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
br label %29
29: ; preds = %24, %22
%30 = phi i32 [ %28, %24 ], [ %23, %22 ]
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %17
store i32 %30, i32* %31
br label %32
32: ; preds = %29, %15, %2
ret i32* %6
33: ; preds = %33, %13
%34 = phi i32 [ 0, %13 ], [ %43, %33 ]
%35 = phi i64 [ 1, %13 ], [ %45, %33 ]
%36 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %46, %33 ]
%37 = add nsw i32 %34, 1
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %35
store i32 %37, i32* %38
%39 = add nuw nsw i64 %35, 1
%40 = lshr i64 %39, 1
%41 = and i64 %40, 2147483647
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %39
store i32 %43, i32* %44
%45 = add nuw nsw i64 %35, 2
%46 = add i64 %36, 2
%47 = icmp eq i64 %46, %14
br i1 %47, label %15, label %33
}