#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*/ assert(int /*<<< orphan*/);
int /*<<< orphan*/ free(unsigned long long *);
unsigned long long *malloc(int);
unsigned long long possibilities(unsigned n) {
  unsigned long long *dp = malloc(sizeof(*dp) * (n + 1));
  assert(dp != NULL);
  if (n >= 0)
    dp[0] = 1;
  if (n >= 1)
    dp[1] = dp[0];
  if (n >= 2)
    dp[2] = dp[1] + dp[0];
  unsigned i;
  for (i = 3; i < n + 1; i++)
    dp[i] = dp[i - 1] + dp[i - 2] + dp[i - 3];
  unsigned long long ret = dp[n];
  free(dp);
  return ret;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<possibilities>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,%eax
shl    $0x3,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x10(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
setne  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1040 <assert@plt>
cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
jb     1179 <possibilities+0x49>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movq   $0x1,(%rax)
cmpl   $0x1,-0x4(%rbp)
jb     1192 <possibilities+0x62>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rcx,0x8(%rax)
cmpl   $0x2,-0x4(%rbp)
jb     11b3 <possibilities+0x83>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x8(%rax),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    (%rax),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rcx,0x10(%rax)
movl   $0x3,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jae    1214 <possibilities+0xe4>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x2,%ecx
mov    %ecx,%ecx
add    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x3,%ecx
mov    %ecx,%ecx
add    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11ba <possibilities+0x8a>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<possibilities>:
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
mov    %edi,%r14d
lea    0x8(,%r14,8),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbx
xor    %edi,%edi
test   %rax,%rax
setne  %dil
call   1040 <assert@plt>
movq   $0x1,(%rbx)
test   %r14d,%r14d
je     1206 <possibilities+0xd6>
movq   $0x1,0x8(%rbx)
cmp    $0x1,%r14d
je     1206 <possibilities+0xd6>
lea    0x1(%r14),%ecx
movq   $0x2,0x10(%rbx)
cmp    $0x4,%ecx
jb     1206 <possibilities+0xd6>
mov    %ecx,%r8d
mov    0x10(%rbx),%rax
add    $0xfffffffffffffffd,%r8
cmp    $0x4,%ecx
jne    11a4 <possibilities+0x74>
mov    $0x3,%edx
mov    $0x1,%ecx
jmp    11f4 <possibilities+0xc4>
mov    %r8,%r9
and    $0xfffffffffffffffe,%r9
neg    %r9
mov    $0x3,%edx
mov    $0x1,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x10(%rbx,%rdx,8),%rdi
mov    -0x8(%rbx,%rdx,8),%rcx
add    %rdi,%rax
add    %rsi,%rax
mov    %rax,(%rbx,%rdx,8)
add    %rcx,%rax
add    %rdi,%rax
mov    %rax,0x8(%rbx,%rdx,8)
lea    (%r9,%rdx,1),%rdi
add    $0x2,%rdi
add    $0x2,%rdx
mov    %rcx,%rsi
cmp    $0x3,%rdi
jne    11c0 <possibilities+0x90>
test   $0x1,%r8b
je     1206 <possibilities+0xd6>
add    -0x10(%rbx,%rdx,8),%rax
add    %rcx,%rax
mov    %rax,(%rbx,%rdx,8)
mov    %r14d,%eax
mov    (%rbx,%rax,8),%r14
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r14,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @possibilities(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i64*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i64
store i32 %0, i32* %2
%6 = load i32, i32* %2
%7 = add i32 %6, 1
%8 = zext i32 %7 to i64
%9 = mul i64 8, %8
%10 = trunc i64 %9 to i32
%11 = call i64* @malloc(i32 %10)
store i64* %11, i64** %3
%12 = load i64*, i64** %3
%13 = icmp ne i64* %12, null
%14 = zext i1 %13 to i32
%15 = call i32 @assert(i32 %14)
%16 = load i32, i32* %2
%17 = icmp uge i32 %16, 0
br i1 %17, label %18, label %21
18: ; preds = %1
%19 = load i64*, i64** %3
%20 = getelementptr inbounds i64, i64* %19, i64 0
store i64 1, i64* %20
br label %21
21: ; preds = %18, %1
%22 = load i32, i32* %2
%23 = icmp uge i32 %22, 1
br i1 %23, label %24, label %30
24: ; preds = %21
%25 = load i64*, i64** %3
%26 = getelementptr inbounds i64, i64* %25, i64 0
%27 = load i64, i64* %26
%28 = load i64*, i64** %3
%29 = getelementptr inbounds i64, i64* %28, i64 1
store i64 %27, i64* %29
br label %30
30: ; preds = %24, %21
%31 = load i32, i32* %2
%32 = icmp uge i32 %31, 2
br i1 %32, label %33, label %43
33: ; preds = %30
%34 = load i64*, i64** %3
%35 = getelementptr inbounds i64, i64* %34, i64 1
%36 = load i64, i64* %35
%37 = load i64*, i64** %3
%38 = getelementptr inbounds i64, i64* %37, i64 0
%39 = load i64, i64* %38
%40 = add i64 %36, %39
%41 = load i64*, i64** %3
%42 = getelementptr inbounds i64, i64* %41, i64 2
store i64 %40, i64* %42
br label %43
43: ; preds = %33, %30
store i32 3, i32* %4
br label %44
44: ; preds = %74, %43
%45 = load i32, i32* %4
%46 = load i32, i32* %2
%47 = add i32 %46, 1
%48 = icmp ult i32 %45, %47
br i1 %48, label %49, label %77
49: ; preds = %44
%50 = load i64*, i64** %3
%51 = load i32, i32* %4
%52 = sub i32 %51, 1
%53 = zext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i64, i64* %50, i64 %53
%55 = load i64, i64* %54
%56 = load i64*, i64** %3
%57 = load i32, i32* %4
%58 = sub i32 %57, 2
%59 = zext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i64, i64* %56, i64 %59
%61 = load i64, i64* %60
%62 = add i64 %55, %61
%63 = load i64*, i64** %3
%64 = load i32, i32* %4
%65 = sub i32 %64, 3
%66 = zext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i64, i64* %63, i64 %66
%68 = load i64, i64* %67
%69 = add i64 %62, %68
%70 = load i64*, i64** %3
%71 = load i32, i32* %4
%72 = zext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds i64, i64* %70, i64 %72
store i64 %69, i64* %73
br label %74
74: ; preds = %49
%75 = load i32, i32* %4
%76 = add i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %4
br label %44
77: ; preds = %44
%78 = load i64*, i64** %3
%79 = load i32, i32* %2
%80 = zext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i64, i64* %78, i64 %80
%82 = load i64, i64* %81
store i64 %82, i64* %5
%83 = load i64*, i64** %3
%84 = call i32 @free(i64* %83)
%85 = load i64, i64* %5
ret i64 %85
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @possibilities(i32 %0) {
%2 = add i32 %0, 1
%3 = shl i32 %2, 3
%4 = tail call i64* @malloc(i32 %3)
%5 = icmp ne i64* %4, null
%6 = zext i1 %5 to i32
%7 = tail call i32 @assert(i32 %6)
store i64 1, i64* %4
%8 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %8, label %57, label %9
9: ; preds = %1
%10 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 1
store i64 1, i64* %10
%11 = icmp eq i32 %0, 1
br i1 %11, label %57, label %12
12: ; preds = %9
%13 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 2
store i64 2, i64* %13
%14 = icmp ugt i32 %2, 3
br i1 %14, label %15, label %57
15: ; preds = %12
%16 = zext i32 %2 to i64
%17 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 2
%18 = load i64, i64* %17
%19 = add nsw i64 %16, -3
%20 = and i64 %19, 1
%21 = icmp eq i32 %2, 4
br i1 %21, label %45, label %22
22: ; preds = %15
%23 = and i64 %19, -2
br label %24
24: ; preds = %24, %22
%25 = phi i64 [ 1, %22 ], [ %38, %24 ]
%26 = phi i64 [ %18, %22 ], [ %40, %24 ]
%27 = phi i64 [ 3, %22 ], [ %42, %24 ]
%28 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %43, %24 ]
%29 = add nsw i64 %27, -2
%30 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 %29
%31 = load i64, i64* %30
%32 = add i64 %31, %26
%33 = add i64 %32, %25
%34 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 %27
store i64 %33, i64* %34
%35 = add nuw nsw i64 %27, 1
%36 = add nsw i64 %27, -1
%37 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 %36
%38 = load i64, i64* %37
%39 = add i64 %38, %33
%40 = add i64 %39, %31
%41 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 %35
store i64 %40, i64* %41
%42 = add nuw nsw i64 %27, 2
%43 = add i64 %28, 2
%44 = icmp eq i64 %43, %23
br i1 %44, label %45, label %24
45: ; preds = %24, %15
%46 = phi i64 [ 1, %15 ], [ %38, %24 ]
%47 = phi i64 [ %18, %15 ], [ %40, %24 ]
%48 = phi i64 [ 3, %15 ], [ %42, %24 ]
%49 = icmp eq i64 %20, 0
br i1 %49, label %57, label %50
50: ; preds = %45
%51 = add nsw i64 %48, -2
%52 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 %51
%53 = load i64, i64* %52
%54 = add i64 %53, %47
%55 = add i64 %54, %46
%56 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 %48
store i64 %55, i64* %56
br label %57
57: ; preds = %50, %45, %9, %1, %12
%58 = zext i32 %0 to i64
%59 = getelementptr inbounds i64, i64* %4, i64 %58
%60 = load i64, i64* %59
%61 = tail call i32 @free(i64* %4)
ret i64 %60
}