#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 binarySearch(int *, int, int, int);
int search(int *a, int n, int key) {
  int s = 0, t = n - 1;
  while (s <= t) {
    if (a[s] < a[t])
      return binarySearch(a, s, t, key);
    int mid = s + ((t - s) >> 1);
    if (a[mid] == key)
      return mid;
    if (a[mid] < a[t]) {
      if (a[mid] < key && key <= a[t])
        return binarySearch(a, mid + 1, t, key);
      else
        t = mid - 1;
    } else {
      if (a[s] <= key && key < a[mid])
        return binarySearch(a, s, mid - 1, key);
      else
        s = mid + 1;
    }
  }
  return -1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<search>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jg     126b <search+0x15b>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1174 <search+0x64>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x1c(%rbp),%esi
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
call   1030 <binarySearch@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1272 <search+0x162>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    -0x1c(%rbp),%ecx
sar    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jne    11a4 <search+0x94>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1272 <search+0x162>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1213 <search+0x103>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1205 <search+0xf5>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     1205 <search+0xf5>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x24(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
call   1030 <binarySearch@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1272 <search+0x162>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1266 <search+0x156>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     1258 <search+0x148>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1258 <search+0x148>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x1c(%rbp),%esi
mov    -0x24(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
call   1030 <binarySearch@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1272 <search+0x162>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1266 <search+0x156>
jmp    1132 <search+0x22>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<search>:
mov    $0xffffffff,%eax
test   %esi,%esi
jle    1195 <search+0x85>
mov    %edx,%r8d
mov    %esi,%r9d
add    $0xffffffff,%r9d
xor    %esi,%esi
jmp    113a <search+0x2a>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%edx
mov    %edx,%esi
cmp    %esi,%r9d
jl     1195 <search+0x85>
movslq %esi,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%r10d
movslq %r9d,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%r11d
cmp    %r11d,%r10d
jl     119e <search+0x8e>
mov    %r9d,%edx
sub    %esi,%edx
sar    %edx
add    %esi,%edx
movslq %edx,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
cmp    %r8d,%ecx
je     1196 <search+0x86>
cmp    %r11d,%ecx
jge    1180 <search+0x70>
cmp    %r8d,%ecx
jge    1170 <search+0x60>
cmp    %r8d,%r11d
jge    1199 <search+0x89>
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,%r9d
cmp    %esi,%r9d
jge    113a <search+0x2a>
jmp    1195 <search+0x85>
nopl   (%rax)
cmp    %r8d,%r10d
jg     1130 <search+0x20>
cmp    %r8d,%ecx
jle    1130 <search+0x20>
add    $0xffffffff,%edx
mov    %r8d,%ecx
jmp    1030 <binarySearch@plt>
ret
mov    %edx,%eax
ret
add    $0x1,%edx
mov    %edx,%esi
mov    %r9d,%edx
mov    %r8d,%ecx
jmp    1030 <binarySearch@plt>

LLVM IR (-O0):
define i32 @search(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 0, i32* %8
%11 = load i32, i32* %6
%12 = sub nsw i32 %11, 1
store i32 %12, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %117, %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = load i32, i32* %9
%16 = icmp sle i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %118
17: ; preds = %13
%18 = load i32*, i32** %5
%19 = load i32, i32* %8
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = load i32*, i32** %5
%24 = load i32, i32* %9
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = icmp slt i32 %22, %27
br i1 %28, label %29, label %35
29: ; preds = %17
%30 = load i32*, i32** %5
%31 = load i32, i32* %8
%32 = load i32, i32* %9
%33 = load i32, i32* %7
%34 = call i32 @binarySearch(i32* %30, i32 %31, i32 %32, i32 %33)
store i32 %34, i32* %4
br label %119
35: ; preds = %17
%36 = load i32, i32* %8
%37 = load i32, i32* %9
%38 = load i32, i32* %8
%39 = sub nsw i32 %37, %38
%40 = ashr i32 %39, 1
%41 = add nsw i32 %36, %40
store i32 %41, i32* %10
%42 = load i32*, i32** %5
%43 = load i32, i32* %10
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = load i32, i32* %7
%48 = icmp eq i32 %46, %47
br i1 %48, label %49, label %51
49: ; preds = %35
%50 = load i32, i32* %10
store i32 %50, i32* %4
br label %119
51: ; preds = %35
%52 = load i32*, i32** %5
%53 = load i32, i32* %10
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %52, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = load i32*, i32** %5
%58 = load i32, i32* %9
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = icmp slt i32 %56, %61
br i1 %62, label %63, label %90
63: ; preds = %51
%64 = load i32*, i32** %5
%65 = load i32, i32* %10
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %64, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
%69 = load i32, i32* %7
%70 = icmp slt i32 %68, %69
br i1 %70, label %71, label %86
71: ; preds = %63
%72 = load i32, i32* %7
%73 = load i32*, i32** %5
%74 = load i32, i32* %9
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %73, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
%78 = icmp sle i32 %72, %77
br i1 %78, label %79, label %86
79: ; preds = %71
%80 = load i32*, i32** %5
%81 = load i32, i32* %10
%82 = add nsw i32 %81, 1
%83 = load i32, i32* %9
%84 = load i32, i32* %7
%85 = call i32 @binarySearch(i32* %80, i32 %82, i32 %83, i32 %84)
store i32 %85, i32* %4
br label %119
86: ; preds = %71, %63
%87 = load i32, i32* %10
%88 = sub nsw i32 %87, 1
store i32 %88, i32* %9
br label %89
89: ; preds = %86
br label %117
90: ; preds = %51
%91 = load i32*, i32** %5
%92 = load i32, i32* %8
%93 = sext i32 %92 to i64
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %91, i64 %93
%95 = load i32, i32* %94
%96 = load i32, i32* %7
%97 = icmp sle i32 %95, %96
br i1 %97, label %98, label %113
98: ; preds = %90
%99 = load i32, i32* %7
%100 = load i32*, i32** %5
%101 = load i32, i32* %10
%102 = sext i32 %101 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %100, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = icmp slt i32 %99, %104
br i1 %105, label %106, label %113
106: ; preds = %98
%107 = load i32*, i32** %5
%108 = load i32, i32* %8
%109 = load i32, i32* %10
%110 = sub nsw i32 %109, 1
%111 = load i32, i32* %7
%112 = call i32 @binarySearch(i32* %107, i32 %108, i32 %110, i32 %111)
store i32 %112, i32* %4
br label %119
113: ; preds = %98, %90
%114 = load i32, i32* %10
%115 = add nsw i32 %114, 1
store i32 %115, i32* %8
br label %116
116: ; preds = %113
br label %117
117: ; preds = %116, %89
br label %13
118: ; preds = %13
store i32 -1, i32* %4
br label %119
119: ; preds = %118, %106, %79, %49, %29
%120 = load i32, i32* %4
ret i32 %120
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @search(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp slt i32 %1, 1
br i1 %4, label %51, label %5
5: ; preds = %3
%6 = add nsw i32 %1, -1
br label %7
7: ; preds = %5, %47
%8 = phi i32 [ %49, %47 ], [ %6, %5 ]
%9 = phi i32 [ %48, %47 ], [ 0, %5 ]
%10 = sext i32 %9 to i64
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %10
%12 = load i32, i32* %11
%13 = sext i32 %8 to i64
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %13
%15 = load i32, i32* %14
%16 = icmp slt i32 %12, %15
br i1 %16, label %17, label %19
17: ; preds = %7
%18 = tail call i32 @binarySearch(i32* %0, i32 %9, i32 %8, i32 %2)
br label %51
19: ; preds = %7
%20 = sub nsw i32 %8, %9
%21 = ashr i32 %20, 1
%22 = add nsw i32 %21, %9
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = icmp eq i32 %25, %2
br i1 %26, label %51, label %27
27: ; preds = %19
%28 = icmp slt i32 %25, %15
br i1 %28, label %29, label %38
29: ; preds = %27
%30 = icmp sge i32 %25, %2
%31 = icmp slt i32 %15, %2
%32 = select i1 %30, i1 true, i1 %31
br i1 %32, label %36, label %33
33: ; preds = %29
%34 = add nsw i32 %22, 1
%35 = tail call i32 @binarySearch(i32* %0, i32 %34, i32 %8, i32 %2)
br label %51
36: ; preds = %29
%37 = add nsw i32 %22, -1
br label %47
38: ; preds = %27
%39 = icmp sle i32 %12, %2
%40 = icmp sgt i32 %25, %2
%41 = select i1 %39, i1 %40, i1 false
br i1 %41, label %42, label %45
42: ; preds = %38
%43 = add nsw i32 %22, -1
%44 = tail call i32 @binarySearch(i32* %0, i32 %9, i32 %43, i32 %2)
br label %51
45: ; preds = %38
%46 = add nsw i32 %22, 1
br label %47
47: ; preds = %36, %45
%48 = phi i32 [ %9, %36 ], [ %46, %45 ]
%49 = phi i32 [ %37, %36 ], [ %8, %45 ]
%50 = icmp slt i32 %49, %48
br i1 %50, label %51, label %7
51: ; preds = %47, %19, %3, %42, %33, %17
%52 = phi i32 [ %18, %17 ], [ %44, %42 ], [ %35, %33 ], [ -1, %3 ], [ -1, %47 ], [ %22, %19 ]
ret i32 %52
}