#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 */
typedef int /*<<< orphan*/ arr;

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ ergodic(int *, int);
int /*<<< orphan*/ exchange(int *, int, int);
int main(int argc, char **argv) {
  int arr[] = {3, 2, 1, 2, 5, 5, 6, 4, 3, 2, 3, 4, 5};
  int n = sizeof(arr) / sizeof(int);
  ergodic(arr, n);
  int step = n / 2;
  while (step != 0) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
      for (int j = 0; j < n - step; j = j + step) {
        if (arr[i] < arr[j]) {
          exchange(arr, i, j);
        }
      }
    }
    step = step / 2;
  }
  ergodic(arr, n);
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
lea    -0x50(%rbp),%rdi
lea    0xeaf(%rip),%rsi
mov    $0x34,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
movl   $0xd,-0x54(%rbp)
lea    -0x50(%rbp),%rdi
mov    -0x54(%rbp),%esi
call   1030 <ergodic@plt>
mov    -0x54(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x58(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x58(%rbp)
je     120f <main+0xdf>
movl   $0x0,-0x5c(%rbp)
mov    -0x5c(%rbp),%eax
cmp    -0x54(%rbp),%eax
jge    11fc <main+0xcc>
movl   $0x0,-0x60(%rbp)
mov    -0x60(%rbp),%eax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
sub    -0x58(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11e9 <main+0xb9>
movslq -0x5c(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp,%rax,4),%eax
movslq -0x60(%rbp),%rcx
cmp    -0x50(%rbp,%rcx,4),%eax
jge    11d6 <main+0xa6>
lea    -0x50(%rbp),%rdi
mov    -0x5c(%rbp),%esi
mov    -0x60(%rbp),%edx
call   1050 <exchange@plt>
jmp    11db <main+0xab>
mov    -0x60(%rbp),%eax
add    -0x58(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x60(%rbp)
jmp    11a0 <main+0x70>
jmp    11ee <main+0xbe>
mov    -0x5c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
jmp    118d <main+0x5d>
mov    -0x58(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x58(%rbp)
jmp    117c <main+0x4c>
lea    -0x50(%rbp),%rdi
mov    -0x54(%rbp),%esi
call   1030 <ergodic@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x38,%rsp
mov    0xf03(%rip),%eax
mov    %eax,0x30(%rsp)
movaps 0xee8(%rip),%xmm0
movaps %xmm0,0x20(%rsp)
movaps 0xecc(%rip),%xmm0
movaps %xmm0,0x10(%rsp)
movaps 0xeb0(%rip),%xmm0
movaps %xmm0,(%rsp)
mov    %rsp,%r14
mov    %r14,%rdi
mov    $0xd,%esi
call   1030 <ergodic@plt>
xor    %ebx,%ebx
jmp    117a <main+0x5a>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%rbx
cmp    $0xd,%rbx
je     11a8 <main+0x88>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    (%rsp),%eax
jge    1191 <main+0x71>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
xor    %edx,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x18(%rsp),%eax
jge    1170 <main+0x50>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x6,%edx
call   1040 <exchange@plt>
jmp    1170 <main+0x50>
xor    %ebx,%ebx
mov    %rsp,%r14
jmp    11ba <main+0x9a>
nop
add    $0x1,%rbx
cmp    $0xd,%rbx
je     1239 <main+0x119>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    (%rsp),%eax
jl     11e0 <main+0xc0>
cmp    0xc(%rsp),%eax
jl     11f5 <main+0xd5>
cmp    0x18(%rsp),%eax
jl     120d <main+0xed>
cmp    0x24(%rsp),%eax
jge    11b0 <main+0x90>
jmp    1225 <main+0x105>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
xor    %edx,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0xc(%rsp),%eax
jge    11c8 <main+0xa8>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x3,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x18(%rsp),%eax
jge    11ce <main+0xae>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x6,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x24(%rsp),%eax
jge    11b0 <main+0x90>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x9,%edx
call   1040 <exchange@plt>
jmp    11b0 <main+0x90>
xor    %ebx,%ebx
mov    %rsp,%r14
jmp    124e <main+0x12e>
add    $0x1,%rbx
cmp    $0xd,%rbx
je     1415 <main+0x2f5>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    (%rsp),%eax
jl     12d0 <main+0x1b0>
cmp    0x4(%rsp),%eax
jl     12e9 <main+0x1c9>
cmp    0x8(%rsp),%eax
jl     1305 <main+0x1e5>
cmp    0xc(%rsp),%eax
jl     1321 <main+0x201>
cmp    0x10(%rsp),%eax
jl     133d <main+0x21d>
cmp    0x14(%rsp),%eax
jl     1359 <main+0x239>
cmp    0x18(%rsp),%eax
jl     1375 <main+0x255>
cmp    0x1c(%rsp),%eax
jl     1391 <main+0x271>
cmp    0x20(%rsp),%eax
jl     13ad <main+0x28d>
cmp    0x24(%rsp),%eax
jl     13c9 <main+0x2a9>
cmp    0x28(%rsp),%eax
jl     13e5 <main+0x2c5>
cmp    0x2c(%rsp),%eax
jge    1240 <main+0x120>
jmp    1401 <main+0x2e1>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
xor    %edx,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x4(%rsp),%eax
jge    1260 <main+0x140>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x1,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x8(%rsp),%eax
jge    126a <main+0x14a>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x2,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0xc(%rsp),%eax
jge    1274 <main+0x154>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x3,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x10(%rsp),%eax
jge    127e <main+0x15e>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x4,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x14(%rsp),%eax
jge    1288 <main+0x168>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x5,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x18(%rsp),%eax
jge    1292 <main+0x172>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x6,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x1c(%rsp),%eax
jge    129c <main+0x17c>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x7,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x20(%rsp),%eax
jge    12a6 <main+0x186>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x8,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x24(%rsp),%eax
jge    12b0 <main+0x190>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0x9,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x28(%rsp),%eax
jge    12ba <main+0x19a>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0xa,%edx
call   1040 <exchange@plt>
mov    (%rsp,%rbx,4),%eax
cmp    0x2c(%rsp),%eax
jge    1240 <main+0x120>
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    $0xb,%edx
call   1040 <exchange@plt>
jmp    1240 <main+0x120>
mov    %rsp,%rdi
mov    $0xd,%esi
call   1030 <ergodic@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x38,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
ret

LLVM IR (-O0):
@__const.main.arr = [13 x i32] [i32 3, i32 2, i32 1, i32 2, i32 5, i32 5, i32 6, i32 4, i32 3, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5]
define i32 @main(i32 %0, i8** %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8**
%6 = alloca [13 x i32]
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32 0, i32* %3
store i32 %0, i32* %4
store i8** %1, i8*** %5
%11 = bitcast [13 x i32]* %6 to i8*
store i32 13, i32* %7
%12 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %6, i64 0, i64 0
%13 = load i32, i32* %7
%14 = call i32 @ergodic(i32* %12, i32 %13)
%15 = load i32, i32* %7
%16 = sdiv i32 %15, 2
store i32 %16, i32* %8
br label %17
17: ; preds = %56, %2
%18 = load i32, i32* %8
%19 = icmp ne i32 %18, 0
br i1 %19, label %20, label %59
20: ; preds = %17
store i32 0, i32* %9
br label %21
21: ; preds = %53, %20
%22 = load i32, i32* %9
%23 = load i32, i32* %7
%24 = icmp slt i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %56
25: ; preds = %21
store i32 0, i32* %10
br label %26
26: ; preds = %48, %25
%27 = load i32, i32* %10
%28 = load i32, i32* %7
%29 = load i32, i32* %8
%30 = sub nsw i32 %28, %29
%31 = icmp slt i32 %27, %30
br i1 %31, label %32, label %52
32: ; preds = %26
%33 = load i32, i32* %9
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %6, i64 0, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = load i32, i32* %10
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %6, i64 0, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = icmp slt i32 %36, %40
br i1 %41, label %42, label %47
42: ; preds = %32
%43 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %6, i64 0, i64 0
%44 = load i32, i32* %9
%45 = load i32, i32* %10
%46 = call i32 @exchange(i32* %43, i32 %44, i32 %45)
br label %47
47: ; preds = %42, %32
br label %48
48: ; preds = %47
%49 = load i32, i32* %10
%50 = load i32, i32* %8
%51 = add nsw i32 %49, %50
store i32 %51, i32* %10
br label %26
52: ; preds = %26
br label %53
53: ; preds = %52
%54 = load i32, i32* %9
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %9
br label %21
56: ; preds = %21
%57 = load i32, i32* %8
%58 = sdiv i32 %57, 2
store i32 %58, i32* %8
br label %17
59: ; preds = %17
%60 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %6, i64 0, i64 0
%61 = load i32, i32* %7
%62 = call i32 @ergodic(i32* %60, i32 %61)
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
@__const.main.arr = [13 x i32] [i32 3, i32 2, i32 1, i32 2, i32 5, i32 5, i32 6, i32 4, i32 3, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5]
define i32 @main(i32 %0, i8** nocapture readnone %1) {
%3 = alloca [13 x i32]
%4 = bitcast [13 x i32]* %3 to i8*
%5 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 0
%6 = call i32 @ergodic(i32* %5, i32 13)
%7 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 6
br label %8
8: ; preds = %168, %2
%9 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %169, %168 ]
%10 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 %9
%11 = load i32, i32* %10
%12 = load i32, i32* %5
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %171, label %175
14: ; preds = %168
%15 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 3
%16 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 6
%17 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 9
br label %18
18: ; preds = %14, %51
%19 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %52, %51 ]
%20 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = load i32, i32* %5
%23 = icmp slt i32 %21, %22
br i1 %23, label %24, label %28
24: ; preds = %18
%25 = trunc i64 %19 to i32
%26 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %25, i32 0)
%27 = load i32, i32* %20
br label %28
28: ; preds = %24, %18
%29 = phi i32 [ %27, %24 ], [ %21, %18 ]
%30 = load i32, i32* %15
%31 = icmp slt i32 %29, %30
br i1 %31, label %32, label %36
32: ; preds = %28
%33 = trunc i64 %19 to i32
%34 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %33, i32 3)
%35 = load i32, i32* %20
br label %36
36: ; preds = %32, %28
%37 = phi i32 [ %35, %32 ], [ %29, %28 ]
%38 = load i32, i32* %16
%39 = icmp slt i32 %37, %38
br i1 %39, label %40, label %44
40: ; preds = %36
%41 = trunc i64 %19 to i32
%42 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %41, i32 6)
%43 = load i32, i32* %20
br label %44
44: ; preds = %40, %36
%45 = phi i32 [ %43, %40 ], [ %37, %36 ]
%46 = load i32, i32* %17
%47 = icmp slt i32 %45, %46
br i1 %47, label %48, label %51
48: ; preds = %44
%49 = trunc i64 %19 to i32
%50 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %49, i32 9)
br label %51
51: ; preds = %44, %48
%52 = add nuw nsw i64 %19, 1
%53 = icmp eq i64 %52, 13
br i1 %53, label %54, label %18
54: ; preds = %51
%55 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 1
%56 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 2
%57 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 3
%58 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 4
%59 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 5
%60 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 6
%61 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 7
%62 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 8
%63 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 9
%64 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 10
%65 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 11
br label %66
66: ; preds = %54, %163
%67 = phi i64 [ 0, %54 ], [ %164, %163 ]
%68 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %3, i64 0, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = load i32, i32* %5
%71 = icmp slt i32 %69, %70
br i1 %71, label %72, label %76
72: ; preds = %66
%73 = trunc i64 %67 to i32
%74 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %73, i32 0)
%75 = load i32, i32* %68
br label %76
76: ; preds = %72, %66
%77 = phi i32 [ %75, %72 ], [ %69, %66 ]
%78 = load i32, i32* %55
%79 = icmp slt i32 %77, %78
br i1 %79, label %80, label %84
80: ; preds = %76
%81 = trunc i64 %67 to i32
%82 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %81, i32 1)
%83 = load i32, i32* %68
br label %84
84: ; preds = %80, %76
%85 = phi i32 [ %83, %80 ], [ %77, %76 ]
%86 = load i32, i32* %56
%87 = icmp slt i32 %85, %86
br i1 %87, label %88, label %92
88: ; preds = %84
%89 = trunc i64 %67 to i32
%90 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %89, i32 2)
%91 = load i32, i32* %68
br label %92
92: ; preds = %88, %84
%93 = phi i32 [ %91, %88 ], [ %85, %84 ]
%94 = load i32, i32* %57
%95 = icmp slt i32 %93, %94
br i1 %95, label %96, label %100
96: ; preds = %92
%97 = trunc i64 %67 to i32
%98 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %97, i32 3)
%99 = load i32, i32* %68
br label %100
100: ; preds = %96, %92
%101 = phi i32 [ %99, %96 ], [ %93, %92 ]
%102 = load i32, i32* %58
%103 = icmp slt i32 %101, %102
br i1 %103, label %104, label %108
104: ; preds = %100
%105 = trunc i64 %67 to i32
%106 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %105, i32 4)
%107 = load i32, i32* %68
br label %108
108: ; preds = %104, %100
%109 = phi i32 [ %107, %104 ], [ %101, %100 ]
%110 = load i32, i32* %59
%111 = icmp slt i32 %109, %110
br i1 %111, label %112, label %116
112: ; preds = %108
%113 = trunc i64 %67 to i32
%114 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %113, i32 5)
%115 = load i32, i32* %68
br label %116
116: ; preds = %112, %108
%117 = phi i32 [ %115, %112 ], [ %109, %108 ]
%118 = load i32, i32* %60
%119 = icmp slt i32 %117, %118
br i1 %119, label %120, label %124
120: ; preds = %116
%121 = trunc i64 %67 to i32
%122 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %121, i32 6)
%123 = load i32, i32* %68
br label %124
124: ; preds = %120, %116
%125 = phi i32 [ %123, %120 ], [ %117, %116 ]
%126 = load i32, i32* %61
%127 = icmp slt i32 %125, %126
br i1 %127, label %128, label %132
128: ; preds = %124
%129 = trunc i64 %67 to i32
%130 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %129, i32 7)
%131 = load i32, i32* %68
br label %132
132: ; preds = %128, %124
%133 = phi i32 [ %131, %128 ], [ %125, %124 ]
%134 = load i32, i32* %62
%135 = icmp slt i32 %133, %134
br i1 %135, label %136, label %140
136: ; preds = %132
%137 = trunc i64 %67 to i32
%138 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %137, i32 8)
%139 = load i32, i32* %68
br label %140
140: ; preds = %136, %132
%141 = phi i32 [ %139, %136 ], [ %133, %132 ]
%142 = load i32, i32* %63
%143 = icmp slt i32 %141, %142
br i1 %143, label %144, label %148
144: ; preds = %140
%145 = trunc i64 %67 to i32
%146 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %145, i32 9)
%147 = load i32, i32* %68
br label %148
148: ; preds = %144, %140
%149 = phi i32 [ %147, %144 ], [ %141, %140 ]
%150 = load i32, i32* %64
%151 = icmp slt i32 %149, %150
br i1 %151, label %152, label %156
152: ; preds = %148
%153 = trunc i64 %67 to i32
%154 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %153, i32 10)
%155 = load i32, i32* %68
br label %156
156: ; preds = %152, %148
%157 = phi i32 [ %155, %152 ], [ %149, %148 ]
%158 = load i32, i32* %65
%159 = icmp slt i32 %157, %158
br i1 %159, label %160, label %163
160: ; preds = %156
%161 = trunc i64 %67 to i32
%162 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %161, i32 11)
br label %163
163: ; preds = %156, %160
%164 = add nuw nsw i64 %67, 1
%165 = icmp eq i64 %164, 13
br i1 %165, label %166, label %66
166: ; preds = %163
%167 = call i32 @ergodic(i32* %5, i32 13)
ret i32 0
168: ; preds = %175, %179
%169 = add nuw nsw i64 %9, 1
%170 = icmp eq i64 %169, 13
br i1 %170, label %14, label %8
171: ; preds = %8
%172 = trunc i64 %9 to i32
%173 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %172, i32 0)
%174 = load i32, i32* %10
br label %175
175: ; preds = %8, %171
%176 = phi i32 [ %11, %8 ], [ %174, %171 ]
%177 = load i32, i32* %7
%178 = icmp slt i32 %176, %177
br i1 %178, label %179, label %168
179: ; preds = %175
%180 = trunc i64 %9 to i32
%181 = call i32 @exchange(i32* %5, i32 %180, i32 6)
br label %168
}