; LLVM IR from kaynewbie/algorithm :: algorithm/CodingInterviews (question-29)

; Unoptimized IR (clang -disable-llvm-passes):
target datalayout = "e-m:e-p270:32:32-p271:32:32-p272:64:64-i64:64-i128:128-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"

@.str = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @printMatrixInZCircle(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #1 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %17 = sub nsw i32 %15, %16
  %18 = sub nsw i32 %17, 1
  store i32 %18, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  %19 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %20 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %21 = sub nsw i32 %19, %20
  %22 = sub nsw i32 %21, 1
  store i32 %22, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %23 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %23, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %24

24:                                               ; preds = %40, %4
  %25 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %26 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %27 = icmp sle i32 %25, %26
  br i1 %27, label %29, label %28

28:                                               ; preds = %24
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  br label %43

29:                                               ; preds = %24
  %30 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %33 = mul nsw i32 %31, %32
  %34 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %35 = add nsw i32 %33, %34
  %36 = sext i32 %35 to i64
  %37 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %36
  %38 = load i32, ptr %37, align 4, !tbaa !9
  %39 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %38)
  br label %40

40:                                               ; preds = %29
  %41 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %42 = add nsw i32 %41, 1
  store i32 %42, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %24, !llvm.loop !11

43:                                               ; preds = %28
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %44 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %45 = add nsw i32 %44, 1
  store i32 %45, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %46

46:                                               ; preds = %62, %43
  %47 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %48 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %49 = icmp sle i32 %47, %48
  br i1 %49, label %51, label %50

50:                                               ; preds = %46
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  br label %65

51:                                               ; preds = %46
  %52 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %54 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %55 = mul nsw i32 %53, %54
  %56 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %57 = add nsw i32 %55, %56
  %58 = sext i32 %57 to i64
  %59 = getelementptr inbounds i32, ptr %52, i64 %58
  %60 = load i32, ptr %59, align 4, !tbaa !9
  %61 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %60)
  br label %62

62:                                               ; preds = %51
  %63 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %64 = add nsw i32 %63, 1
  store i32 %64, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %46, !llvm.loop !13

65:                                               ; preds = %50
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  %66 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %67 = sub nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %68

68:                                               ; preds = %84, %65
  %69 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %70 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %71 = icmp sge i32 %69, %70
  br i1 %71, label %73, label %72

72:                                               ; preds = %68
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  br label %87

73:                                               ; preds = %68
  %74 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %75 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %76 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %77 = mul nsw i32 %75, %76
  %78 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %79 = add nsw i32 %77, %78
  %80 = sext i32 %79 to i64
  %81 = getelementptr inbounds i32, ptr %74, i64 %80
  %82 = load i32, ptr %81, align 4, !tbaa !9
  %83 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %82)
  br label %84

84:                                               ; preds = %73
  %85 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %86 = add nsw i32 %85, -1
  store i32 %86, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %68, !llvm.loop !14

87:                                               ; preds = %72
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %88 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %89 = sub nsw i32 %88, 1
  store i32 %89, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %90

90:                                               ; preds = %107, %87
  %91 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %92 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %93 = add nsw i32 %92, 1
  %94 = icmp sge i32 %91, %93
  br i1 %94, label %96, label %95

95:                                               ; preds = %90
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  br label %110

96:                                               ; preds = %90
  %97 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %98 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %99 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %100 = mul nsw i32 %98, %99
  %101 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %102 = add nsw i32 %100, %101
  %103 = sext i32 %102 to i64
  %104 = getelementptr inbounds i32, ptr %97, i64 %103
  %105 = load i32, ptr %104, align 4, !tbaa !9
  %106 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %105)
  br label %107

107:                                              ; preds = %96
  %108 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %109 = add nsw i32 %108, -1
  store i32 %109, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %90, !llvm.loop !15

110:                                              ; preds = %95
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

declare i32 @printf(ptr noundef, ...) #2

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { nounwind uwtable "min-legal-vector-width"="0" "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #2 = { "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #3 = { nounwind }

!llvm.module.flags = !{!0, !1, !2, !3}
!llvm.ident = !{!4}

!0 = !{i32 1, !"wchar_size", i32 4}
!1 = !{i32 8, !"PIC Level", i32 2}
!2 = !{i32 7, !"PIE Level", i32 2}
!3 = !{i32 7, !"uwtable", i32 2}
!4 = !{!"clang version 19.1.0 (git@github.com:llvm/llvm-project.git a4bf6cd7cfb1a1421ba92bca9d017b49936c55e4)"}
!5 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}
!15 = distinct !{!15, !12}


; Optimized IR (opt -passes='default<O3>'):
target datalayout = "e-m:e-p270:32:32-p271:32:32-p272:64:64-i64:64-i128:128-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"

@.str = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

; Function Attrs: nofree nounwind uwtable
define dso_local void @printMatrixInZCircle(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = xor i32 %3, -1
  %6 = add i32 %5, %2
  %7 = add i32 %5, %1
  %.not45 = icmp slt i32 %6, %3
  br i1 %.not45, label %._crit_edge, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %8 = mul nsw i32 %3, %2
  %9 = sext i32 %3 to i64
  %10 = sext i32 %8 to i64
  %11 = sub i32 %2, %3
  %invariant.gep = getelementptr i32, ptr %0, i64 %10
  br label %18

._crit_edge:                                      ; preds = %18, %4
  %12 = add nsw i32 %3, 1
  %.not4147.not = icmp sgt i32 %7, %3
  br i1 %.not4147.not, label %.lr.ph50.preheader, label %.preheader44

.lr.ph50.preheader:                               ; preds = %._crit_edge
  %13 = sext i32 %3 to i64
  %14 = add nsw i64 %13, 1
  %15 = sext i32 %2 to i64
  %16 = sext i32 %6 to i64
  %17 = sub i32 %1, %3
  %invariant.gep70 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %16
  br label %.lr.ph50

18:                                               ; preds = %.lr.ph, %18
  %indvars.iv = phi i64 [ %9, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %18 ]
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv
  %19 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %20 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %19)
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next to i32
  %exitcond.not = icmp eq i32 %11, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge, label %18, !llvm.loop !9

.preheader44:                                     ; preds = %.lr.ph50, %._crit_edge
  %.not42.not51 = icmp sgt i32 %6, %3
  br i1 %.not42.not51, label %.lr.ph53, label %.preheader

.lr.ph53:                                         ; preds = %.preheader44
  %21 = mul nsw i32 %7, %2
  %22 = sext i32 %6 to i64
  %23 = sext i32 %21 to i64
  %24 = sext i32 %3 to i64
  %invariant.gep72 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %23
  br label %32

.lr.ph50:                                         ; preds = %.lr.ph50.preheader, %.lr.ph50
  %indvars.iv59 = phi i64 [ %14, %.lr.ph50.preheader ], [ %indvars.iv.next60, %.lr.ph50 ]
  %25 = mul nsw i64 %indvars.iv59, %15
  %gep71 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep70, i64 %25
  %26 = load i32, ptr %gep71, align 4, !tbaa !5
  %27 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %26)
  %indvars.iv.next60 = add nsw i64 %indvars.iv59, 1
  %lftr.wideiv62 = trunc i64 %indvars.iv.next60 to i32
  %exitcond63.not = icmp eq i32 %17, %lftr.wideiv62
  br i1 %exitcond63.not, label %.preheader44, label %.lr.ph50, !llvm.loop !11

.preheader:                                       ; preds = %32, %.preheader44
  %.not43.not54 = icmp sgt i32 %7, %12
  br i1 %.not43.not54, label %.lr.ph56.preheader, label %._crit_edge57

.lr.ph56.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %28 = sext i32 %7 to i64
  %29 = sext i32 %2 to i64
  %30 = sext i32 %3 to i64
  %31 = sext i32 %12 to i64
  %invariant.gep74 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %30
  br label %.lr.ph56

32:                                               ; preds = %.lr.ph53, %32
  %indvars.iv64 = phi i64 [ %22, %.lr.ph53 ], [ %indvars.iv.next65, %32 ]
  %indvars.iv.next65 = add nsw i64 %indvars.iv64, -1
  %gep73 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep72, i64 %indvars.iv.next65
  %33 = load i32, ptr %gep73, align 4, !tbaa !5
  %34 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %33)
  %.not42.not = icmp sgt i64 %indvars.iv.next65, %24
  br i1 %.not42.not, label %32, label %.preheader, !llvm.loop !12

._crit_edge57:                                    ; preds = %.lr.ph56, %.preheader
  ret void

.lr.ph56:                                         ; preds = %.lr.ph56.preheader, %.lr.ph56
  %indvars.iv67 = phi i64 [ %28, %.lr.ph56.preheader ], [ %indvars.iv.next68, %.lr.ph56 ]
  %indvars.iv.next68 = add nsw i64 %indvars.iv67, -1
  %35 = mul nsw i64 %indvars.iv.next68, %29
  %gep75 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep74, i64 %35
  %36 = load i32, ptr %gep75, align 4, !tbaa !5
  %37 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %36)
  %.not43.not = icmp sgt i64 %indvars.iv.next68, %31
  br i1 %.not43.not, label %.lr.ph56, label %._crit_edge57, !llvm.loop !13
}

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @printf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #1

attributes #0 = { nofree nounwind uwtable "min-legal-vector-width"="0" "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #1 = { nofree nounwind "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }

!llvm.module.flags = !{!0, !1, !2, !3}
!llvm.ident = !{!4}

!0 = !{i32 1, !"wchar_size", i32 4}
!1 = !{i32 8, !"PIC Level", i32 2}
!2 = !{i32 7, !"PIE Level", i32 2}
!3 = !{i32 7, !"uwtable", i32 2}
!4 = !{!"clang version 19.1.0 (git@github.com:llvm/llvm-project.git a4bf6cd7cfb1a1421ba92bca9d017b49936c55e4)"}
!5 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}
!13 = distinct !{!13, !10}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass