; LLVM IR from qc-tum/chemtensor :: src/util (integer_linear_algebra)

; 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"

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

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

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

16:                                               ; preds = %87, %4
  %17 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %18 = icmp sge i32 %17, 0
  br i1 %18, label %20, label %19

19:                                               ; preds = %16
  store i32 2, ptr %11, align 4
  br label %90

20:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %21 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %23 = sext i32 %22 to i64
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %23
  %25 = load i32, ptr %24, align 4, !tbaa !9
  store i32 %25, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #2
  %26 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %27 = add nsw i32 %26, 1
  store i32 %27, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %28

28:                                               ; preds = %51, %20
  %29 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %30 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %31 = icmp slt i32 %29, %30
  br i1 %31, label %33, label %32

32:                                               ; preds = %28
  store i32 5, ptr %11, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #2
  br label %54

33:                                               ; preds = %28
  %34 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %35 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %36 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %37 = mul nsw i32 %35, %36
  %38 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %39 = add nsw i32 %37, %38
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i32, ptr %34, i64 %40
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !9
  %43 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %44 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %45 = sext i32 %44 to i64
  %46 = getelementptr inbounds i32, ptr %43, i64 %45
  %47 = load i32, ptr %46, align 4, !tbaa !9
  %48 = mul nsw i32 %42, %47
  %49 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %50 = sub nsw i32 %49, %48
  store i32 %50, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %51

51:                                               ; preds = %33
  %52 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %53 = add nsw i32 %52, 1
  store i32 %53, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %28, !llvm.loop !11

54:                                               ; preds = %32
  %55 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %56 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %58 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %59 = mul nsw i32 %57, %58
  %60 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %61 = add nsw i32 %59, %60
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i32, ptr %56, i64 %62
  %64 = load i32, ptr %63, align 4, !tbaa !9
  %65 = srem i32 %55, %64
  %66 = icmp ne i32 %65, 0
  br i1 %66, label %67, label %68

67:                                               ; preds = %54
  store i32 -1, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %84

68:                                               ; preds = %54
  %69 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %70 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %71 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %72 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %73 = mul nsw i32 %71, %72
  %74 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %75 = add nsw i32 %73, %74
  %76 = sext i32 %75 to i64
  %77 = getelementptr inbounds i32, ptr %70, i64 %76
  %78 = load i32, ptr %77, align 4, !tbaa !9
  %79 = sdiv i32 %69, %78
  %80 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %82 = sext i32 %81 to i64
  %83 = getelementptr inbounds i32, ptr %80, i64 %82
  store i32 %79, ptr %83, align 4, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %11, align 4
  br label %84

84:                                               ; preds = %68, %67
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %85 = load i32, ptr %11, align 4
  switch i32 %85, label %90 [
    i32 0, label %86
  ]

86:                                               ; preds = %84
  br label %87

87:                                               ; preds = %86
  %88 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %89 = add nsw i32 %88, -1
  store i32 %89, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %16, !llvm.loop !13

90:                                               ; preds = %84, %19
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %91 = load i32, ptr %11, align 4
  switch i32 %91, label %95 [
    i32 2, label %92
    i32 1, label %93
  ]

92:                                               ; preds = %90
  store i32 0, ptr %5, align 4
  br label %93

93:                                               ; preds = %92, %90
  %94 = load i32, ptr %5, align 4
  ret i32 %94

95:                                               ; preds = %90
  unreachable
}

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 = { 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}


; 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"

; Function Attrs: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local noundef i32 @integer_backsubstitute(ptr noalias nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, ptr noalias nocapture noundef readonly %2, ptr noalias nocapture noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %.03237 = add i32 %1, 1
  %5 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %5, label %.lr.ph44.preheader, label %.critedge

.lr.ph44.preheader:                               ; preds = %4
  %6 = zext nneg i32 %1 to i64
  %7 = zext nneg i32 %1 to i64
  %8 = add nuw i32 %1, 1
  %9 = xor i32 %1, -1
  br label %.lr.ph44

.lr.ph44:                                         ; preds = %.lr.ph44.preheader, %46
  %indvar = phi i32 [ 0, %.lr.ph44.preheader ], [ %indvar.next, %46 ]
  %indvars.iv52 = phi i64 [ %7, %.lr.ph44.preheader ], [ %indvars.iv.next53, %46 ]
  %indvars.iv = phi i64 [ %6, %.lr.ph44.preheader ], [ %indvars.iv.next, %46 ]
  %10 = sub i32 %8, %indvar
  %smax = tail call i32 @llvm.smax.i32(i32 %1, i32 %10)
  %11 = add i32 %indvar, %9
  %12 = add i32 %smax, %11
  %13 = zext i32 %12 to i64
  %14 = add nuw nsw i64 %13, 1
  %indvars.iv.next53 = add nsw i64 %indvars.iv52, -1
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %indvars.iv.next53
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %17 = icmp slt i64 %indvars.iv52, %7
  br i1 %17, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph44
  %18 = trunc i64 %indvars.iv.next53 to i32
  %19 = mul i32 %18, %1
  %20 = zext i32 %19 to i64
  %invariant.gep = getelementptr i32, ptr %0, i64 %20
  %min.iters.check = icmp ult i32 %12, 7
  br i1 %min.iters.check, label %scalar.ph.preheader, label %vector.ph

scalar.ph.preheader:                              ; preds = %middle.block, %.lr.ph
  %indvars.iv49.ph = phi i64 [ %indvars.iv, %.lr.ph ], [ %ind.end, %middle.block ]
  %.03038.ph = phi i32 [ %16, %.lr.ph ], [ %31, %middle.block ]
  br label %scalar.ph

vector.ph:                                        ; preds = %.lr.ph
  %n.vec = and i64 %14, 8589934584
  %ind.end = add i64 %indvars.iv, %n.vec
  %21 = insertelement <4 x i32> <i32 poison, i32 0, i32 0, i32 0>, i32 %16, i64 0
  br label %vector.body

vector.body:                                      ; preds = %vector.body, %vector.ph
  %index = phi i64 [ 0, %vector.ph ], [ %index.next, %vector.body ]
  %vec.phi = phi <4 x i32> [ %21, %vector.ph ], [ %28, %vector.body ]
  %vec.phi56 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ %29, %vector.body ]
  %offset.idx = add i64 %indvars.iv, %index
  %22 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %offset.idx
  %23 = getelementptr i8, ptr %22, i64 16
  %wide.load = load <4 x i32>, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  %wide.load57 = load <4 x i32>, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %3, i64 %offset.idx
  %25 = getelementptr inbounds i8, ptr %24, i64 16
  %wide.load58 = load <4 x i32>, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %wide.load59 = load <4 x i32>, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %26 = mul nsw <4 x i32> %wide.load58, %wide.load
  %27 = mul nsw <4 x i32> %wide.load59, %wide.load57
  %28 = sub <4 x i32> %vec.phi, %26
  %29 = sub <4 x i32> %vec.phi56, %27
  %index.next = add nuw i64 %index, 8
  %30 = icmp eq i64 %index.next, %n.vec
  br i1 %30, label %middle.block, label %vector.body, !llvm.loop !9

middle.block:                                     ; preds = %vector.body
  %bin.rdx = add <4 x i32> %29, %28
  %31 = tail call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %bin.rdx)
  %cmp.n = icmp eq i64 %14, %n.vec
  br i1 %cmp.n, label %._crit_edge, label %scalar.ph.preheader

._crit_edge:                                      ; preds = %scalar.ph, %middle.block, %.lr.ph44
  %.030.lcssa = phi i32 [ %16, %.lr.ph44 ], [ %31, %middle.block ], [ %43, %scalar.ph ]
  %32 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv.next53 to i32
  %33 = mul i32 %.03237, %32
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %34
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !5
  %37 = srem i32 %.030.lcssa, %36
  %38 = sdiv i32 %.030.lcssa, %36
  %.not = icmp ne i32 %37, 0
  br i1 %.not, label %.critedge.loopexit, label %46

scalar.ph:                                        ; preds = %scalar.ph.preheader, %scalar.ph
  %indvars.iv49 = phi i64 [ %indvars.iv.next50, %scalar.ph ], [ %indvars.iv49.ph, %scalar.ph.preheader ]
  %.03038 = phi i32 [ %43, %scalar.ph ], [ %.03038.ph, %scalar.ph.preheader ]
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv49
  %39 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %3, i64 %indvars.iv49
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  %42 = mul nsw i32 %41, %39
  %43 = sub nsw i32 %.03038, %42
  %indvars.iv.next50 = add nuw nsw i64 %indvars.iv49, 1
  %44 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next50 to i32
  %45 = icmp slt i32 %44, %1
  br i1 %45, label %scalar.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !13

46:                                               ; preds = %._crit_edge
  %47 = getelementptr inbounds i32, ptr %3, i64 %indvars.iv.next53
  store i32 %38, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  %48 = icmp sgt i64 %indvars.iv52, 1
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %indvar.next = add i32 %indvar, 1
  br i1 %48, label %.lr.ph44, label %.critedge.loopexit, !llvm.loop !14

.critedge.loopexit:                               ; preds = %._crit_edge, %46
  %49 = sext i1 %.not to i32
  br label %.critedge

.critedge:                                        ; preds = %.critedge.loopexit, %4
  %.lcssa = phi i32 [ 0, %4 ], [ %49, %.critedge.loopexit ]
  ret i32 %.lcssa
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smax.i32(i32, i32) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32>) #1

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) 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 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }

!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, !11, !12}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = !{!"llvm.loop.isvectorized", i32 1}
!12 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
!13 = distinct !{!13, !10, !12, !11}
!14 = distinct !{!14, !10}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,DivRemPairsPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopLoadEliminationPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,LoopVectorizePass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass