; LLVM IR from upupming/algorithm :: acwing/算法竞赛进阶指南/0x05-排序/107. 超快速排序.ll (Z5mergeii)

; 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"

@a = external dso_local global [500010 x i32], align 16
@b = external dso_local global [500010 x i32], align 16
@cnt = external dso_local global i64, align 8

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local void @_Z5mergeii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %10 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %11 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp eq i32 %10, %11
  br i1 %12, label %13, label %14

13:                                               ; preds = %2
  br label %99

14:                                               ; preds = %2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  %15 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %16 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %17 = add nsw i32 %15, %16
  %18 = ashr i32 %17, 1
  store i32 %18, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %19 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %20 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @_Z5mergeii(i32 noundef %19, i32 noundef %20)
  %21 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %22 = add nsw i32 %21, 1
  %23 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @_Z5mergeii(i32 noundef %22, i32 noundef %23)
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %24 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %24, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %25 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %26 = add nsw i32 %25, 1
  store i32 %26, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %27 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %27, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %28

28:                                               ; preds = %77, %14
  %29 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %31 = icmp sle i32 %29, %30
  br i1 %31, label %33, label %32

32:                                               ; preds = %28
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %80

33:                                               ; preds = %28
  %34 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %35 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %36 = icmp sgt i32 %34, %35
  br i1 %36, label %51, label %37

37:                                               ; preds = %33
  %38 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %39 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %40 = icmp sle i32 %38, %39
  br i1 %40, label %41, label %60

41:                                               ; preds = %37
  %42 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %50 = icmp sle i32 %45, %49
  br i1 %50, label %51, label %60

51:                                               ; preds = %41, %33
  %52 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %53 = add nsw i32 %52, 1
  store i32 %53, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %54 = sext i32 %52 to i64
  %55 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %54
  %56 = load i32, ptr %55, align 4, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %58 = sext i32 %57 to i64
  %59 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %58
  store i32 %56, ptr %59, align 4, !tbaa !5
  br label %76

60:                                               ; preds = %41, %37
  %61 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %62 = add nsw i32 %61, 1
  store i32 %62, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %63 = sext i32 %61 to i64
  %64 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %63
  %65 = load i32, ptr %64, align 4, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %67
  store i32 %65, ptr %68, align 4, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %70 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %71 = sub nsw i32 %69, %70
  %72 = add nsw i32 %71, 1
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = load i64, ptr @cnt, align 8, !tbaa !9
  %75 = add nsw i64 %74, %73
  store i64 %75, ptr @cnt, align 8, !tbaa !9
  br label %76

76:                                               ; preds = %60, %51
  br label %77

77:                                               ; preds = %76
  %78 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %79 = add nsw i32 %78, 1
  store i32 %79, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %28, !llvm.loop !11

80:                                               ; preds = %32
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %81 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %81, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %82

82:                                               ; preds = %95, %80
  %83 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %84 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %85 = icmp sle i32 %83, %84
  br i1 %85, label %87, label %86

86:                                               ; preds = %82
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %98

87:                                               ; preds = %82
  %88 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %89 = sext i32 %88 to i64
  %90 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %89
  %91 = load i32, ptr %90, align 4, !tbaa !5
  %92 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %93
  store i32 %91, ptr %94, align 4, !tbaa !5
  br label %95

95:                                               ; preds = %87
  %96 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %97 = add nsw i32 %96, 1
  store i32 %97, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %82, !llvm.loop !13

98:                                               ; preds = %86
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  br label %99

99:                                               ; preds = %98, %13
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

attributes #0 = { mustprogress 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 willreturn memory(argmem: readwrite) }
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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long long", !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"

@a = external dso_local local_unnamed_addr global [500010 x i32], align 16
@b = external dso_local local_unnamed_addr global [500010 x i32], align 16
@cnt = external dso_local local_unnamed_addr global i64, align 8

; Function Attrs: mustprogress nofree nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local void @_Z5mergeii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp eq i32 %0, %1
  br i1 %3, label %.loopexit, label %4

4:                                                ; preds = %2
  %5 = add nsw i32 %1, %0
  %6 = ashr i32 %5, 1
  tail call void @_Z5mergeii(i32 noundef %0, i32 noundef %6)
  %7 = add nsw i32 %6, 1
  tail call void @_Z5mergeii(i32 noundef %7, i32 noundef %1)
  %.not41 = icmp sgt i32 %0, %1
  br i1 %.not41, label %.loopexit, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %cnt.promoted = load i64, ptr @cnt, align 8, !tbaa !5
  %8 = sext i32 %0 to i64
  %9 = add i32 %1, 1
  br label %16

.preheader:                                       ; preds = %38
  br i1 %.not41, label %.loopexit, label %.lr.ph48.preheader

.lr.ph48.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %10 = sext i32 %0 to i64
  %11 = shl nsw i64 %10, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr @a, i64 %11
  %scevgep50 = getelementptr i8, ptr @b, i64 %11
  %12 = sub i32 %1, %0
  %13 = zext i32 %12 to i64
  %14 = shl nuw nsw i64 %13, 2
  %15 = add nuw nsw i64 %14, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep50, i64 %15, i1 false), !tbaa !9
  br label %.loopexit

16:                                               ; preds = %.lr.ph, %38
  %indvars.iv = phi i64 [ %8, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %38 ]
  %.03343 = phi i32 [ %7, %.lr.ph ], [ %.1, %38 ]
  %.03442 = phi i32 [ %0, %.lr.ph ], [ %.135, %38 ]
  %17 = phi i64 [ %cnt.promoted, %.lr.ph ], [ %39, %38 ]
  %18 = icmp sgt i32 %.03343, %1
  br i1 %18, label %._crit_edge55, label %19

._crit_edge55:                                    ; preds = %16
  %.phi.trans.insert56 = sext i32 %.03442 to i64
  %.phi.trans.insert57 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %.phi.trans.insert56
  %.pre58 = load i32, ptr %.phi.trans.insert57, align 4, !tbaa !9
  br label %27

19:                                               ; preds = %16
  %.not39 = icmp sgt i32 %.03442, %6
  br i1 %.not39, label %._crit_edge, label %20

._crit_edge:                                      ; preds = %19
  %.phi.trans.insert = sext i32 %.03343 to i64
  %.phi.trans.insert54 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %.phi.trans.insert
  %.pre = load i32, ptr %.phi.trans.insert54, align 4, !tbaa !9
  br label %31

20:                                               ; preds = %19
  %21 = sext i32 %.03442 to i64
  %22 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %21
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !9
  %24 = sext i32 %.03343 to i64
  %25 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !9
  %.not40 = icmp sgt i32 %23, %26
  br i1 %.not40, label %31, label %27

27:                                               ; preds = %._crit_edge55, %20
  %28 = phi i32 [ %.pre58, %._crit_edge55 ], [ %23, %20 ]
  %29 = add nsw i32 %.03442, 1
  %30 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %28, ptr %30, align 4, !tbaa !9
  br label %38

31:                                               ; preds = %._crit_edge, %20
  %32 = phi i32 [ %.pre, %._crit_edge ], [ %26, %20 ]
  %33 = add nsw i32 %.03343, 1
  %34 = getelementptr inbounds [500010 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %32, ptr %34, align 4, !tbaa !9
  %35 = sub i32 %7, %.03442
  %36 = sext i32 %35 to i64
  %37 = add nsw i64 %17, %36
  store i64 %37, ptr @cnt, align 8, !tbaa !5
  br label %38

38:                                               ; preds = %27, %31
  %39 = phi i64 [ %17, %27 ], [ %37, %31 ]
  %.135 = phi i32 [ %29, %27 ], [ %.03442, %31 ]
  %.1 = phi i32 [ %.03343, %27 ], [ %33, %31 ]
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next to i32
  %exitcond.not = icmp eq i32 %9, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader, label %16, !llvm.loop !11

.loopexit:                                        ; preds = %4, %.lr.ph48.preheader, %.preheader, %2
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #1

attributes #0 = { mustprogress nofree nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) 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 nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }

!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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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