; LLVM IR from smv1999/CompetitiveProgrammingQuestionBank :: Searching Algorithms (Ternary_search)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @Ternary_search(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #0 {
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca ptr, align 8
  %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
  store ptr %0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %13 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %14 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = sub nsw i32 %14, %15
  %17 = sdiv i32 %16, 3
  %18 = add nsw i32 %13, %17
  store i32 %18, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %19 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %20 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %22 = sub nsw i32 %20, %21
  %23 = sdiv i32 %22, 3
  %24 = sub nsw i32 %19, %23
  store i32 %24, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %25 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %26 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %27 = icmp sgt i32 %25, %26
  br i1 %27, label %28, label %29

28:                                               ; preds = %4
  store i32 -1, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %105

29:                                               ; preds = %4
  %30 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %32
  %34 = load i32, ptr %33, align 4, !tbaa !9
  %35 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %36 = icmp eq i32 %34, %35
  br i1 %36, label %37, label %39

37:                                               ; preds = %29
  %38 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  store i32 %38, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %105

39:                                               ; preds = %29
  %40 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %40, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  %45 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %46 = icmp eq i32 %44, %45
  br i1 %46, label %47, label %49

47:                                               ; preds = %39
  %48 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  store i32 %48, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %105

49:                                               ; preds = %39
  %50 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %56 = icmp slt i32 %54, %55
  br i1 %56, label %57, label %70

57:                                               ; preds = %49
  %58 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %59 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds i32, ptr %58, i64 %60
  %62 = load i32, ptr %61, align 4, !tbaa !9
  %63 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %64 = icmp sgt i32 %62, %63
  br i1 %64, label %65, label %70

65:                                               ; preds = %57
  %66 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %68 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %69 = sub nsw i32 %68, 1
  store i32 %69, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %96

70:                                               ; preds = %57, %49
  %71 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i32, ptr %71, i64 %73
  %75 = load i32, ptr %74, align 4, !tbaa !9
  %76 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %77 = icmp sgt i32 %75, %76
  br i1 %77, label %78, label %82

78:                                               ; preds = %70
  %79 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %80 = sub nsw i32 %79, 1
  store i32 %80, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %81 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %81, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %95

82:                                               ; preds = %70
  %83 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %84 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %85 = sext i32 %84 to i64
  %86 = getelementptr inbounds i32, ptr %83, i64 %85
  %87 = load i32, ptr %86, align 4, !tbaa !9
  %88 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %89 = icmp slt i32 %87, %88
  br i1 %89, label %90, label %94

90:                                               ; preds = %82
  %91 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %92 = add nsw i32 %91, 1
  store i32 %92, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %93 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %93, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %94

94:                                               ; preds = %90, %82
  br label %95

95:                                               ; preds = %94, %78
  br label %96

96:                                               ; preds = %95, %65
  br label %97

97:                                               ; preds = %96
  br label %98

98:                                               ; preds = %97
  br label %99

99:                                               ; preds = %98
  %100 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %101 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %102 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %103 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %104 = call i32 @Ternary_search(ptr noundef %100, i32 noundef %101, i32 noundef %102, i32 noundef %103)
  store i32 %104, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %105

105:                                              ; preds = %99, %47, %37, %28
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %106 = load i32, ptr %5, align 4
  ret i32 %106
}

; 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 = { 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 = { 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 = !{!"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}


; 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: read) uwtable
define dso_local i32 @Ternary_search(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = icmp sgt i32 %1, %2
  br i1 %5, label %._crit_edge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %4
  %6 = sub nsw i32 %2, %1
  %7 = sdiv i32 %6, 3
  %8 = sub nsw i32 %2, %7
  %9 = add nsw i32 %7, %1
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %tailrecurse
  %10 = phi i32 [ %37, %tailrecurse ], [ %8, %.lr.ph.preheader ]
  %11 = phi i32 [ %36, %tailrecurse ], [ %9, %.lr.ph.preheader ]
  %.tr4750 = phi i32 [ %.0, %tailrecurse ], [ %2, %.lr.ph.preheader ]
  %.tr4649 = phi i32 [ %.038, %tailrecurse ], [ %1, %.lr.ph.preheader ]
  %12 = sext i32 %11 to i64
  %13 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %12
  %14 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %15 = icmp eq i32 %14, %3
  br i1 %15, label %._crit_edge, label %16

16:                                               ; preds = %.lr.ph
  %17 = sext i32 %10 to i64
  %18 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %17
  %19 = load i32, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  %20 = icmp eq i32 %19, %3
  br i1 %20, label %._crit_edge, label %21

21:                                               ; preds = %16
  %22 = icmp slt i32 %14, %3
  %23 = icmp sgt i32 %19, %3
  %or.cond = and i1 %22, %23
  br i1 %or.cond, label %24, label %27

24:                                               ; preds = %21
  %25 = add nsw i32 %11, 1
  %26 = add nsw i32 %10, -1
  br label %tailrecurse

27:                                               ; preds = %21
  %28 = icmp sgt i32 %14, %3
  br i1 %28, label %29, label %31

29:                                               ; preds = %27
  %30 = add nsw i32 %11, -1
  br label %tailrecurse

31:                                               ; preds = %27
  %32 = icmp slt i32 %19, %3
  %33 = add nsw i32 %10, 1
  %spec.select = select i1 %32, i32 %33, i32 %11
  %spec.select45 = select i1 %32, i32 %.tr4750, i32 %10
  br label %tailrecurse

tailrecurse:                                      ; preds = %31, %24, %29
  %.038 = phi i32 [ %25, %24 ], [ %.tr4649, %29 ], [ %spec.select, %31 ]
  %.0 = phi i32 [ %26, %24 ], [ %30, %29 ], [ %spec.select45, %31 ]
  %34 = sub nsw i32 %.0, %.038
  %35 = sdiv i32 %34, 3
  %36 = add nsw i32 %35, %.038
  %37 = sub nsw i32 %.0, %35
  %38 = icmp sgt i32 %.038, %.0
  br i1 %38, label %._crit_edge, label %.lr.ph

._crit_edge:                                      ; preds = %tailrecurse, %.lr.ph, %16, %4
  %.039 = phi i32 [ -1, %4 ], [ %10, %16 ], [ %11, %.lr.ph ], [ -1, %tailrecurse ]
  ret i32 %.039
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: read) 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" }

!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"}


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