; LLVM IR from kaynewbie/algorithm :: algorithm/CodingInterviews (question-33)

; 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 zeroext i1 @portion(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #0 {
  %4 = alloca i1, align 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
  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
  %11 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %12 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %13 = icmp eq i32 %11, %12
  br i1 %13, label %14, label %15

14:                                               ; preds = %3
  store i1 true, ptr %4, align 1
  br label %99

15:                                               ; preds = %3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %16, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %17

17:                                               ; preds = %35, %15
  %18 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %19 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %20 = icmp slt i32 %18, %19
  br i1 %20, label %21, label %33

21:                                               ; preds = %17
  %22 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %23 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %24 = sext i32 %23 to i64
  %25 = getelementptr inbounds i32, ptr %22, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !9
  %27 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %28 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %29 = sext i32 %28 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %27, i64 %29
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !9
  %32 = icmp slt i32 %26, %31
  br label %33

33:                                               ; preds = %21, %17
  %34 = phi i1 [ false, %17 ], [ %32, %21 ]
  br i1 %34, label %35, label %38

35:                                               ; preds = %33
  %36 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %37 = add nsw i32 %36, 1
  store i32 %37, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %17, !llvm.loop !11

38:                                               ; preds = %33
  %39 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %39, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %40

40:                                               ; preds = %58, %38
  %41 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %42 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %43 = icmp slt i32 %41, %42
  br i1 %43, label %44, label %56

44:                                               ; preds = %40
  %45 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i32, ptr %45, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !9
  %50 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %7, 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 = icmp sgt i32 %49, %54
  br label %56

56:                                               ; preds = %44, %40
  %57 = phi i1 [ false, %40 ], [ %55, %44 ]
  br i1 %57, label %58, label %61

58:                                               ; preds = %56
  %59 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %60 = add nsw i32 %59, 1
  store i32 %60, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %40, !llvm.loop !13

61:                                               ; preds = %56
  %62 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %63 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %64 = icmp slt i32 %62, %63
  br i1 %64, label %65, label %66

65:                                               ; preds = %61
  store i1 false, ptr %4, align 1
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %98

66:                                               ; preds = %61
  %67 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %69 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %70 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %71 = sub nsw i32 %70, 1
  %72 = icmp slt i32 %69, %71
  br i1 %72, label %73, label %76

73:                                               ; preds = %66
  %74 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %75 = sub nsw i32 %74, 1
  br label %78

76:                                               ; preds = %66
  %77 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %78

78:                                               ; preds = %76, %73
  %79 = phi i32 [ %75, %73 ], [ %77, %76 ]
  %80 = call zeroext i1 @portion(ptr noundef %67, i32 noundef %68, i32 noundef %79)
  br i1 %80, label %81, label %96

81:                                               ; preds = %78
  %82 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %83 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %84 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %85 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %86 = sub nsw i32 %85, 1
  %87 = icmp slt i32 %84, %86
  br i1 %87, label %88, label %91

88:                                               ; preds = %81
  %89 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %90 = sub nsw i32 %89, 1
  br label %93

91:                                               ; preds = %81
  %92 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %93

93:                                               ; preds = %91, %88
  %94 = phi i32 [ %90, %88 ], [ %92, %91 ]
  %95 = call zeroext i1 @portion(ptr noundef %82, i32 noundef %83, i32 noundef %94)
  br label %96

96:                                               ; preds = %93, %78
  %97 = phi i1 [ false, %78 ], [ %95, %93 ]
  store i1 %97, ptr %4, align 1
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %98

98:                                               ; preds = %96, %65
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %99

99:                                               ; preds = %98, %14
  %100 = load i1, ptr %4, align 1
  ret i1 %100
}

; 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}
!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 nosync nounwind memory(argmem: read) uwtable
define dso_local noundef zeroext i1 @portion(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = icmp eq i32 %1, %2
  br i1 %4, label %.critedge2, label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %3, %tailrecurse
  %.tr4048 = phi i32 [ %30, %tailrecurse ], [ %2, %3 ]
  %.tr3947 = phi i32 [ %.034.lcssa58, %tailrecurse ], [ %1, %3 ]
  %5 = icmp slt i32 %.tr3947, %.tr4048
  br i1 %5, label %.lr.ph, label %.critedge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader
  %6 = sext i32 %.tr4048 to i64
  %7 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %6
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %9 = sext i32 %.tr3947 to i64
  br label %10

10:                                               ; preds = %.lr.ph, %14
  %indvars.iv = phi i64 [ %9, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %14 ]
  %11 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %12 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %13 = icmp slt i32 %12, %8
  br i1 %13, label %14, label %.critedge.loopexit

14:                                               ; preds = %10
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %6
  br i1 %exitcond.not, label %.critedge38, label %10, !llvm.loop !9

.critedge.loopexit:                               ; preds = %10
  %15 = trunc nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %.critedge

.critedge:                                        ; preds = %.critedge.loopexit, %.preheader
  %.034.lcssa = phi i32 [ %.tr3947, %.preheader ], [ %15, %.critedge.loopexit ]
  %16 = icmp slt i32 %.034.lcssa, %.tr4048
  br i1 %16, label %.lr.ph46, label %.critedge38

.lr.ph46:                                         ; preds = %.critedge
  %17 = sext i32 %.tr4048 to i64
  %18 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %17
  %19 = load i32, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  %20 = sext i32 %.034.lcssa to i64
  br label %22

21:                                               ; preds = %22
  %indvars.iv.next54 = add nsw i64 %indvars.iv53, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next54 to i32
  %exitcond56.not = icmp eq i32 %.tr4048, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond56.not, label %.critedge38, label %22, !llvm.loop !11

22:                                               ; preds = %.lr.ph46, %21
  %indvars.iv53 = phi i64 [ %20, %.lr.ph46 ], [ %indvars.iv.next54, %21 ]
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv53
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = icmp sgt i32 %24, %19
  br i1 %25, label %21, label %.critedge2

.critedge38:                                      ; preds = %14, %21, %.critedge
  %.034.lcssa58 = phi i32 [ %.034.lcssa, %.critedge ], [ %.034.lcssa, %21 ], [ %.tr4048, %14 ]
  %26 = add nsw i32 %.034.lcssa58, -1
  %27 = tail call i32 @llvm.smax.i32(i32 %26, i32 %.tr3947)
  %28 = tail call zeroext i1 @portion(ptr noundef %0, i32 noundef %.tr3947, i32 noundef %27)
  br i1 %28, label %tailrecurse, label %.critedge2

tailrecurse:                                      ; preds = %.critedge38
  %29 = add nsw i32 %.tr4048, -1
  %30 = tail call i32 @llvm.smax.i32(i32 %.034.lcssa58, i32 %29)
  %.not = icmp slt i32 %.034.lcssa58, %29
  br i1 %.not, label %.preheader, label %.critedge2

.critedge2:                                       ; preds = %tailrecurse, %.critedge38, %22, %3
  %.1 = phi i1 [ true, %3 ], [ false, %22 ], [ %28, %.critedge38 ], [ %28, %tailrecurse ]
  ret i1 %.1
}

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

attributes #0 = { nofree 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" }
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}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


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