; LLVM IR from LeetCode-in-C/LeetCode-in-C :: src/main/c/g0001_0100/s0075_sort_colors (Solution)

; 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 void @sortColors(ptr noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca ptr, align 8
  %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 ptr %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %10

10:                                               ; preds = %40, %2
  %11 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %12 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %13 = icmp slt i32 %11, %12
  br i1 %13, label %15, label %14

14:                                               ; preds = %10
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %43

15:                                               ; preds = %10
  %16 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %17 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %18 = sext i32 %17 to i64
  %19 = getelementptr inbounds i32, ptr %16, i64 %18
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !9
  %21 = icmp eq i32 %20, 0
  br i1 %21, label %22, label %28

22:                                               ; preds = %15
  %23 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %25 = add nsw i32 %24, 1
  store i32 %25, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %24 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %23, i64 %26
  store i32 0, ptr %27, align 4, !tbaa !9
  br label %39

28:                                               ; preds = %15
  %29 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %31 = sext i32 %30 to i64
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %29, i64 %31
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !9
  %34 = icmp eq i32 %33, 1
  br i1 %34, label %35, label %38

35:                                               ; preds = %28
  %36 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %37 = add nsw i32 %36, 1
  store i32 %37, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %38

38:                                               ; preds = %35, %28
  br label %39

39:                                               ; preds = %38, %22
  br label %40

40:                                               ; preds = %39
  %41 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %42 = add nsw i32 %41, 1
  store i32 %42, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %10, !llvm.loop !11

43:                                               ; preds = %14
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %44 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %44, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %45

45:                                               ; preds = %57, %43
  %46 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %47 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %48 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %49 = add nsw i32 %47, %48
  %50 = icmp slt i32 %46, %49
  br i1 %50, label %52, label %51

51:                                               ; preds = %45
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %60

52:                                               ; preds = %45
  %53 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %54 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %53, i64 %55
  store i32 1, ptr %56, align 4, !tbaa !9
  br label %57

57:                                               ; preds = %52
  %58 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %59 = add nsw i32 %58, 1
  store i32 %59, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %45, !llvm.loop !13

60:                                               ; preds = %51
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %61 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %62 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %63 = add nsw i32 %61, %62
  store i32 %63, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %64

64:                                               ; preds = %74, %60
  %65 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %66 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %67 = icmp slt i32 %65, %66
  br i1 %67, label %69, label %68

68:                                               ; preds = %64
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %77

69:                                               ; preds = %64
  %70 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %71 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %72 = sext i32 %71 to i64
  %73 = getelementptr inbounds i32, ptr %70, i64 %72
  store i32 2, ptr %73, align 4, !tbaa !9
  br label %74

74:                                               ; preds = %69
  %75 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %76 = add nsw i32 %75, 1
  store i32 %76, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %64, !llvm.loop !14

77:                                               ; preds = %68
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  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 = { 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}
!14 = distinct !{!14, !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 void @sortColors(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %3, label %.lr.ph.preheader, label %.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %2
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %1 to i64
  %xtraiter = and i64 %wide.trip.count, 1
  %4 = icmp eq i32 %1, 1
  br i1 %4, label %.preheader31.unr-lcssa, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.preheader
  %unroll_iter = and i64 %wide.trip.count, 2147483646
  br label %.lr.ph

.preheader31.unr-lcssa:                           ; preds = %37, %.lr.ph.preheader
  %.127.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.127.1, %37 ]
  %.1.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.1, %37 ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.1, %37 ]
  %.02533.unr = phi i32 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.1, %37 ]
  %.02632.unr = phi i32 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %.127.1, %37 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.preheader31, label %.lr.ph.epil

.lr.ph.epil:                                      ; preds = %.preheader31.unr-lcssa
  %5 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.unr
  %6 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  switch i32 %6, label %.preheader31 [
    i32 0, label %9
    i32 1, label %7
  ]

7:                                                ; preds = %.lr.ph.epil
  %8 = add nsw i32 %.02533.unr, 1
  br label %.preheader31

9:                                                ; preds = %.lr.ph.epil
  %10 = add nsw i32 %.02632.unr, 1
  %11 = sext i32 %.02632.unr to i64
  %12 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %11
  store i32 0, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %.preheader31

.preheader31:                                     ; preds = %.lr.ph.epil, %7, %9, %.preheader31.unr-lcssa
  %.127.lcssa = phi i32 [ %.127.lcssa.ph, %.preheader31.unr-lcssa ], [ %10, %9 ], [ %.02632.unr, %7 ], [ %.02632.unr, %.lr.ph.epil ]
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.1.lcssa.ph, %.preheader31.unr-lcssa ], [ %.02533.unr, %9 ], [ %8, %7 ], [ %.02533.unr, %.lr.ph.epil ]
  %13 = add i32 %.1.lcssa, %.127.lcssa
  %14 = icmp sgt i32 %.1.lcssa, 0
  br i1 %14, label %.lr.ph37.preheader, label %.preheader

.lr.ph37.preheader:                               ; preds = %.preheader31
  %15 = sext i32 %.127.lcssa to i64
  %16 = sext i32 %13 to i64
  %17 = add nsw i64 %15, 1
  %smax = tail call i64 @llvm.smax.i64(i64 %17, i64 %16)
  %18 = sub i64 %smax, %15
  %min.iters.check = icmp ult i64 %18, 8
  br i1 %min.iters.check, label %.lr.ph37.preheader64, label %vector.ph

.lr.ph37.preheader64:                             ; preds = %middle.block, %.lr.ph37.preheader
  %indvars.iv42.ph = phi i64 [ %15, %.lr.ph37.preheader ], [ %ind.end, %middle.block ]
  br label %.lr.ph37

vector.ph:                                        ; preds = %.lr.ph37.preheader
  %n.vec = and i64 %18, -8
  %ind.end = add i64 %n.vec, %15
  %invariant.gep = getelementptr i32, ptr %0, i64 %15
  br label %vector.body

vector.body:                                      ; preds = %vector.body, %vector.ph
  %index = phi i64 [ 0, %vector.ph ], [ %index.next, %vector.body ]
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %index
  %19 = getelementptr inbounds i8, ptr %gep, i64 16
  store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, ptr %19, align 4, !tbaa !5
  %index.next = add nuw i64 %index, 8
  %20 = icmp eq i64 %index.next, %n.vec
  br i1 %20, label %middle.block, label %vector.body, !llvm.loop !9

middle.block:                                     ; preds = %vector.body
  %cmp.n = icmp eq i64 %18, %n.vec
  br i1 %cmp.n, label %.preheader, label %.lr.ph37.preheader64

.lr.ph:                                           ; preds = %37, %.lr.ph.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %37 ]
  %.02533 = phi i32 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.1.1, %37 ]
  %.02632 = phi i32 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.127.1, %37 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %niter.next.1, %37 ]
  %21 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %22 = load i32, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  switch i32 %22, label %.lr.ph.1 [
    i32 0, label %23
    i32 1, label %27
  ]

23:                                               ; preds = %.lr.ph
  %24 = add nsw i32 %.02632, 1
  %25 = sext i32 %.02632 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %25
  store i32 0, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.1

27:                                               ; preds = %.lr.ph
  %28 = add nsw i32 %.02533, 1
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %23, %27
  %.127 = phi i32 [ %24, %23 ], [ %.02632, %27 ], [ %.02632, %.lr.ph ]
  %.1 = phi i32 [ %.02533, %23 ], [ %28, %27 ], [ %.02533, %.lr.ph ]
  %indvars.iv.next = or disjoint i64 %indvars.iv, 1
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  switch i32 %30, label %37 [
    i32 0, label %33
    i32 1, label %31
  ]

31:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %32 = add nsw i32 %.1, 1
  br label %37

33:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %34 = add nsw i32 %.127, 1
  %35 = sext i32 %.127 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %35
  store i32 0, ptr %36, align 4, !tbaa !5
  br label %37

37:                                               ; preds = %33, %31, %.lr.ph.1
  %.127.1 = phi i32 [ %34, %33 ], [ %.127, %31 ], [ %.127, %.lr.ph.1 ]
  %.1.1 = phi i32 [ %.1, %33 ], [ %32, %31 ], [ %.1, %.lr.ph.1 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 2
  %niter.next.1 = add i64 %niter, 2
  %niter.ncmp.1 = icmp eq i64 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1, label %.preheader31.unr-lcssa, label %.lr.ph, !llvm.loop !13

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph37, %middle.block, %2, %.preheader31
  %38 = phi i32 [ %13, %.preheader31 ], [ 0, %2 ], [ %13, %middle.block ], [ %13, %.lr.ph37 ]
  %39 = icmp slt i32 %38, %1
  br i1 %39, label %.lr.ph40.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph40.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %40 = sext i32 %38 to i64
  %41 = sext i32 %1 to i64
  %42 = sub nsw i64 %41, %40
  %min.iters.check52 = icmp ult i64 %42, 8
  br i1 %min.iters.check52, label %.lr.ph40.preheader63, label %vector.ph53

.lr.ph40.preheader63:                             ; preds = %middle.block50, %.lr.ph40.preheader
  %indvars.iv45.ph = phi i64 [ %40, %.lr.ph40.preheader ], [ %ind.end56, %middle.block50 ]
  br label %.lr.ph40

vector.ph53:                                      ; preds = %.lr.ph40.preheader
  %n.vec55 = and i64 %42, -8
  %ind.end56 = add nsw i64 %n.vec55, %40
  %invariant.gep67 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %40
  br label %vector.body58

vector.body58:                                    ; preds = %vector.body58, %vector.ph53
  %index59 = phi i64 [ 0, %vector.ph53 ], [ %index.next61, %vector.body58 ]
  %gep68 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep67, i64 %index59
  %43 = getelementptr inbounds i8, ptr %gep68, i64 16
  store <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>, ptr %gep68, align 4, !tbaa !5
  store <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>, ptr %43, align 4, !tbaa !5
  %index.next61 = add nuw i64 %index59, 8
  %44 = icmp eq i64 %index.next61, %n.vec55
  br i1 %44, label %middle.block50, label %vector.body58, !llvm.loop !14

middle.block50:                                   ; preds = %vector.body58
  %cmp.n62 = icmp eq i64 %42, %n.vec55
  br i1 %cmp.n62, label %._crit_edge, label %.lr.ph40.preheader63

.lr.ph37:                                         ; preds = %.lr.ph37.preheader64, %.lr.ph37
  %indvars.iv42 = phi i64 [ %indvars.iv.next43, %.lr.ph37 ], [ %indvars.iv42.ph, %.lr.ph37.preheader64 ]
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv42
  store i32 1, ptr %45, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next43 = add nsw i64 %indvars.iv42, 1
  %46 = icmp slt i64 %indvars.iv.next43, %16
  br i1 %46, label %.lr.ph37, label %.preheader, !llvm.loop !15

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph40, %middle.block50, %.preheader
  ret void

.lr.ph40:                                         ; preds = %.lr.ph40.preheader63, %.lr.ph40
  %indvars.iv45 = phi i64 [ %indvars.iv.next46, %.lr.ph40 ], [ %indvars.iv45.ph, %.lr.ph40.preheader63 ]
  %47 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv45
  store i32 2, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next46 = add nsw i64 %indvars.iv45, 1
  %48 = icmp slt i64 %indvars.iv.next46, %41
  br i1 %48, label %.lr.ph40, label %._crit_edge, !llvm.loop !16
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i64 @llvm.smax.i64(i64, i64) #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}
!14 = distinct !{!14, !10, !11, !12}
!15 = distinct !{!15, !10, !12, !11}
!16 = distinct !{!16, !10, !12, !11}


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