; LLVM IR from tfhe/spqlios-arithmetic :: spqlios/arithmetic (zn_approxdecomp_ref)

; 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"

%struct.tndbl_approxdecomp_gadget_t = type { i64, i64, double, i64, i64, [64 x i8] }

@.str = external hidden unnamed_addr constant [58 x i8], align 1
@.str.1 = external hidden unnamed_addr constant [35 x i8], align 1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local ptr @new_tndbl_approxdecomp_gadget(ptr noundef %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) #0 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca double, align 8
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca i64, align 8
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store i64 %2, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %12 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %13 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %14 = mul i64 %12, %13
  %15 = icmp ugt i64 %14, 50
  br i1 %15, label %16, label %18

16:                                               ; preds = %3
  %17 = call ptr @spqlios_error(ptr noundef @.str)
  store ptr %17, ptr %4, align 8
  br label %92

18:                                               ; preds = %3
  %19 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %20 = icmp ult i64 %19, 1
  br i1 %20, label %21, label %23

21:                                               ; preds = %18
  %22 = call ptr @spqlios_error(ptr noundef @.str.1)
  store ptr %22, ptr %4, align 8
  br label %92

23:                                               ; preds = %18
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #6
  %24 = call noalias ptr @malloc(i64 noundef 104) #7
  store ptr %24, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %25 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.memset.p0.i64(ptr align 8 %25, i8 0, i64 104, i1 false)
  %26 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %27 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %28 = getelementptr inbounds %struct.tndbl_approxdecomp_gadget_t, ptr %27, i32 0, i32 0
  store i64 %26, ptr %28, align 8, !tbaa !11
  %29 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %30 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %31 = getelementptr inbounds %struct.tndbl_approxdecomp_gadget_t, ptr %30, i32 0, i32 1
  store i64 %29, ptr %31, align 8, !tbaa !14
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #6
  %32 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %33 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %34 = mul i64 %32, %33
  %35 = sub i64 51, %34
  %36 = shl i64 3, %35
  %37 = sitofp i64 %36 to double
  store double %37, ptr %9, align 8, !tbaa !15
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #6
  store i64 0, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  br label %38

38:                                               ; preds = %53, %23
  %39 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %40 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %41 = icmp ult i64 %39, %40
  br i1 %41, label %43, label %42

42:                                               ; preds = %38
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #6
  br label %56

43:                                               ; preds = %38
  %44 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %45 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %46 = mul i64 %44, %45
  %47 = add i64 %46, 1
  %48 = uitofp i64 %47 to double
  %49 = fneg double %48
  %50 = call double @pow(double noundef 2.000000e+00, double noundef %49) #6
  %51 = load double, ptr %9, align 8, !tbaa !15
  %52 = fadd double %51, %50
  store double %52, ptr %9, align 8, !tbaa !15
  br label %53

53:                                               ; preds = %43
  %54 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %55 = add i64 %54, 1
  store i64 %55, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  br label %38, !llvm.loop !16

56:                                               ; preds = %42
  %57 = load double, ptr %9, align 8, !tbaa !15
  %58 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %59 = getelementptr inbounds %struct.tndbl_approxdecomp_gadget_t, ptr %58, i32 0, i32 2
  store double %57, ptr %59, align 8, !tbaa !18
  %60 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %61 = shl i64 1, %60
  %62 = sub i64 %61, 1
  %63 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %64 = getelementptr inbounds %struct.tndbl_approxdecomp_gadget_t, ptr %63, i32 0, i32 3
  store i64 %62, ptr %64, align 8, !tbaa !19
  %65 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %66 = sub i64 %65, 1
  %67 = shl i64 1, %66
  %68 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %69 = getelementptr inbounds %struct.tndbl_approxdecomp_gadget_t, ptr %68, i32 0, i32 4
  store i64 %67, ptr %69, align 8, !tbaa !20
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %11) #6
  store i64 0, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  br label %70

70:                                               ; preds = %87, %56
  %71 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %72 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %73 = icmp ult i64 %71, %72
  br i1 %73, label %75, label %74

74:                                               ; preds = %70
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %11) #6
  br label %90

75:                                               ; preds = %70
  %76 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %77 = sub i64 %76, 1
  %78 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %79 = sub i64 %77, %78
  %80 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %81 = mul i64 %79, %80
  %82 = trunc i64 %81 to i8
  %83 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %84 = getelementptr inbounds %struct.tndbl_approxdecomp_gadget_t, ptr %83, i32 0, i32 5
  %85 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %86 = getelementptr inbounds [64 x i8], ptr %84, i64 0, i64 %85
  store i8 %82, ptr %86, align 1, !tbaa !21
  br label %87

87:                                               ; preds = %75
  %88 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %89 = add i64 %88, 1
  store i64 %89, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  br label %70, !llvm.loop !22

90:                                               ; preds = %74
  %91 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  store ptr %91, ptr %4, align 8
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #6
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #6
  br label %92

92:                                               ; preds = %90, %21, %16
  %93 = load ptr, ptr %4, align 8
  ret ptr %93
}

declare ptr @spqlios_error(ptr noundef) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

; Function Attrs: nounwind allocsize(0)
declare noalias ptr @malloc(i64 noundef) #3

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write)
declare void @llvm.memset.p0.i64(ptr nocapture writeonly, i8, i64, i1 immarg) #4

; Function Attrs: nounwind
declare double @pow(double noundef, double noundef) #5

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

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 = { "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 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #3 = { nounwind allocsize(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 #4 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write) }
attributes #5 = { nounwind "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 #6 = { nounwind }
attributes #7 = { nounwind allocsize(0) }

!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 = !{!"long", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !10, i64 0}
!12 = !{!"tndbl_approxdecomp_gadget_t", !10, i64 0, !10, i64 8, !13, i64 16, !10, i64 24, !10, i64 32, !7, i64 40}
!13 = !{!"double", !7, i64 0}
!14 = !{!12, !10, i64 8}
!15 = !{!13, !13, i64 0}
!16 = distinct !{!16, !17}
!17 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!18 = !{!12, !13, i64 16}
!19 = !{!12, !10, i64 24}
!20 = !{!12, !10, i64 32}
!21 = !{!7, !7, i64 0}
!22 = distinct !{!22, !17}


; 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"

@.str = external hidden unnamed_addr constant [58 x i8], align 1
@.str.1 = external hidden unnamed_addr constant [35 x i8], align 1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local ptr @new_tndbl_approxdecomp_gadget(ptr nocapture noundef readnone %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = mul i64 %2, %1
  %5 = icmp ugt i64 %4, 50
  br i1 %5, label %6, label %8

6:                                                ; preds = %3
  %7 = tail call ptr @spqlios_error(ptr noundef nonnull @.str) #3
  br label %.loopexit

8:                                                ; preds = %3
  %9 = icmp eq i64 %1, 0
  br i1 %9, label %10, label %12

10:                                               ; preds = %8
  %11 = tail call ptr @spqlios_error(ptr noundef nonnull @.str.1) #3
  br label %.loopexit

12:                                               ; preds = %8
  %calloc = tail call dereferenceable_or_null(104) ptr @calloc(i64 1, i64 104)
  store i64 %1, ptr %calloc, align 8, !tbaa !5
  %13 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 8
  store i64 %2, ptr %13, align 8, !tbaa !11
  %14 = sub nuw nsw i64 51, %4
  %15 = shl nuw nsw i64 3, %14
  %16 = uitofp nneg i64 %15 to double
  %.not = icmp eq i64 %2, 0
  br i1 %.not, label %.loopexit.critedge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %12
  %xtraiter = and i64 %2, 1
  %17 = icmp eq i64 %2, 1
  br i1 %17, label %._crit_edge.unr-lcssa, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.preheader
  %unroll_iter = and i64 %2, -2
  br label %.lr.ph

._crit_edge.unr-lcssa:                            ; preds = %.lr.ph, %.lr.ph.preheader
  %.lcssa.ph = phi double [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %41, %.lr.ph ]
  %.03138.unr = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %42, %.lr.ph ]
  %.03237.unr = phi double [ %16, %.lr.ph.preheader ], [ %41, %.lr.ph ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph.epil

.lr.ph.epil:                                      ; preds = %._crit_edge.unr-lcssa
  %18 = mul i64 %.03138.unr, %1
  %19 = add i64 %18, 1
  %20 = uitofp i64 %19 to double
  %21 = fneg double %20
  %exp2.epil = tail call double @exp2(double %21) #3
  %22 = fadd double %.03237.unr, %exp2.epil
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.unr-lcssa, %.lr.ph.epil
  %.lcssa = phi double [ %.lcssa.ph, %._crit_edge.unr-lcssa ], [ %22, %.lr.ph.epil ]
  %23 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 16
  store double %.lcssa, ptr %23, align 8, !tbaa !12
  %notmask = shl nsw i64 -1, %1
  %24 = xor i64 %notmask, -1
  %25 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 24
  store i64 %24, ptr %25, align 8, !tbaa !13
  %26 = add i64 %1, -1
  %27 = shl nuw i64 1, %26
  %28 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 32
  store i64 %27, ptr %28, align 8, !tbaa !14
  %29 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 40
  %xtraiter45 = and i64 %2, 3
  %30 = icmp ult i64 %2, 4
  br i1 %30, label %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, label %._crit_edge.new

._crit_edge.new:                                  ; preds = %._crit_edge
  %unroll_iter47 = and i64 %2, -4
  br label %43

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph, %.lr.ph.preheader.new
  %.03138 = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %42, %.lr.ph ]
  %.03237 = phi double [ %16, %.lr.ph.preheader.new ], [ %41, %.lr.ph ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %niter.next.1, %.lr.ph ]
  %31 = mul i64 %.03138, %1
  %32 = or disjoint i64 %31, 1
  %33 = uitofp i64 %32 to double
  %34 = fneg double %33
  %exp2 = tail call double @exp2(double %34) #3
  %35 = fadd double %.03237, %exp2
  %36 = or disjoint i64 %.03138, 1
  %37 = mul i64 %36, %1
  %38 = add i64 %37, 1
  %39 = uitofp i64 %38 to double
  %40 = fneg double %39
  %exp2.1 = tail call double @exp2(double %40) #3
  %41 = fadd double %35, %exp2.1
  %42 = add nuw i64 %.03138, 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 %._crit_edge.unr-lcssa, label %.lr.ph, !llvm.loop !15

43:                                               ; preds = %43, %._crit_edge.new
  %.039 = phi i64 [ 0, %._crit_edge.new ], [ %67, %43 ]
  %niter48 = phi i64 [ 0, %._crit_edge.new ], [ %niter48.next.3, %43 ]
  %44 = xor i64 %.039, -1
  %45 = add i64 %44, %2
  %46 = mul i64 %45, %1
  %47 = trunc i64 %46 to i8
  %48 = getelementptr inbounds [64 x i8], ptr %29, i64 0, i64 %.039
  store i8 %47, ptr %48, align 1, !tbaa !17
  %49 = or disjoint i64 %.039, 1
  %50 = xor i64 %.039, 254
  %51 = add i64 %50, %2
  %52 = mul i64 %51, %1
  %53 = trunc i64 %52 to i8
  %54 = getelementptr inbounds [64 x i8], ptr %29, i64 0, i64 %49
  store i8 %53, ptr %54, align 1, !tbaa !17
  %55 = or disjoint i64 %.039, 2
  %56 = xor i64 %.039, 253
  %57 = add i64 %56, %2
  %58 = mul i64 %57, %1
  %59 = trunc i64 %58 to i8
  %60 = getelementptr inbounds [64 x i8], ptr %29, i64 0, i64 %55
  store i8 %59, ptr %60, align 1, !tbaa !17
  %61 = or disjoint i64 %.039, 3
  %62 = xor i64 %.039, 252
  %63 = add i64 %62, %2
  %64 = mul i64 %63, %1
  %65 = trunc i64 %64 to i8
  %66 = getelementptr inbounds [64 x i8], ptr %29, i64 0, i64 %61
  store i8 %65, ptr %66, align 1, !tbaa !17
  %67 = add nuw i64 %.039, 4
  %niter48.next.3 = add i64 %niter48, 4
  %niter48.ncmp.3 = icmp eq i64 %niter48.next.3, %unroll_iter47
  br i1 %niter48.ncmp.3, label %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, label %43, !llvm.loop !18

.loopexit.critedge:                               ; preds = %12
  %68 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 16
  store double %16, ptr %68, align 8, !tbaa !12
  %notmask.c = shl nsw i64 -1, %1
  %69 = xor i64 %notmask.c, -1
  %70 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 24
  store i64 %69, ptr %70, align 8, !tbaa !13
  %71 = add i64 %1, -1
  %72 = shl nuw i64 1, %71
  %73 = getelementptr inbounds i8, ptr %calloc, i64 32
  store i64 %72, ptr %73, align 8, !tbaa !14
  br label %.loopexit

.loopexit.loopexit.unr-lcssa:                     ; preds = %43, %._crit_edge
  %.039.unr = phi i64 [ 0, %._crit_edge ], [ %67, %43 ]
  %lcmp.mod46.not = icmp eq i64 %xtraiter45, 0
  br i1 %lcmp.mod46.not, label %.loopexit, label %.epil.preheader

.epil.preheader:                                  ; preds = %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, %.epil.preheader
  %.039.epil = phi i64 [ %79, %.epil.preheader ], [ %.039.unr, %.loopexit.loopexit.unr-lcssa ]
  %epil.iter = phi i64 [ %epil.iter.next, %.epil.preheader ], [ 0, %.loopexit.loopexit.unr-lcssa ]
  %74 = xor i64 %.039.epil, -1
  %75 = add i64 %74, %2
  %76 = mul i64 %75, %1
  %77 = trunc i64 %76 to i8
  %78 = getelementptr inbounds [64 x i8], ptr %29, i64 0, i64 %.039.epil
  store i8 %77, ptr %78, align 1, !tbaa !17
  %79 = add nuw i64 %.039.epil, 1
  %epil.iter.next = add i64 %epil.iter, 1
  %epil.iter.cmp.not = icmp eq i64 %epil.iter.next, %xtraiter45
  br i1 %epil.iter.cmp.not, label %.loopexit, label %.epil.preheader, !llvm.loop !19

.loopexit:                                        ; preds = %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, %.epil.preheader, %.loopexit.critedge, %10, %6
  %.033 = phi ptr [ %7, %6 ], [ %11, %10 ], [ %calloc, %.loopexit.critedge ], [ %calloc, %.epil.preheader ], [ %calloc, %.loopexit.loopexit.unr-lcssa ]
  ret ptr %.033
}

declare ptr @spqlios_error(ptr noundef) local_unnamed_addr #1

declare double @exp2(double) local_unnamed_addr

; Function Attrs: nofree nounwind willreturn allockind("alloc,zeroed") allocsize(0,1) memory(inaccessiblemem: readwrite)
declare noalias noundef ptr @calloc(i64 noundef, i64 noundef) local_unnamed_addr #2

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 = { "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 = { nofree nounwind willreturn allockind("alloc,zeroed") allocsize(0,1) memory(inaccessiblemem: readwrite) "alloc-family"="malloc" }
attributes #3 = { 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, !7, i64 0}
!6 = !{!"tndbl_approxdecomp_gadget_t", !7, i64 0, !7, i64 8, !10, i64 16, !7, i64 24, !7, i64 32, !8, i64 40}
!7 = !{!"long", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!10 = !{!"double", !8, i64 0}
!11 = !{!6, !7, i64 8}
!12 = !{!6, !10, i64 16}
!13 = !{!6, !7, i64 24}
!14 = !{!6, !7, i64 32}
!15 = distinct !{!15, !16}
!16 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!17 = !{!8, !8, i64 0}
!18 = distinct !{!18, !16}
!19 = distinct !{!19, !20}
!20 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}


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