; LLVM IR from div-bargali/Data-Structures-and-Algorithms :: C++/Algorithms/Searching-Algorithms/InterpolationSearch.ll (Z19interpolationSearchPiii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z19interpolationSearchPiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #0 {
  %4 = alloca i32, align 4
  %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
  %11 = 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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #3
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  %12 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %13 = sub nsw i32 %12, 1
  store i32 %13, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %14

14:                                               ; preds = %107, %3
  %15 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %17 = icmp sle i32 %15, %16
  br i1 %17, label %18, label %34

18:                                               ; preds = %14
  %19 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %20 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %21 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %22
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !9
  %25 = icmp sge i32 %19, %24
  br i1 %25, label %26, label %34

26:                                               ; preds = %18
  %27 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %28 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %28, i64 %30
  %32 = load i32, ptr %31, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp sle i32 %27, %32
  br label %34

34:                                               ; preds = %26, %18, %14
  %35 = phi i1 [ false, %18 ], [ false, %14 ], [ %33, %26 ]
  br i1 %35, label %36, label %108

36:                                               ; preds = %34
  %37 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %38 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %39 = icmp eq i32 %37, %38
  br i1 %39, label %40, label %51

40:                                               ; preds = %36
  %41 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %42 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %41, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !9
  %46 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %47 = icmp eq i32 %45, %46
  br i1 %47, label %48, label %50

48:                                               ; preds = %40
  %49 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %49, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %109

50:                                               ; preds = %40
  store i32 -1, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %109

51:                                               ; preds = %36
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %52 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %53 = sitofp i32 %52 to double
  %54 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %56 = sub nsw i32 %54, %55
  %57 = sitofp i32 %56 to double
  %58 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %59 = load i32, ptr %9, 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 ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %64 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds i32, ptr %63, i64 %65
  %67 = load i32, ptr %66, align 4, !tbaa !9
  %68 = sub nsw i32 %62, %67
  %69 = sitofp i32 %68 to double
  %70 = fdiv double %57, %69
  %71 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %72 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %74 = sext i32 %73 to i64
  %75 = getelementptr inbounds i32, ptr %72, i64 %74
  %76 = load i32, ptr %75, align 4, !tbaa !9
  %77 = sub nsw i32 %71, %76
  %78 = sitofp i32 %77 to double
  %79 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %70, double %78, double %53)
  %80 = fptosi double %79 to i32
  store i32 %80, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %81 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %82 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %83 = sext i32 %82 to i64
  %84 = getelementptr inbounds i32, ptr %81, i64 %83
  %85 = load i32, ptr %84, align 4, !tbaa !9
  %86 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %87 = icmp eq i32 %85, %86
  br i1 %87, label %88, label %90

88:                                               ; preds = %51
  %89 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  store i32 %89, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %105

90:                                               ; preds = %51
  %91 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %92 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = getelementptr inbounds i32, ptr %91, i64 %93
  %95 = load i32, ptr %94, align 4, !tbaa !9
  %96 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %97 = icmp slt i32 %95, %96
  br i1 %97, label %98, label %101

98:                                               ; preds = %90
  %99 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %100 = add nsw i32 %99, 1
  store i32 %100, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %104

101:                                              ; preds = %90
  %102 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %103 = sub nsw i32 %102, 1
  store i32 %103, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %104

104:                                              ; preds = %101, %98
  store i32 0, ptr %10, align 4
  br label %105

105:                                              ; preds = %104, %88
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %106 = load i32, ptr %10, align 4
  switch i32 %106, label %109 [
    i32 0, label %107
  ]

107:                                              ; preds = %105
  br label %14, !llvm.loop !11

108:                                              ; preds = %34
  store i32 -1, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %109

109:                                              ; preds = %108, %105, %50, %48
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #3
  %110 = load i32, ptr %4, align 4
  ret i32 %110
}

; 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 speculatable willreturn memory(none)
declare double @llvm.fmuladd.f64(double, double, double) #2

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

attributes #0 = { mustprogress 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 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
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, !6, i64 0}
!6 = !{!"any pointer", !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"}


; 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: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z19interpolationSearchPiii(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %.not53 = icmp slt i32 %1, 1
  br i1 %.not53, label %.critedge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %3
  %4 = add nsw i32 %1, -1
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %30
  %.03655 = phi i32 [ %.137, %30 ], [ %4, %.lr.ph.preheader ]
  %.03954 = phi i32 [ %.140, %30 ], [ 0, %.lr.ph.preheader ]
  %5 = sext i32 %.03954 to i64
  %6 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %5
  %7 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %.not46 = icmp sgt i32 %7, %2
  br i1 %.not46, label %.critedge, label %8

8:                                                ; preds = %.lr.ph
  %9 = sext i32 %.03655 to i64
  %10 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %9
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %.not47 = icmp slt i32 %11, %2
  br i1 %.not47, label %.critedge, label %12

12:                                               ; preds = %8
  %13 = icmp eq i32 %.03954, %.03655
  br i1 %13, label %14, label %16

14:                                               ; preds = %12
  %15 = icmp eq i32 %7, %2
  %.039. = select i1 %15, i32 %.03655, i32 -1
  br label %.critedge

16:                                               ; preds = %12
  %17 = sitofp i32 %.03954 to double
  %18 = sub nsw i32 %.03655, %.03954
  %19 = sitofp i32 %18 to double
  %20 = sub nsw i32 %11, %7
  %21 = sitofp i32 %20 to double
  %22 = fdiv double %19, %21
  %23 = sub nsw i32 %2, %7
  %24 = sitofp i32 %23 to double
  %25 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %22, double %24, double %17)
  %26 = fptosi double %25 to i32
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %.not48 = icmp eq i32 %29, %2
  br i1 %.not48, label %.critedge, label %30

30:                                               ; preds = %16
  %31 = icmp slt i32 %29, %2
  %32 = add nsw i32 %26, 1
  %33 = add nsw i32 %26, -1
  %.140 = select i1 %31, i32 %32, i32 %.03954
  %.137 = select i1 %31, i32 %.03655, i32 %33
  %.not = icmp sgt i32 %.140, %.137
  br i1 %.not, label %.critedge, label %.lr.ph

.critedge:                                        ; preds = %.lr.ph, %30, %8, %16, %3, %14
  %.2 = phi i32 [ %.039., %14 ], [ -1, %3 ], [ -1, %.lr.ph ], [ -1, %30 ], [ -1, %8 ], [ %26, %16 ]
  ret i32 %.2
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare double @llvm.fmuladd.f64(double, double, double) #1

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn 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 = { mustprogress 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++ TBAA"}


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