; LLVM IR from bqi343/cp-notebook :: Contests/USACO Solutions/2019-20/Open/Plat/exercise_3000_dwr.ll (Z5solvei)

; 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"

@mod = external dso_local global i32, align 4
@N = external dso_local global i32, align 4
@ch = external dso_local global [5001 x [5001 x i32]], align 16
@dp = external dso_local global [5001 x i32], align 16

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z5solvei(i32 noundef %0) #1 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %8 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %9 = load i32, ptr @N, align 4, !tbaa !5
  %10 = icmp sgt i32 %8, %9
  br i1 %10, label %11, label %19

11:                                               ; preds = %1
  %12 = load i32, ptr @N, align 4, !tbaa !5
  %13 = sext i32 %12 to i64
  %14 = getelementptr inbounds [5001 x [5001 x i32]], ptr @ch, i64 0, i64 %13
  %15 = load i32, ptr @N, align 4, !tbaa !5
  %16 = sext i32 %15 to i64
  %17 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr %14, i64 0, i64 %16
  %18 = load i32, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  store i32 %18, ptr %2, align 4
  br label %103

19:                                               ; preds = %1
  store i32 1, ptr @dp, align 16, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  store i32 0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  store i32 1, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %20

20:                                               ; preds = %95, %19
  %21 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr @N, align 4, !tbaa !5
  %23 = icmp sle i32 %21, %22
  br i1 %23, label %25, label %24

24:                                               ; preds = %20
  store i32 2, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  br label %98

25:                                               ; preds = %20
  %26 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %29 = sub nsw i32 %28, 1
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = mul nsw i64 %27, %30
  %32 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %33 = sub nsw i32 %32, 1
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %34
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !5
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = add nsw i64 %31, %37
  %39 = load i32, ptr @mod, align 4, !tbaa !5
  %40 = sub nsw i32 %39, 1
  %41 = sext i32 %40 to i64
  %42 = srem i64 %38, %41
  %43 = trunc i64 %42 to i32
  store i32 %43, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %44 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %45 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %46
  store i32 %44, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %48 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %48, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %49

49:                                               ; preds = %90, %25
  %50 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %52 = icmp sle i32 %50, %51
  br i1 %52, label %54, label %53

53:                                               ; preds = %49
  store i32 5, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %94

54:                                               ; preds = %49
  %55 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %56 = sext i32 %55 to i64
  %57 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %56
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !5
  %59 = sext i32 %58 to i64
  %60 = load i32, ptr @mod, align 4, !tbaa !5
  %61 = sub nsw i32 %60, 1
  %62 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %63 = sub nsw i32 %62, 1
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds [5001 x [5001 x i32]], ptr @ch, i64 0, i64 %64
  %66 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %67 = sub nsw i32 %66, 1
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr %65, i64 0, i64 %68
  %70 = load i32, ptr %69, align 4, !tbaa !5
  %71 = sub nsw i32 %61, %70
  %72 = sext i32 %71 to i64
  %73 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %74 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %75 = sub nsw i32 %73, %74
  %76 = sext i32 %75 to i64
  %77 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %76
  %78 = load i32, ptr %77, align 4, !tbaa !5
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = mul nsw i64 %72, %79
  %81 = add nsw i64 %59, %80
  %82 = load i32, ptr @mod, align 4, !tbaa !5
  %83 = sub nsw i32 %82, 1
  %84 = sext i32 %83 to i64
  %85 = srem i64 %81, %84
  %86 = trunc i64 %85 to i32
  %87 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %88 = sext i32 %87 to i64
  %89 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %88
  store i32 %86, ptr %89, align 4, !tbaa !5
  br label %90

90:                                               ; preds = %54
  %91 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %92 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %93 = add nsw i32 %92, %91
  store i32 %93, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %49, !llvm.loop !9

94:                                               ; preds = %53
  br label %95

95:                                               ; preds = %94
  %96 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %97 = add nsw i32 %96, 1
  store i32 %97, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %20, !llvm.loop !11

98:                                               ; preds = %24
  %99 = load i32, ptr @N, align 4, !tbaa !5
  %100 = sext i32 %99 to i64
  %101 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %100
  %102 = load i32, ptr %101, align 4, !tbaa !5
  store i32 %102, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  br label %103

103:                                              ; preds = %98, %11
  %104 = load i32, ptr %2, align 4
  ret i32 %104
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


; 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"

@mod = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@N = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@ch = external dso_local local_unnamed_addr global [5001 x [5001 x i32]], align 16
@dp = external dso_local local_unnamed_addr global [5001 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: read, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z5solvei(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = load i32, ptr @N, align 4, !tbaa !5
  %3 = icmp slt i32 %2, %0
  br i1 %3, label %4, label %7

4:                                                ; preds = %1
  %5 = sext i32 %2 to i64
  %6 = getelementptr inbounds [5001 x [5001 x i32]], ptr @ch, i64 0, i64 %5, i64 %5
  br label %41

7:                                                ; preds = %1
  store i32 1, ptr @dp, align 16, !tbaa !5
  %.not29 = icmp slt i32 %2, 1
  br i1 %.not29, label %._crit_edge34, label %.lr.ph33

.lr.ph33:                                         ; preds = %7
  %8 = load i32, ptr @mod, align 4, !tbaa !5
  %9 = add nsw i32 %8, -1
  %10 = sext i32 %9 to i64
  %11 = sext i32 %0 to i64
  %12 = add nuw i32 %2, 1
  %wide.trip.count = zext i32 %12 to i64
  br label %15

._crit_edge34:                                    ; preds = %._crit_edge, %7
  %13 = sext i32 %2 to i64
  %14 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %13
  br label %41

15:                                               ; preds = %.lr.ph33, %._crit_edge
  %16 = phi i64 [ 1, %.lr.ph33 ], [ %25, %._crit_edge ]
  %indvars.iv36 = phi i64 [ 1, %.lr.ph33 ], [ %indvars.iv.next37, %._crit_edge ]
  %.02130 = phi i64 [ 0, %.lr.ph33 ], [ %22, %._crit_edge ]
  %sext = shl i64 %.02130, 32
  %17 = ashr exact i64 %sext, 32
  %18 = add nsw i64 %indvars.iv36, -1
  %19 = mul nsw i64 %17, %18
  %sext39 = shl i64 %16, 32
  %20 = ashr exact i64 %sext39, 32
  %21 = add nsw i64 %19, %20
  %22 = srem i64 %21, %10
  %23 = trunc nsw i64 %22 to i32
  %24 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %indvars.iv36
  store i32 %23, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %.not2627 = icmp slt i64 %indvars.iv36, %11
  br i1 %.not2627, label %._crit_edge, label %.lr.ph

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph, %15
  %25 = phi i64 [ %22, %15 ], [ %39, %.lr.ph ]
  %indvars.iv.next37 = add nuw nsw i64 %indvars.iv36, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next37, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge34, label %15, !llvm.loop !9

.lr.ph:                                           ; preds = %15, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ %11, %15 ]
  %26 = phi i64 [ %39, %.lr.ph ], [ %22, %15 ]
  %sext40 = shl i64 %26, 32
  %27 = ashr exact i64 %sext40, 32
  %28 = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %29 = getelementptr inbounds [5001 x [5001 x i32]], ptr @ch, i64 0, i64 %18, i64 %28
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  %31 = sub nsw i32 %9, %30
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = sub nsw i64 %indvars.iv36, %indvars.iv
  %34 = getelementptr inbounds [5001 x i32], ptr @dp, i64 0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  %36 = sext i32 %35 to i64
  %37 = mul nsw i64 %32, %36
  %38 = add nsw i64 %37, %27
  %39 = srem i64 %38, %10
  %40 = trunc nsw i64 %39 to i32
  store i32 %40, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, %11
  %.not26 = icmp sgt i64 %indvars.iv.next, %indvars.iv36
  br i1 %.not26, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !11

41:                                               ; preds = %._crit_edge34, %4
  %.022.in = phi ptr [ %6, %4 ], [ %14, %._crit_edge34 ]
  %.022 = load i32, ptr %.022.in, align 4, !tbaa !5
  ret i32 %.022
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: read, inaccessiblemem: none) 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++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


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