; LLVM IR from ST1LLWATER/Sorting-Algorithms :: C (MergeSort)

; 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"

@arr = external dso_local global [100 x i32], align 16
@b = external dso_local global [100 x i32], align 16

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @merge(i32 noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #0 {
  %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
  %10 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store i32 %2, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %11 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %11, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %12 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %12, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %13 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %14 = add nsw i32 %13, 1
  store i32 %14, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %15

15:                                               ; preds = %55, %3
  %16 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %17 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %18 = icmp sle i32 %16, %17
  br i1 %18, label %19, label %23

19:                                               ; preds = %15
  %20 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %21 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %22 = icmp sle i32 %20, %21
  br label %23

23:                                               ; preds = %19, %15
  %24 = phi i1 [ false, %15 ], [ %22, %19 ]
  br i1 %24, label %25, label %58

25:                                               ; preds = %23
  %26 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %31 = sext i32 %30 to i64
  %32 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %31
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  %34 = icmp sle i32 %29, %33
  br i1 %34, label %35, label %45

35:                                               ; preds = %25
  %36 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %41 = sext i32 %40 to i64
  %42 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %41
  store i32 %39, ptr %42, align 4, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %44 = add nsw i32 %43, 1
  store i32 %44, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %55

45:                                               ; preds = %25
  %46 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %51
  store i32 %49, ptr %52, align 4, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %54 = add nsw i32 %53, 1
  store i32 %54, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %55

55:                                               ; preds = %45, %35
  %56 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %57 = add nsw i32 %56, 1
  store i32 %57, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %15, !llvm.loop !9

58:                                               ; preds = %23
  %59 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %60 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %61 = icmp sgt i32 %59, %60
  br i1 %61, label %62, label %82

62:                                               ; preds = %58
  %63 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  store i32 %63, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %64

64:                                               ; preds = %78, %62
  %65 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %67 = icmp sle i32 %65, %66
  br i1 %67, label %68, label %81

68:                                               ; preds = %64
  %69 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %70
  %72 = load i32, ptr %71, align 4, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %74 = sext i32 %73 to i64
  %75 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %74
  store i32 %72, ptr %75, align 4, !tbaa !5
  %76 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %77 = add nsw i32 %76, 1
  store i32 %77, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %78

78:                                               ; preds = %68
  %79 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %80 = add nsw i32 %79, 1
  store i32 %80, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %64, !llvm.loop !11

81:                                               ; preds = %64
  br label %102

82:                                               ; preds = %58
  %83 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store i32 %83, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %84

84:                                               ; preds = %98, %82
  %85 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %87 = icmp sle i32 %85, %86
  br i1 %87, label %88, label %101

88:                                               ; preds = %84
  %89 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %90
  %92 = load i32, ptr %91, align 4, !tbaa !5
  %93 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %94 = sext i32 %93 to i64
  %95 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %94
  store i32 %92, ptr %95, align 4, !tbaa !5
  %96 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %97 = add nsw i32 %96, 1
  store i32 %97, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %98

98:                                               ; preds = %88
  %99 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %100 = add nsw i32 %99, 1
  store i32 %100, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %84, !llvm.loop !12

101:                                              ; preds = %84
  br label %102

102:                                              ; preds = %101, %81
  %103 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %103, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %104

104:                                              ; preds = %116, %102
  %105 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %106 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %107 = icmp sle i32 %105, %106
  br i1 %107, label %108, label %119

108:                                              ; preds = %104
  %109 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %110 = sext i32 %109 to i64
  %111 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %110
  %112 = load i32, ptr %111, align 4, !tbaa !5
  %113 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %114 = sext i32 %113 to i64
  %115 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %114
  store i32 %112, ptr %115, align 4, !tbaa !5
  br label %116

116:                                              ; preds = %108
  %117 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %118 = add nsw i32 %117, 1
  store i32 %118, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %104, !llvm.loop !13

119:                                              ; preds = %104
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #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 = !{!"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}
!12 = distinct !{!12, !10}
!13 = distinct !{!13, !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"

@arr = external dso_local local_unnamed_addr global [100 x i32], align 16
@b = external dso_local local_unnamed_addr global [100 x i32], align 16

; Function Attrs: nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local void @merge(i32 noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = add nsw i32 %1, 1
  %5 = icmp sle i32 %0, %1
  %6 = icmp slt i32 %1, %2
  %7 = and i1 %5, %6
  br i1 %7, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %3
  %8 = sext i32 %0 to i64
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %8, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ]
  %.03855 = phi i32 [ %4, %.lr.ph.preheader ], [ %.139, %.lr.ph ]
  %.04353 = phi i32 [ %0, %.lr.ph.preheader ], [ %.144, %.lr.ph ]
  %9 = sext i32 %.04353 to i64
  %10 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %9
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %12 = sext i32 %.03855 to i64
  %13 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %12
  %14 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %.not50 = icmp sle i32 %11, %14
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %11, i32 %14)
  %15 = zext i1 %.not50 to i32
  %.144 = add nsw i32 %.04353, %15
  %not..not50 = xor i1 %.not50, true
  %16 = zext i1 %not..not50 to i32
  %.139 = add nsw i32 %.03855, %16
  %17 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr @b, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %17, align 4
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %18 = icmp sle i32 %.144, %1
  %19 = icmp sle i32 %.139, %2
  %20 = select i1 %18, i1 %19, i1 false
  br i1 %20, label %.lr.ph, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !9

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph
  %21 = trunc nsw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %3
  %.043.lcssa = phi i32 [ %0, %3 ], [ %.144, %._crit_edge.loopexit ]
  %.040.lcssa = phi i32 [ %0, %3 ], [ %21, %._crit_edge.loopexit ]
  %.038.lcssa = phi i32 [ %4, %3 ], [ %.139, %._crit_edge.loopexit ]
  %22 = icmp sgt i32 %.043.lcssa, %1
  br i1 %22, label %.preheader, label %.preheader51.preheader

.preheader51.preheader:                           ; preds = %._crit_edge
  %23 = sext i32 %.040.lcssa to i64
  %24 = shl nsw i64 %23, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr @b, i64 %24
  %25 = sext i32 %.043.lcssa to i64
  %26 = shl nsw i64 %25, 2
  %scevgep71 = getelementptr i8, ptr @arr, i64 %26
  %27 = sub i32 %1, %.043.lcssa
  %28 = zext i32 %27 to i64
  %29 = shl nuw nsw i64 %28, 2
  %30 = add nuw nsw i64 %29, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep71, i64 %30, i1 false), !tbaa !5
  br label %.loopexit

.preheader:                                       ; preds = %._crit_edge
  %.not4860 = icmp sgt i32 %.038.lcssa, %2
  br i1 %.not4860, label %.loopexit, label %.lr.ph63.preheader

.lr.ph63.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %31 = sext i32 %.040.lcssa to i64
  %32 = shl nsw i64 %31, 2
  %scevgep79 = getelementptr i8, ptr @b, i64 %32
  %33 = sext i32 %.038.lcssa to i64
  %34 = shl nsw i64 %33, 2
  %scevgep80 = getelementptr i8, ptr @arr, i64 %34
  %35 = sub i32 %2, %.038.lcssa
  %36 = zext i32 %35 to i64
  %37 = shl nuw nsw i64 %36, 2
  %38 = add nuw nsw i64 %37, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep79, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep80, i64 %38, i1 false), !tbaa !5
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.preheader51.preheader, %.lr.ph63.preheader, %.preheader
  %.not4964 = icmp sgt i32 %0, %2
  br i1 %.not4964, label %._crit_edge68, label %.lr.ph67.preheader

.lr.ph67.preheader:                               ; preds = %.loopexit
  %39 = sext i32 %0 to i64
  %40 = shl nsw i64 %39, 2
  %scevgep88 = getelementptr i8, ptr @arr, i64 %40
  %scevgep89 = getelementptr i8, ptr @b, i64 %40
  %41 = sub i32 %2, %0
  %42 = zext i32 %41 to i64
  %43 = shl nuw nsw i64 %42, 2
  %44 = add nuw nsw i64 %43, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep88, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep89, i64 %44, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge68

._crit_edge68:                                    ; preds = %.lr.ph67.preheader, %.loopexit
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smin.i32(i32, i32) #2

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, 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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { 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"}


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