; LLVM IR from jgaeddert/liquid-dsp :: src/math/src (modular_arithmetic)

; 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: 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: nounwind uwtable
declare dso_local i32 @liquid_modpow(i32 noundef, i32 noundef, i32 noundef) #1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @liquid_primitive_root_prime(i32 noundef %0) #1 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca [40 x i32], align 16
  %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 %2, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 160, ptr %3) #2
  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
  %11 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %12 = sub i32 %11, 1
  store i32 %12, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  br label %13

13:                                               ; preds = %60, %1
  store i32 2, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %14

14:                                               ; preds = %50, %13
  %15 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %17 = icmp ule i32 %15, %16
  br i1 %17, label %18, label %53

18:                                               ; preds = %14
  %19 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %20 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %21 = urem i32 %19, %20
  %22 = icmp eq i32 %21, 0
  br i1 %22, label %23, label %49

23:                                               ; preds = %18
  %24 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %26 = udiv i32 %25, %24
  store i32 %26, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %27 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %28 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %29 = zext i32 %28 to i64
  %30 = getelementptr inbounds [40 x i32], ptr %3, i64 0, i64 %29
  store i32 %27, ptr %30, align 4, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %32 = icmp eq i32 %31, 0
  br i1 %32, label %33, label %36

33:                                               ; preds = %23
  %34 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %35 = add i32 %34, 1
  store i32 %35, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %48

36:                                               ; preds = %23
  %37 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %38 = sub i32 %37, 1
  %39 = zext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds [40 x i32], ptr %3, i64 0, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  %42 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %43 = icmp ne i32 %41, %42
  br i1 %43, label %44, label %47

44:                                               ; preds = %36
  %45 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %46 = add i32 %45, 1
  store i32 %46, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %47

47:                                               ; preds = %44, %36
  br label %48

48:                                               ; preds = %47, %33
  br label %53

49:                                               ; preds = %18
  br label %50

50:                                               ; preds = %49
  %51 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %52 = add i32 %51, 1
  store i32 %52, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %14, !llvm.loop !9

53:                                               ; preds = %48, %14
  br label %54

54:                                               ; preds = %53
  %55 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %56 = icmp ugt i32 %55, 1
  br i1 %56, label %57, label %60

57:                                               ; preds = %54
  %58 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %59 = icmp ult i32 %58, 40
  br label %60

60:                                               ; preds = %57, %54
  %61 = phi i1 [ false, %54 ], [ %59, %57 ]
  br i1 %61, label %13, label %62, !llvm.loop !11

62:                                               ; preds = %60
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 2, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %63

63:                                               ; preds = %101, %62
  %64 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %65 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %66 = icmp ult i32 %64, %65
  br i1 %66, label %67, label %104

67:                                               ; preds = %63
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  store i32 1, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %68

68:                                               ; preds = %90, %67
  %69 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %70 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %71 = icmp ult i32 %69, %70
  br i1 %71, label %72, label %93

72:                                               ; preds = %68
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %73 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %74 = sub i32 %73, 1
  %75 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %76 = zext i32 %75 to i64
  %77 = getelementptr inbounds [40 x i32], ptr %3, i64 0, i64 %76
  %78 = load i32, ptr %77, align 4, !tbaa !5
  %79 = udiv i32 %74, %78
  store i32 %79, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %80 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %82 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %83 = call i32 @liquid_modpow(i32 noundef %80, i32 noundef %81, i32 noundef %82)
  %84 = icmp eq i32 %83, 1
  br i1 %84, label %85, label %86

85:                                               ; preds = %72
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  store i32 10, ptr %10, align 4
  br label %87

86:                                               ; preds = %72
  store i32 0, ptr %10, align 4
  br label %87

87:                                               ; preds = %86, %85
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %88 = load i32, ptr %10, align 4
  switch i32 %88, label %106 [
    i32 0, label %89
    i32 10, label %93
  ]

89:                                               ; preds = %87
  br label %90

90:                                               ; preds = %89
  %91 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %92 = add i32 %91, 1
  store i32 %92, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %68, !llvm.loop !12

93:                                               ; preds = %87, %68
  %94 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %95 = icmp ne i32 %94, 0
  br i1 %95, label %96, label %97

96:                                               ; preds = %93
  store i32 7, ptr %10, align 4
  br label %98

97:                                               ; preds = %93
  store i32 0, ptr %10, align 4
  br label %98

98:                                               ; preds = %97, %96
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %99 = load i32, ptr %10, align 4
  switch i32 %99, label %106 [
    i32 0, label %100
    i32 7, label %104
  ]

100:                                              ; preds = %98
  br label %101

101:                                              ; preds = %100
  %102 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %103 = add i32 %102, 1
  store i32 %103, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %63, !llvm.loop !13

104:                                              ; preds = %98, %63
  %105 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %10, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 160, ptr %3) #2
  ret i32 %105

106:                                              ; preds = %98, %87
  unreachable
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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/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"

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

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

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local i32 @liquid_modpow(i32 noundef, i32 noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @liquid_primitive_root_prime(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #1 {
  %2 = alloca [40 x i32], align 16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 160, ptr nonnull %2) #2
  %3 = add i32 %0, -1
  br label %4

4:                                                ; preds = %.loopexit, %1
  %.039 = phi i32 [ %3, %1 ], [ %.140, %.loopexit ]
  %.032 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %.133, %.loopexit ]
  %.not50 = icmp ult i32 %.039, 2
  br i1 %.not50, label %.preheader45, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %4, %18
  %.03751 = phi i32 [ %19, %18 ], [ 2, %4 ]
  %5 = urem i32 %.039, %.03751
  %6 = udiv i32 %.039, %.03751
  %7 = icmp eq i32 %5, 0
  br i1 %7, label %8, label %18

8:                                                ; preds = %.lr.ph
  %9 = zext i32 %.032 to i64
  %10 = getelementptr inbounds [40 x i32], ptr %2, i64 0, i64 %9
  store i32 %.03751, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %11 = icmp eq i32 %.032, 0
  br i1 %11, label %.loopexit, label %12

12:                                               ; preds = %8
  %13 = add i32 %.032, -1
  %14 = zext i32 %13 to i64
  %15 = getelementptr inbounds [40 x i32], ptr %2, i64 0, i64 %14
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %.not42 = icmp ne i32 %16, %.03751
  %17 = zext i1 %.not42 to i32
  %spec.select = add i32 %.032, %17
  br label %.loopexit

18:                                               ; preds = %.lr.ph
  %19 = add i32 %.03751, 1
  %.not = icmp ugt i32 %19, %.039
  br i1 %.not, label %.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.loopexit:                                        ; preds = %18, %12, %8
  %.140 = phi i32 [ %6, %8 ], [ %6, %12 ], [ %.039, %18 ]
  %.133 = phi i32 [ 1, %8 ], [ %spec.select, %12 ], [ %.032, %18 ]
  %20 = icmp ugt i32 %.140, 1
  %21 = icmp ult i32 %.133, 40
  %22 = select i1 %20, i1 %21, i1 false
  br i1 %22, label %4, label %.preheader45, !llvm.loop !11

.preheader45:                                     ; preds = %4, %.loopexit
  %.13368 = phi i32 [ %.133, %.loopexit ], [ %.032, %4 ]
  %23 = icmp ugt i32 %0, 2
  %24 = icmp ne i32 %.13368, 0
  %or.cond = select i1 %23, i1 %24, i1 false
  br i1 %or.cond, label %.preheader.us.preheader, label %.critedge

.preheader.us.preheader:                          ; preds = %.preheader45
  %wide.trip.count = zext i32 %.13368 to i64
  br label %.preheader.us

.preheader.us:                                    ; preds = %.preheader.us.preheader, %32
  %.03655.us = phi i32 [ %33, %32 ], [ 2, %.preheader.us.preheader ]
  br label %26

25:                                               ; preds = %26
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %.critedge, label %26, !llvm.loop !12

26:                                               ; preds = %.preheader.us, %25
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader.us ], [ %indvars.iv.next, %25 ]
  %27 = getelementptr inbounds [40 x i32], ptr %2, i64 0, i64 %indvars.iv
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  %29 = udiv i32 %3, %28
  %30 = tail call i32 @liquid_modpow(i32 noundef %.03655.us, i32 noundef %29, i32 noundef %0)
  %31 = icmp eq i32 %30, 1
  br i1 %31, label %32, label %25

32:                                               ; preds = %26
  %33 = add nuw i32 %.03655.us, 1
  %exitcond65.not = icmp eq i32 %33, %0
  br i1 %exitcond65.not, label %.critedge, label %.preheader.us, !llvm.loop !13

.critedge:                                        ; preds = %32, %25, %.preheader45
  %.03648 = phi i32 [ 2, %.preheader45 ], [ %.03655.us, %25 ], [ %0, %32 ]
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 160, ptr nonnull %2) #2
  ret i32 %.03648
}

attributes #0 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}
!13 = distinct !{!13, !10}


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