; LLVM IR from manishbisht/Competitive-Programming :: Algorithms/Sorting/Merge Sort.ll (Z6mmergePiiii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local void @_Z6mmergePiiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #1 {
  %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
  %12 = alloca ptr, align 8
  %13 = alloca i64, align 8
  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
  store i32 %3, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %14 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %15 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %16 = sub nsw i32 %14, %15
  %17 = add nsw i32 %16, 1
  %18 = zext i32 %17 to i64
  %19 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %19, ptr %12, align 8
  %20 = alloca i32, i64 %18, align 16
  store i64 %18, ptr %13, align 8
  %21 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %21, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %22 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %23 = add nsw i32 %22, 1
  store i32 %23, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %24

24:                                               ; preds = %68, %4
  %25 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %26 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %27 = icmp sle i32 %25, %26
  br i1 %27, label %28, label %32

28:                                               ; preds = %24
  %29 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %30 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %31 = icmp sle i32 %29, %30
  br label %32

32:                                               ; preds = %28, %24
  %33 = phi i1 [ false, %24 ], [ %31, %28 ]
  br i1 %33, label %34, label %71

34:                                               ; preds = %32
  %35 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %35, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !9
  %40 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %40, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  %45 = icmp sle i32 %39, %44
  br i1 %45, label %46, label %57

46:                                               ; preds = %34
  %47 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %47, i64 %49
  %51 = load i32, ptr %50, align 4, !tbaa !9
  %52 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %53
  store i32 %51, ptr %54, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %56 = add nsw i32 %55, 1
  store i32 %56, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %68

57:                                               ; preds = %34
  %58 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %59 = load i32, ptr %10, 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 i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %64
  store i32 %62, ptr %65, align 4, !tbaa !9
  %66 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %68

68:                                               ; preds = %57, %46
  %69 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %70 = add nsw i32 %69, 1
  store i32 %70, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %24, !llvm.loop !11

71:                                               ; preds = %32
  br label %72

72:                                               ; preds = %76, %71
  %73 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %75 = icmp sle i32 %73, %74
  br i1 %75, label %76, label %89

76:                                               ; preds = %72
  %77 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %78 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = getelementptr inbounds i32, ptr %77, i64 %79
  %81 = load i32, ptr %80, align 4, !tbaa !9
  %82 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %83 = sext i32 %82 to i64
  %84 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %83
  store i32 %81, ptr %84, align 4, !tbaa !9
  %85 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %86 = add nsw i32 %85, 1
  store i32 %86, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %87 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %88 = add nsw i32 %87, 1
  store i32 %88, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %72, !llvm.loop !13

89:                                               ; preds = %72
  br label %90

90:                                               ; preds = %94, %89
  %91 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %92 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %93 = icmp sle i32 %91, %92
  br i1 %93, label %94, label %107

94:                                               ; preds = %90
  %95 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %96 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %97 = sext i32 %96 to i64
  %98 = getelementptr inbounds i32, ptr %95, i64 %97
  %99 = load i32, ptr %98, align 4, !tbaa !9
  %100 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %101 = sext i32 %100 to i64
  %102 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %101
  store i32 %99, ptr %102, align 4, !tbaa !9
  %103 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %104 = add nsw i32 %103, 1
  store i32 %104, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %105 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %106 = add nsw i32 %105, 1
  store i32 %106, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %90, !llvm.loop !14

107:                                              ; preds = %90
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %108 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %108, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %109

109:                                              ; preds = %124, %107
  %110 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %111 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %112 = icmp sle i32 %110, %111
  br i1 %112, label %113, label %127

113:                                              ; preds = %109
  %114 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %115 = sext i32 %114 to i64
  %116 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %115
  %117 = load i32, ptr %116, align 4, !tbaa !9
  %118 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %119 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %120 = sext i32 %119 to i64
  %121 = getelementptr inbounds i32, ptr %118, i64 %120
  store i32 %117, ptr %121, align 4, !tbaa !9
  %122 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %123 = add nsw i32 %122, 1
  store i32 %123, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %124

124:                                              ; preds = %113
  %125 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %126 = add nsw i32 %125, 1
  store i32 %126, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %109, !llvm.loop !15

127:                                              ; preds = %109
  %128 = load ptr, ptr %12, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %128)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #2

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 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn }
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"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}
!15 = distinct !{!15, !12}


; 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 memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @_Z6mmergePiiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %reass.sub = sub i32 %3, %1
  %5 = add i32 %reass.sub, 1
  %6 = zext i32 %5 to i64
  %7 = alloca i32, i64 %6, align 16
  %8 = add i32 %2, 1
  %9 = icmp sle i32 %1, %2
  %10 = icmp slt i32 %2, %3
  %11 = and i1 %9, %10
  br i1 %11, label %.lr.ph, label %.preheader57

.preheader57.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %12 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader57

.preheader57:                                     ; preds = %.preheader57.loopexit, %4
  %.047.lcssa = phi i32 [ 0, %4 ], [ %12, %.preheader57.loopexit ]
  %.043.lcssa = phi i32 [ %8, %4 ], [ %.144, %.preheader57.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.1, %.preheader57.loopexit ]
  %.not63 = icmp sgt i32 %.0.lcssa, %2
  br i1 %.not63, label %.preheader56, label %.lr.ph66.preheader

.lr.ph66.preheader:                               ; preds = %.preheader57
  %13 = zext i32 %.047.lcssa to i64
  %14 = shl nuw nsw i64 %13, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %7, i64 %14
  %15 = sext i32 %.0.lcssa to i64
  %16 = shl nsw i64 %15, 2
  %scevgep78 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %16
  %17 = sub i32 %2, %.0.lcssa
  %18 = zext i32 %17 to i64
  %19 = shl nuw nsw i64 %18, 2
  %20 = add nuw nsw i64 %19, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep78, i64 %20, i1 false), !tbaa !5
  %21 = add i32 %.047.lcssa, %17
  %22 = add i32 %21, 1
  br label %.preheader56

.lr.ph:                                           ; preds = %4, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %4 ]
  %.060 = phi i32 [ %.1, %.lr.ph ], [ %1, %4 ]
  %.04359 = phi i32 [ %.144, %.lr.ph ], [ %8, %4 ]
  %23 = sext i32 %.060 to i64
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %23
  %25 = load i32, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %26 = sext i32 %.04359 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  %.not55 = icmp sgt i32 %25, %28
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %25, i32 %28)
  %29 = zext i1 %.not55 to i32
  %.144 = add nsw i32 %.04359, %29
  %not..not55 = xor i1 %.not55, true
  %30 = zext i1 %not..not55 to i32
  %.1 = add nsw i32 %.060, %30
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %7, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %31, align 4
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %32 = icmp sle i32 %.1, %2
  %33 = icmp sle i32 %.144, %3
  %34 = select i1 %32, i1 %33, i1 false
  br i1 %34, label %.lr.ph, label %.preheader57.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader56:                                     ; preds = %.lr.ph66.preheader, %.preheader57
  %.148.lcssa = phi i32 [ %.047.lcssa, %.preheader57 ], [ %22, %.lr.ph66.preheader ]
  %.not5368 = icmp sgt i32 %.043.lcssa, %3
  br i1 %.not5368, label %.preheader, label %.lr.ph71.preheader

.lr.ph71.preheader:                               ; preds = %.preheader56
  %35 = zext i32 %.148.lcssa to i64
  %36 = shl nuw nsw i64 %35, 2
  %scevgep86 = getelementptr i8, ptr %7, i64 %36
  %37 = sext i32 %.043.lcssa to i64
  %38 = shl nsw i64 %37, 2
  %scevgep87 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %38
  %39 = sub i32 %3, %.043.lcssa
  %40 = zext i32 %39 to i64
  %41 = shl nuw nsw i64 %40, 2
  %42 = add nuw nsw i64 %41, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep86, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep87, i64 %42, i1 false), !tbaa !5
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph71.preheader, %.preheader56
  %.not5472 = icmp sgt i32 %1, %3
  br i1 %.not5472, label %._crit_edge, label %.lr.ph75.preheader

.lr.ph75.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %43 = sext i32 %1 to i64
  %44 = shl nsw i64 %43, 2
  %scevgep95 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %44
  %45 = zext i32 %reass.sub to i64
  %46 = shl nuw nsw i64 %45, 2
  %47 = add nuw nsw i64 %46, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep95, ptr noundef nonnull align 16 dereferenceable(1) %7, i64 %47, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph75.preheader, %.preheader
  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 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) 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++ 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,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass