; LLVM IR from amritansh22/Data-Structures-and-Algorithms-in-cpp :: first missing.ll (Z18firstMissingNumberPii)

; 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 @_Z18firstMissingNumberPii(ptr noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %9

9:                                                ; preds = %79, %2
  %10 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %11 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %12 = icmp slt i32 %10, %11
  br i1 %12, label %13, label %82

13:                                               ; preds = %9
  br label %14

14:                                               ; preds = %48, %13
  %15 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %17 = sext i32 %16 to i64
  %18 = getelementptr inbounds i32, ptr %15, i64 %17
  %19 = load i32, ptr %18, align 4, !tbaa !9
  %20 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %21 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %23 = sext i32 %22 to i64
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %23
  %25 = load i32, ptr %24, align 4, !tbaa !9
  %26 = sub nsw i32 %25, 1
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !9
  %30 = icmp ne i32 %19, %29
  br i1 %30, label %31, label %46

31:                                               ; preds = %14
  %32 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %32, i64 %34
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !9
  %37 = icmp sge i32 %36, 1
  br i1 %37, label %38, label %46

38:                                               ; preds = %31
  %39 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %41 = sext i32 %40 to i64
  %42 = getelementptr inbounds i32, ptr %39, i64 %41
  %43 = load i32, ptr %42, align 4, !tbaa !9
  %44 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %45 = icmp sle i32 %43, %44
  br label %46

46:                                               ; preds = %38, %31, %14
  %47 = phi i1 [ false, %31 ], [ false, %14 ], [ %45, %38 ]
  br i1 %47, label %48, label %78

48:                                               ; preds = %46
  %49 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %50 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  %55 = sub nsw i32 %54, 1
  %56 = sext i32 %55 to i64
  %57 = getelementptr inbounds i32, ptr %49, i64 %56
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !9
  store i32 %58, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %59 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %60 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %61 = sext i32 %60 to i64
  %62 = getelementptr inbounds i32, ptr %59, i64 %61
  %63 = load i32, ptr %62, align 4, !tbaa !9
  %64 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %65 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %67
  %69 = load i32, ptr %68, align 4, !tbaa !9
  %70 = sub nsw i32 %69, 1
  %71 = sext i32 %70 to i64
  %72 = getelementptr inbounds i32, ptr %64, i64 %71
  store i32 %63, ptr %72, align 4, !tbaa !9
  %73 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %74 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %75 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %76 = sext i32 %75 to i64
  %77 = getelementptr inbounds i32, ptr %74, i64 %76
  store i32 %73, ptr %77, align 4, !tbaa !9
  br label %14, !llvm.loop !11

78:                                               ; preds = %46
  br label %79

79:                                               ; preds = %78
  %80 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %81 = add nsw i32 %80, 1
  store i32 %81, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %9, !llvm.loop !13

82:                                               ; preds = %9
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %83

83:                                               ; preds = %100, %82
  %84 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %85 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %86 = icmp slt i32 %84, %85
  br i1 %86, label %87, label %103

87:                                               ; preds = %83
  %88 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %89 = add nsw i32 %88, 1
  %90 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %91 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %92 = sext i32 %91 to i64
  %93 = getelementptr inbounds i32, ptr %90, i64 %92
  %94 = load i32, ptr %93, align 4, !tbaa !9
  %95 = icmp ne i32 %89, %94
  br i1 %95, label %96, label %99

96:                                               ; preds = %87
  %97 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %98 = add nsw i32 %97, 1
  store i32 %98, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %8, align 4
  br label %106

99:                                               ; preds = %87
  br label %100

100:                                              ; preds = %99
  %101 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %102 = add nsw i32 %101, 1
  store i32 %102, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %83, !llvm.loop !14

103:                                              ; preds = %83
  %104 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %105 = add nsw i32 %104, 1
  store i32 %105, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %8, align 4
  br label %106

106:                                              ; preds = %103, %96
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %107 = load i32, ptr %3, align 4
  ret i32 %107
}

; 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 = { 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 = { 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}


; 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(write, argmem: readwrite, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z18firstMissingNumberPii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %3, label %.preheader43.lr.ph, label %.preheader

.preheader43.lr.ph:                               ; preds = %2
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 -4
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %1 to i64
  br label %.preheader43

.preheader43:                                     ; preds = %.preheader43.lr.ph, %.critedge
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader43.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %.critedge ]
  %4 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %5 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %6 = sext i32 %5 to i64
  %gep44 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %6
  %7 = load i32, ptr %gep44, align 4, !tbaa !5
  %.not3845 = icmp eq i32 %5, %7
  %8 = icmp slt i32 %5, 1
  %or.cond.not4246 = or i1 %8, %.not3845
  %.not3947 = icmp sgt i32 %5, %1
  %or.cond4048 = or i1 %.not3947, %or.cond.not4246
  br i1 %or.cond4048, label %.critedge, label %.lr.ph

.preheader:                                       ; preds = %.critedge, %2
  %smax = tail call i32 @llvm.smax.i32(i32 %1, i32 0)
  %wide.trip.count55 = zext nneg i32 %smax to i64
  br label %14

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader43, %.lr.ph
  %9 = phi i32 [ %12, %.lr.ph ], [ %7, %.preheader43 ]
  %gep49 = phi ptr [ %gep, %.lr.ph ], [ %gep44, %.preheader43 ]
  %10 = phi i32 [ %9, %.lr.ph ], [ %5, %.preheader43 ]
  store i32 %10, ptr %gep49, align 4, !tbaa !5
  store i32 %9, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %11 = sext i32 %9 to i64
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %11
  %12 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %.not38 = icmp eq i32 %9, %12
  %13 = icmp slt i32 %9, 1
  %or.cond.not42 = or i1 %13, %.not38
  %.not39 = icmp sgt i32 %9, %1
  %or.cond40 = or i1 %.not39, %or.cond.not42
  br i1 %or.cond40, label %.critedge, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.critedge:                                        ; preds = %.lr.ph, %.preheader43
  %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 %.preheader, label %.preheader43, !llvm.loop !11

14:                                               ; preds = %.preheader, %15
  %indvars.iv52 = phi i64 [ 0, %.preheader ], [ %indvars.iv.next53, %15 ]
  %exitcond56.not = icmp eq i64 %indvars.iv52, %wide.trip.count55
  br i1 %exitcond56.not, label %19, label %15

15:                                               ; preds = %14
  %indvars.iv.next53 = add nuw nsw i64 %indvars.iv52, 1
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv52
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  %18 = zext i32 %17 to i64
  %.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next53, %18
  br i1 %.not, label %14, label %.loopexit.loopexit, !llvm.loop !12

19:                                               ; preds = %14
  %20 = add nsw i32 %1, 1
  br label %.loopexit

.loopexit.loopexit:                               ; preds = %15
  %21 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next53 to i32
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.loopexit.loopexit, %19
  %.0 = phi i32 [ %20, %19 ], [ %21, %.loopexit.loopexit ]
  ret i32 %.0
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smax.i32(i32, i32) #1

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(write, argmem: readwrite, 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 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"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}


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