; LLVM IR from codemistic/Data-Structures-and-Algorithms :: CPP/sorting/radix_sort.ll (Z12countingSortPiii)

; 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 @_Z12countingSortPiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #1 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  %10 = alloca [10 x i32], align 16
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca i32, align 4
  %15 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #3
  store i32 10, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %17 = zext i32 %16 to i64
  %18 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %18, ptr %8, align 8
  %19 = alloca i32, i64 %17, align 16
  store i64 %17, ptr %9, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %20

20:                                               ; preds = %28, %3
  %21 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %22 = icmp slt i32 %21, 10
  br i1 %22, label %24, label %23

23:                                               ; preds = %20
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  br label %31

24:                                               ; preds = %20
  %25 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %26
  store i32 0, ptr %27, align 4, !tbaa !9
  br label %28

28:                                               ; preds = %24
  %29 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %30 = add nsw i32 %29, 1
  store i32 %30, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %20, !llvm.loop !11

31:                                               ; preds = %23
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  store i32 0, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %32

32:                                               ; preds = %50, %31
  %33 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %34 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %35 = icmp slt i32 %33, %34
  br i1 %35, label %37, label %36

36:                                               ; preds = %32
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  br label %53

37:                                               ; preds = %32
  %38 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %39 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i32, ptr %38, i64 %40
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !9
  %43 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %44 = sdiv i32 %42, %43
  %45 = srem i32 %44, 10
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %46
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !9
  %49 = add nsw i32 %48, 1
  store i32 %49, ptr %47, align 4, !tbaa !9
  br label %50

50:                                               ; preds = %37
  %51 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %52 = add nsw i32 %51, 1
  store i32 %52, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %32, !llvm.loop !13

53:                                               ; preds = %36
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  store i32 1, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %54

54:                                               ; preds = %69, %53
  %55 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %56 = icmp slt i32 %55, 10
  br i1 %56, label %58, label %57

57:                                               ; preds = %54
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  br label %72

58:                                               ; preds = %54
  %59 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %60 = sub nsw i32 %59, 1
  %61 = sext i32 %60 to i64
  %62 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %61
  %63 = load i32, ptr %62, align 4, !tbaa !9
  %64 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %65
  %67 = load i32, ptr %66, align 4, !tbaa !9
  %68 = add nsw i32 %67, %63
  store i32 %68, ptr %66, align 4, !tbaa !9
  br label %69

69:                                               ; preds = %58
  %70 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %71 = add nsw i32 %70, 1
  store i32 %71, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %54, !llvm.loop !14

72:                                               ; preds = %57
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %73 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %74 = sub nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %75

75:                                               ; preds = %111, %72
  %76 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %77 = icmp sge i32 %76, 0
  br i1 %77, label %79, label %78

78:                                               ; preds = %75
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  br label %114

79:                                               ; preds = %75
  %80 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %82 = sext i32 %81 to i64
  %83 = getelementptr inbounds i32, ptr %80, i64 %82
  %84 = load i32, ptr %83, align 4, !tbaa !9
  %85 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %87 = sext i32 %86 to i64
  %88 = getelementptr inbounds i32, ptr %85, i64 %87
  %89 = load i32, ptr %88, align 4, !tbaa !9
  %90 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %91 = sdiv i32 %89, %90
  %92 = srem i32 %91, 10
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %93
  %95 = load i32, ptr %94, align 4, !tbaa !9
  %96 = sub nsw i32 %95, 1
  %97 = sext i32 %96 to i64
  %98 = getelementptr inbounds i32, ptr %19, i64 %97
  store i32 %84, ptr %98, align 4, !tbaa !9
  %99 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %100 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %101 = sext i32 %100 to i64
  %102 = getelementptr inbounds i32, ptr %99, i64 %101
  %103 = load i32, ptr %102, align 4, !tbaa !9
  %104 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %105 = sdiv i32 %103, %104
  %106 = srem i32 %105, 10
  %107 = sext i32 %106 to i64
  %108 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %107
  %109 = load i32, ptr %108, align 4, !tbaa !9
  %110 = add nsw i32 %109, -1
  store i32 %110, ptr %108, align 4, !tbaa !9
  br label %111

111:                                              ; preds = %79
  %112 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %113 = add nsw i32 %112, -1
  store i32 %113, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %75, !llvm.loop !15

114:                                              ; preds = %78
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %15) #3
  store i32 0, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  br label %115

115:                                              ; preds = %129, %114
  %116 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %117 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %118 = icmp slt i32 %116, %117
  br i1 %118, label %120, label %119

119:                                              ; preds = %115
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %15) #3
  br label %132

120:                                              ; preds = %115
  %121 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %122 = sext i32 %121 to i64
  %123 = getelementptr inbounds i32, ptr %19, i64 %122
  %124 = load i32, ptr %123, align 4, !tbaa !9
  %125 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %126 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %127 = sext i32 %126 to i64
  %128 = getelementptr inbounds i32, ptr %125, i64 %127
  store i32 %124, ptr %128, align 4, !tbaa !9
  br label %129

129:                                              ; preds = %120
  %130 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %131 = add nsw i32 %130, 1
  store i32 %131, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  br label %115, !llvm.loop !16

132:                                              ; preds = %119
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40, ptr %10) #3
  %133 = load ptr, ptr %8, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %133)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #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}
!16 = distinct !{!16, !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 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: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @_Z12countingSortPiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #1 {
.preheader38:
  %3 = alloca [10 x i32], align 16
  %4 = zext i32 %1 to i64
  %5 = alloca i32, i64 %4, align 16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40, ptr nonnull %3) #4
  call void @llvm.memset.p0.i64(ptr noundef nonnull align 16 dereferenceable(40) %3, i8 0, i64 40, i1 false), !tbaa !5
  %6 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %6, label %.lr.ph, label %.preheader37

.preheader37.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %.pre = load i32, ptr %3, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 4
  %.pre58 = load i32, ptr %.phi.trans.insert, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert59 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 8
  %.pre60 = load i32, ptr %.phi.trans.insert59, align 8, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert61 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 12
  %.pre62 = load i32, ptr %.phi.trans.insert61, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert63 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 16
  %.pre64 = load i32, ptr %.phi.trans.insert63, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert65 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 20
  %.pre66 = load i32, ptr %.phi.trans.insert65, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert67 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 24
  %.pre68 = load i32, ptr %.phi.trans.insert67, align 8, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert69 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 28
  %.pre70 = load i32, ptr %.phi.trans.insert69, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert71 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 32
  %.pre72 = load i32, ptr %.phi.trans.insert71, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert73 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 36
  %.pre74 = load i32, ptr %.phi.trans.insert73, align 4, !tbaa !5
  %7 = add nsw i32 %.pre58, %.pre
  br label %.preheader37

.preheader37:                                     ; preds = %.preheader37.loopexit, %.preheader38
  %8 = phi i32 [ %.pre74, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %9 = phi i32 [ %.pre72, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %10 = phi i32 [ %.pre70, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %11 = phi i32 [ %.pre68, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %12 = phi i32 [ %.pre66, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %13 = phi i32 [ %.pre64, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %14 = phi i32 [ %.pre62, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %15 = phi i32 [ %.pre60, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %16 = phi i32 [ %7, %.preheader37.loopexit ], [ 0, %.preheader38 ]
  %17 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 4
  store i32 %16, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  %18 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 8
  %19 = add nsw i32 %15, %16
  store i32 %19, ptr %18, align 8, !tbaa !5
  %20 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 12
  %21 = add nsw i32 %14, %19
  store i32 %21, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 16
  %23 = add nsw i32 %13, %21
  store i32 %23, ptr %22, align 16, !tbaa !5
  %24 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 20
  %25 = add nsw i32 %12, %23
  store i32 %25, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %26 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 24
  %27 = add nsw i32 %11, %25
  store i32 %27, ptr %26, align 8, !tbaa !5
  %28 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 28
  %29 = add nsw i32 %10, %27
  store i32 %29, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %30 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 32
  %31 = add nsw i32 %9, %29
  store i32 %31, ptr %30, align 16, !tbaa !5
  %32 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 36
  %33 = add nsw i32 %8, %31
  store i32 %33, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %5, i64 -4
  br i1 %6, label %.lr.ph43, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader38, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %.preheader38 ]
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  %36 = sdiv i32 %35, %2
  %37 = srem i32 %36, 10
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %3, i64 0, i64 %38
  %40 = load i32, ptr %39, align 4, !tbaa !5
  %41 = add nsw i32 %40, 1
  store i32 %41, ptr %39, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %4
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader37.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph43
  br i1 %6, label %.lr.ph45.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph45.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %42 = shl nuw nsw i64 %4, 2
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr nonnull align 4 %0, ptr nonnull align 16 %5, i64 %42, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

.lr.ph43:                                         ; preds = %.preheader37, %.lr.ph43
  %indvars.iv52 = phi i64 [ %indvars.iv.next53, %.lr.ph43 ], [ %4, %.preheader37 ]
  %indvars.iv.next53 = add nsw i64 %indvars.iv52, -1
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next53
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !5
  %45 = sdiv i32 %44, %2
  %46 = srem i32 %45, 10
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %3, i64 0, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %50 = sext i32 %49 to i64
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %50
  store i32 %44, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %51 = add nsw i32 %49, -1
  store i32 %51, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %52 = icmp sgt i64 %indvars.iv52, 1
  br i1 %52, label %.lr.ph43, label %.preheader, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %.preheader37, %.lr.ph45.preheader, %.preheader
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40, ptr nonnull %3) #4
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write)
declare void @llvm.memset.p0.i64(ptr nocapture writeonly, i8, i64, i1 immarg) #2

; 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) #3

attributes #0 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #2 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write) }
attributes #3 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #4 = { 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}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass