; LLVM IR from amritansh22/Data-Structures-and-Algorithms-in-cpp :: SearchingAlgorithms/ternary_search.ll (Z18rec_ternary_searchiiPii)

; 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 uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z18rec_ternary_searchiiPii(i32 noundef %0, i32 noundef %1, ptr noundef %2, i32 noundef %3) #1 {
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store ptr %2, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %16 = icmp slt i32 %14, %15
  br i1 %16, label %17, label %116

17:                                               ; preds = %4
  %18 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %19 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %20 = sub nsw i32 %18, %19
  %21 = icmp slt i32 %20, 10
  br i1 %21, label %22, label %46

22:                                               ; preds = %17
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %23 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  store i32 %23, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %24

24:                                               ; preds = %40, %22
  %25 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %26 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %27 = icmp sle i32 %25, %26
  br i1 %27, label %29, label %28

28:                                               ; preds = %24
  store i32 2, ptr %11, align 4
  br label %43

29:                                               ; preds = %24
  %30 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %31 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %32
  %34 = load i32, ptr %33, align 4, !tbaa !5
  %35 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %36 = icmp eq i32 %34, %35
  br i1 %36, label %37, label %39

37:                                               ; preds = %29
  %38 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  store i32 %38, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %43

39:                                               ; preds = %29
  br label %40

40:                                               ; preds = %39
  %41 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %42 = add nsw i32 %41, 1
  store i32 %42, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %24, !llvm.loop !11

43:                                               ; preds = %37, %28
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %44 = load i32, ptr %11, align 4
  switch i32 %44, label %119 [
    i32 2, label %45
    i32 1, label %117
  ]

45:                                               ; preds = %43
  store i32 -1, ptr %5, align 4
  br label %117

46:                                               ; preds = %17
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %47 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %49 = add nsw i32 %47, %48
  %50 = sdiv i32 %49, 3
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #2
  %52 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %54 = add nsw i32 %52, %53
  %55 = mul nsw i32 %54, 2
  %56 = sdiv i32 %55, 3
  %57 = add nsw i32 %56, 1
  store i32 %57, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %58 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %59 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds i32, ptr %58, i64 %60
  %62 = load i32, ptr %61, align 4, !tbaa !5
  %63 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %64 = icmp eq i32 %62, %63
  br i1 %64, label %65, label %67

65:                                               ; preds = %46
  %66 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  store i32 %66, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %115

67:                                               ; preds = %46
  %68 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %69 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i32, ptr %68, i64 %70
  %72 = load i32, ptr %71, align 4, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %74 = icmp eq i32 %72, %73
  br i1 %74, label %75, label %77

75:                                               ; preds = %67
  %76 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  store i32 %76, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %115

77:                                               ; preds = %67
  %78 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %79 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %80 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i32, ptr %79, i64 %81
  %83 = load i32, ptr %82, align 4, !tbaa !5
  %84 = icmp slt i32 %78, %83
  br i1 %84, label %85, label %92

85:                                               ; preds = %77
  %86 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %87 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %88 = sub nsw i32 %87, 1
  %89 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %90 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %91 = call noundef i32 @_Z18rec_ternary_searchiiPii(i32 noundef %86, i32 noundef %88, ptr noundef %89, i32 noundef %90)
  store i32 %91, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %115

92:                                               ; preds = %77
  %93 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %94 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %95 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %96 = sext i32 %95 to i64
  %97 = getelementptr inbounds i32, ptr %94, i64 %96
  %98 = load i32, ptr %97, align 4, !tbaa !5
  %99 = icmp sgt i32 %93, %98
  br i1 %99, label %100, label %107

100:                                              ; preds = %92
  %101 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %102 = add nsw i32 %101, 1
  %103 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %104 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %105 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %106 = call noundef i32 @_Z18rec_ternary_searchiiPii(i32 noundef %102, i32 noundef %103, ptr noundef %104, i32 noundef %105)
  store i32 %106, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %115

107:                                              ; preds = %92
  %108 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %109 = add nsw i32 %108, 1
  %110 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %111 = sub nsw i32 %110, 1
  %112 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %113 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %114 = call noundef i32 @_Z18rec_ternary_searchiiPii(i32 noundef %109, i32 noundef %111, ptr noundef %112, i32 noundef %113)
  store i32 %114, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %115

115:                                              ; preds = %107, %100, %85, %75, %65
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %117

116:                                              ; preds = %4
  store i32 -1, ptr %5, align 4
  br label %117

117:                                              ; preds = %116, %115, %45, %43
  %118 = load i32, ptr %5, align 4
  ret i32 %118

119:                                              ; preds = %43
  unreachable
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { mustprogress 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++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


; 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 willreturn memory(argmem: read) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z18rec_ternary_searchiiPii(i32 noundef %0, i32 noundef %1, ptr nocapture noundef readonly %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  br label %tailrecurse.outer

tailrecurse.outer:                                ; preds = %tailrecurse.outer.backedge, %4
  %.tr.ph = phi i32 [ %0, %4 ], [ %.tr.ph.be, %tailrecurse.outer.backedge ]
  %.tr49.ph = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.tr49.ph.be, %tailrecurse.outer.backedge ]
  br label %tailrecurse

tailrecurse:                                      ; preds = %tailrecurse.outer, %31
  %.tr49 = phi i32 [ %17, %31 ], [ %.tr49.ph, %tailrecurse.outer ]
  %5 = icmp slt i32 %.tr.ph, %.tr49
  br i1 %5, label %6, label %.loopexit

6:                                                ; preds = %tailrecurse
  %7 = sub nsw i32 %.tr49, %.tr.ph
  %8 = icmp slt i32 %7, 10
  br i1 %8, label %.lr.ph.preheader, label %15

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %6
  %9 = sext i32 %.tr.ph to i64
  %10 = add i32 %.tr49, 1
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %14
  %indvars.iv = phi i64 [ %9, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %14 ]
  %11 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %indvars.iv
  %12 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %13 = icmp eq i32 %12, %3
  br i1 %13, label %.loopexit.loopexit.split.loop.exit78, label %14

14:                                               ; preds = %.lr.ph
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next to i32
  %exitcond.not = icmp eq i32 %10, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond.not, label %.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

15:                                               ; preds = %6
  %16 = add nsw i32 %.tr49, %.tr.ph
  %17 = sdiv i32 %16, 3
  %18 = add nsw i32 %17, 1
  %19 = shl nsw i32 %16, 1
  %20 = sdiv i32 %19, 3
  %21 = sext i32 %18 to i64
  %22 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %21
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  %24 = icmp eq i32 %23, %3
  br i1 %24, label %.loopexit, label %25

25:                                               ; preds = %15
  %26 = add nsw i32 %20, 1
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %30 = icmp eq i32 %29, %3
  br i1 %30, label %.loopexit, label %31

31:                                               ; preds = %25
  %32 = icmp sgt i32 %23, %3
  br i1 %32, label %tailrecurse, label %tailrecurse.outer.backedge

tailrecurse.outer.backedge:                       ; preds = %31
  %33 = icmp slt i32 %29, %3
  %.tr.ph.be.v = select i1 %33, i32 %20, i32 %17
  %.tr.ph.be = add nsw i32 %.tr.ph.be.v, 2
  %.tr49.ph.be = select i1 %33, i32 %.tr49, i32 %20
  br label %tailrecurse.outer

.loopexit.loopexit.split.loop.exit78:             ; preds = %.lr.ph
  %34 = trunc nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %tailrecurse, %15, %25, %14, %.loopexit.loopexit.split.loop.exit78
  %.2 = phi i32 [ %34, %.loopexit.loopexit.split.loop.exit78 ], [ -1, %14 ], [ -1, %tailrecurse ], [ %26, %25 ], [ %18, %15 ]
  ret i32 %.2
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) 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" }

!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: ADCEPass,CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass