; LLVM IR from amritansh22/Data-Structures-and-Algorithms-in-cpp :: sqrt.ll (Z4Sqrti)

; 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 @_Z4Sqrti(i32 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i64, align 8
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %8 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %9 = icmp sle i32 %8, 1
  br i1 %9, label %10, label %12

10:                                               ; preds = %1
  %11 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %11, ptr %2, align 4
  br label %64

12:                                               ; preds = %1
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #2
  store i64 1, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #2
  %13 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %14 = sext i32 %13 to i64
  store i64 %14, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  br label %15

15:                                               ; preds = %59, %12
  %16 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %17 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %18 = icmp sle i64 %16, %17
  br i1 %18, label %19, label %60

19:                                               ; preds = %15
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  %20 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %21 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %22 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %23 = sub nsw i64 %21, %22
  %24 = sdiv i64 %23, 2
  %25 = add nsw i64 %20, %24
  store i64 %25, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %26 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %27 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %28 = sext i32 %27 to i64
  %29 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %30 = sdiv i64 %28, %29
  %31 = icmp eq i64 %26, %30
  br i1 %31, label %32, label %35

32:                                               ; preds = %19
  %33 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %34 = trunc i64 %33 to i32
  store i32 %34, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %57

35:                                               ; preds = %19
  %36 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %37 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %40 = sdiv i64 %38, %39
  %41 = icmp slt i64 %36, %40
  br i1 %41, label %42, label %45

42:                                               ; preds = %35
  %43 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %44 = add nsw i64 %43, 1
  store i64 %44, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  br label %56

45:                                               ; preds = %35
  %46 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %47 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %50 = sdiv i64 %48, %49
  %51 = icmp sgt i64 %46, %50
  br i1 %51, label %52, label %55

52:                                               ; preds = %45
  %53 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %54 = sub nsw i64 %53, 1
  store i64 %54, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  br label %55

55:                                               ; preds = %52, %45
  br label %56

56:                                               ; preds = %55, %42
  store i32 0, ptr %7, align 4
  br label %57

57:                                               ; preds = %56, %32
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  %58 = load i32, ptr %7, align 4
  switch i32 %58, label %63 [
    i32 0, label %59
  ]

59:                                               ; preds = %57
  br label %15, !llvm.loop !11

60:                                               ; preds = %15
  %61 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %62 = trunc i64 %61 to i32
  store i32 %62, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %63

63:                                               ; preds = %60, %57
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #2
  br label %64

64:                                               ; preds = %63, %10
  %65 = load i32, ptr %2, align 4
  ret i32 %65
}

; 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long long", !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(none) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z4Sqrti(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = icmp slt i32 %0, 2
  br i1 %2, label %18, label %3

3:                                                ; preds = %1
  %4 = zext nneg i32 %0 to i64
  br label %5

5:                                                ; preds = %3, %11
  %.02441 = phi i64 [ %4, %3 ], [ %.226, %11 ]
  %.02740 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %.229, %11 ]
  %6 = sub nsw i64 %.02441, %.02740
  %7 = sdiv i64 %6, 2
  %8 = add nsw i64 %7, %.02740
  %9 = sdiv i64 %4, %8
  %.not35 = icmp eq i64 %8, %9
  br i1 %.not35, label %.thread, label %11

.thread:                                          ; preds = %5
  %10 = trunc nsw i64 %8 to i32
  br label %18

11:                                               ; preds = %5
  %12 = icmp slt i64 %8, %9
  %13 = add nsw i64 %8, 1
  %14 = icmp sgt i64 %8, %9
  %15 = add nsw i64 %8, -1
  %spec.select = select i1 %14, i64 %15, i64 %.02441
  %.229 = select i1 %12, i64 %13, i64 %.02740
  %.226 = select i1 %12, i64 %.02441, i64 %spec.select
  %.not = icmp sgt i64 %.229, %.226
  br i1 %.not, label %16, label %5

16:                                               ; preds = %11
  %17 = trunc i64 %.226 to i32
  br label %18

18:                                               ; preds = %.thread, %16, %1
  %.3 = phi i32 [ %0, %1 ], [ %17, %16 ], [ %10, %.thread ]
  ret i32 %.3
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(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" }

!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)"}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LoopRotatePass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass