; LLVM IR from BrunoLevy/learn-fpga :: FemtoRV/FIRMWARE/EXAMPLES (donut)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @length_cordic(i16 noundef signext %0, i16 noundef signext %1, ptr noundef %2, i16 noundef signext %3) #0 {
  %5 = alloca i16, align 2
  %6 = alloca i16, align 2
  %7 = alloca ptr, align 8
  %8 = alloca i16, align 2
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  store i16 %0, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  store i16 %1, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  store ptr %2, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  store i16 %3, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %13 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %14 = load i16, ptr %13, align 2, !tbaa !5
  %15 = sext i16 %14 to i32
  store i32 %15, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %16 = load i16, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %17 = sext i16 %16 to i32
  %18 = icmp slt i32 %17, 0
  br i1 %18, label %19, label %26

19:                                               ; preds = %4
  %20 = load i16, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %21 = sext i16 %20 to i32
  %22 = sub nsw i32 0, %21
  %23 = trunc i32 %22 to i16
  store i16 %23, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %25 = sub nsw i32 0, %24
  store i32 %25, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  br label %26

26:                                               ; preds = %19, %4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  br label %27

27:                                               ; preds = %97, %26
  %28 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %29 = icmp slt i32 %28, 8
  br i1 %29, label %31, label %30

30:                                               ; preds = %27
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %100

31:                                               ; preds = %27
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %32 = load i16, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %33 = sext i16 %32 to i32
  store i32 %33, ptr %11, align 4, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %34 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  store i32 %34, ptr %12, align 4, !tbaa !11
  %35 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %36 = sext i16 %35 to i32
  %37 = icmp slt i32 %36, 0
  br i1 %37, label %38, label %67

38:                                               ; preds = %31
  %39 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %40 = sext i16 %39 to i32
  %41 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %42 = ashr i32 %40, %41
  %43 = load i16, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %44 = sext i16 %43 to i32
  %45 = sub nsw i32 %44, %42
  %46 = trunc i32 %45 to i16
  store i16 %46, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %47 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !11
  %48 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %49 = ashr i32 %47, %48
  %50 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %51 = sext i16 %50 to i32
  %52 = add nsw i32 %51, %49
  %53 = trunc i32 %52 to i16
  store i16 %53, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %54 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %55 = sext i16 %54 to i32
  %56 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %57 = ashr i32 %55, %56
  %58 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %59 = sub nsw i32 %58, %57
  store i32 %59, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %60 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !11
  %61 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %62 = ashr i32 %60, %61
  %63 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %64 = sext i16 %63 to i32
  %65 = add nsw i32 %64, %62
  %66 = trunc i32 %65 to i16
  store i16 %66, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  br label %96

67:                                               ; preds = %31
  %68 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %69 = sext i16 %68 to i32
  %70 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %71 = ashr i32 %69, %70
  %72 = load i16, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %73 = sext i16 %72 to i32
  %74 = add nsw i32 %73, %71
  %75 = trunc i32 %74 to i16
  store i16 %75, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %76 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !11
  %77 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %78 = ashr i32 %76, %77
  %79 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %80 = sext i16 %79 to i32
  %81 = sub nsw i32 %80, %78
  %82 = trunc i32 %81 to i16
  store i16 %82, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %83 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %84 = sext i16 %83 to i32
  %85 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %86 = ashr i32 %84, %85
  %87 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %88 = add nsw i32 %87, %86
  store i32 %88, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %89 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !11
  %90 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %91 = ashr i32 %89, %90
  %92 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %93 = sext i16 %92 to i32
  %94 = sub nsw i32 %93, %91
  %95 = trunc i32 %94 to i16
  store i16 %95, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  br label %96

96:                                               ; preds = %67, %38
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  br label %97

97:                                               ; preds = %96
  %98 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %99 = add nsw i32 %98, 1
  store i32 %99, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  br label %27, !llvm.loop !13

100:                                              ; preds = %30
  %101 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %102 = ashr i32 %101, 1
  %103 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !11
  %104 = ashr i32 %103, 3
  %105 = add nsw i32 %102, %104
  %106 = trunc i32 %105 to i16
  %107 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  store i16 %106, ptr %107, align 2, !tbaa !5
  %108 = load i16, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %109 = sext i16 %108 to i32
  %110 = ashr i32 %109, 1
  %111 = load i16, ptr %5, align 2, !tbaa !5
  %112 = sext i16 %111 to i32
  %113 = ashr i32 %112, 3
  %114 = add nsw i32 %110, %113
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  ret i32 %114
}

; 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 = { 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 = !{!"short", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"int", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"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: readwrite) uwtable
define dso_local range(i32 -20480, 20479) i32 @length_cordic(i16 noundef signext %0, i16 noundef signext %1, ptr nocapture noundef %2, i16 noundef signext %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = load i16, ptr %2, align 2, !tbaa !5
  %6 = sext i16 %5 to i32
  %7 = icmp slt i16 %0, 0
  %8 = sub nsw i32 0, %6
  %.040 = select i1 %7, i32 %8, i32 %6
  %.0 = tail call i16 @llvm.abs.i16(i16 %0, i1 false)
  %9 = icmp slt i16 %1, 0
  %10 = sext i16 %3 to i32
  %11 = trunc i32 %.040 to i16
  br i1 %9, label %12, label %17

12:                                               ; preds = %4
  %13 = sub i16 %.0, %1
  %14 = add i16 %.0, %1
  %15 = sub nsw i32 %.040, %10
  %16 = add i16 %11, %3
  br label %22

17:                                               ; preds = %4
  %18 = add nuw i16 %.0, %1
  %19 = sub i16 %1, %.0
  %20 = add nsw i32 %.040, %10
  %21 = sub i16 %3, %11
  br label %22

22:                                               ; preds = %17, %12
  %.144 = phi i16 [ %16, %12 ], [ %21, %17 ]
  %.242 = phi i32 [ %15, %12 ], [ %20, %17 ]
  %.138 = phi i16 [ %14, %12 ], [ %19, %17 ]
  %.2 = phi i16 [ %13, %12 ], [ %18, %17 ]
  %23 = icmp slt i16 %.138, 0
  %24 = ashr i16 %.2, 1
  %25 = ashr i16 %.144, 1
  %26 = sext i16 %25 to i32
  %27 = lshr i32 %.242, 1
  %28 = trunc i32 %27 to i16
  br i1 %23, label %35, label %29

29:                                               ; preds = %22
  %30 = lshr i16 %.138, 1
  %31 = add i16 %.2, %30
  %32 = sub i16 %.138, %24
  %33 = add nsw i32 %.242, %26
  %34 = sub i16 %.144, %28
  br label %41

35:                                               ; preds = %22
  %36 = ashr i16 %.138, 1
  %37 = sub i16 %.2, %36
  %38 = add i16 %.138, %24
  %39 = sub nsw i32 %.242, %26
  %40 = add i16 %.144, %28
  br label %41

41:                                               ; preds = %35, %29
  %.144.1 = phi i16 [ %40, %35 ], [ %34, %29 ]
  %.242.1 = phi i32 [ %39, %35 ], [ %33, %29 ]
  %.138.1 = phi i16 [ %38, %35 ], [ %32, %29 ]
  %.2.1 = phi i16 [ %37, %35 ], [ %31, %29 ]
  %42 = icmp slt i16 %.138.1, 0
  %43 = ashr i16 %.2.1, 2
  %44 = ashr i16 %.144.1, 2
  %45 = sext i16 %44 to i32
  %46 = lshr i32 %.242.1, 2
  %47 = trunc i32 %46 to i16
  br i1 %42, label %54, label %48

48:                                               ; preds = %41
  %49 = lshr i16 %.138.1, 2
  %50 = add i16 %.2.1, %49
  %51 = sub i16 %.138.1, %43
  %52 = add nsw i32 %.242.1, %45
  %53 = sub i16 %.144.1, %47
  br label %60

54:                                               ; preds = %41
  %55 = ashr i16 %.138.1, 2
  %56 = sub i16 %.2.1, %55
  %57 = add i16 %.138.1, %43
  %58 = sub nsw i32 %.242.1, %45
  %59 = add i16 %.144.1, %47
  br label %60

60:                                               ; preds = %54, %48
  %.144.2 = phi i16 [ %59, %54 ], [ %53, %48 ]
  %.242.2 = phi i32 [ %58, %54 ], [ %52, %48 ]
  %.138.2 = phi i16 [ %57, %54 ], [ %51, %48 ]
  %.2.2 = phi i16 [ %56, %54 ], [ %50, %48 ]
  %61 = icmp slt i16 %.138.2, 0
  %62 = ashr i16 %.2.2, 3
  %63 = ashr i16 %.144.2, 3
  %64 = sext i16 %63 to i32
  %65 = lshr i32 %.242.2, 3
  %66 = trunc i32 %65 to i16
  br i1 %61, label %73, label %67

67:                                               ; preds = %60
  %68 = lshr i16 %.138.2, 3
  %69 = add i16 %.2.2, %68
  %70 = sub i16 %.138.2, %62
  %71 = add nsw i32 %.242.2, %64
  %72 = sub i16 %.144.2, %66
  br label %79

73:                                               ; preds = %60
  %74 = ashr i16 %.138.2, 3
  %75 = sub i16 %.2.2, %74
  %76 = add i16 %.138.2, %62
  %77 = sub nsw i32 %.242.2, %64
  %78 = add i16 %.144.2, %66
  br label %79

79:                                               ; preds = %73, %67
  %.144.3 = phi i16 [ %78, %73 ], [ %72, %67 ]
  %.242.3 = phi i32 [ %77, %73 ], [ %71, %67 ]
  %.138.3 = phi i16 [ %76, %73 ], [ %70, %67 ]
  %.2.3 = phi i16 [ %75, %73 ], [ %69, %67 ]
  %80 = icmp slt i16 %.138.3, 0
  %81 = ashr i16 %.2.3, 4
  %82 = ashr i16 %.144.3, 4
  %83 = sext i16 %82 to i32
  %84 = lshr i32 %.242.3, 4
  %85 = trunc i32 %84 to i16
  br i1 %80, label %92, label %86

86:                                               ; preds = %79
  %87 = lshr i16 %.138.3, 4
  %88 = add i16 %.2.3, %87
  %89 = sub i16 %.138.3, %81
  %90 = add nsw i32 %.242.3, %83
  %91 = sub i16 %.144.3, %85
  br label %98

92:                                               ; preds = %79
  %93 = ashr i16 %.138.3, 4
  %94 = sub i16 %.2.3, %93
  %95 = add i16 %.138.3, %81
  %96 = sub nsw i32 %.242.3, %83
  %97 = add i16 %.144.3, %85
  br label %98

98:                                               ; preds = %92, %86
  %.144.4 = phi i16 [ %97, %92 ], [ %91, %86 ]
  %.242.4 = phi i32 [ %96, %92 ], [ %90, %86 ]
  %.138.4 = phi i16 [ %95, %92 ], [ %89, %86 ]
  %.2.4 = phi i16 [ %94, %92 ], [ %88, %86 ]
  %99 = icmp slt i16 %.138.4, 0
  %100 = ashr i16 %.2.4, 5
  %101 = ashr i16 %.144.4, 5
  %102 = sext i16 %101 to i32
  %103 = lshr i32 %.242.4, 5
  %104 = trunc i32 %103 to i16
  br i1 %99, label %111, label %105

105:                                              ; preds = %98
  %106 = lshr i16 %.138.4, 5
  %107 = add i16 %.2.4, %106
  %108 = sub i16 %.138.4, %100
  %109 = add nsw i32 %.242.4, %102
  %110 = sub i16 %.144.4, %104
  br label %117

111:                                              ; preds = %98
  %112 = ashr i16 %.138.4, 5
  %113 = sub i16 %.2.4, %112
  %114 = add i16 %.138.4, %100
  %115 = sub nsw i32 %.242.4, %102
  %116 = add i16 %.144.4, %104
  br label %117

117:                                              ; preds = %111, %105
  %.144.5 = phi i16 [ %116, %111 ], [ %110, %105 ]
  %.242.5 = phi i32 [ %115, %111 ], [ %109, %105 ]
  %.138.5 = phi i16 [ %114, %111 ], [ %108, %105 ]
  %.2.5 = phi i16 [ %113, %111 ], [ %107, %105 ]
  %118 = icmp slt i16 %.138.5, 0
  %119 = ashr i16 %.2.5, 6
  %120 = ashr i16 %.144.5, 6
  %121 = sext i16 %120 to i32
  %122 = lshr i32 %.242.5, 6
  %123 = trunc i32 %122 to i16
  br i1 %118, label %130, label %124

124:                                              ; preds = %117
  %125 = lshr i16 %.138.5, 6
  %126 = add i16 %.2.5, %125
  %127 = sub i16 %.138.5, %119
  %128 = add nsw i32 %.242.5, %121
  %129 = sub i16 %.144.5, %123
  br label %136

130:                                              ; preds = %117
  %131 = ashr i16 %.138.5, 6
  %132 = sub i16 %.2.5, %131
  %133 = add i16 %.138.5, %119
  %134 = sub nsw i32 %.242.5, %121
  %135 = add i16 %.144.5, %123
  br label %136

136:                                              ; preds = %130, %124
  %.144.6 = phi i16 [ %135, %130 ], [ %129, %124 ]
  %.242.6 = phi i32 [ %134, %130 ], [ %128, %124 ]
  %.138.6 = phi i16 [ %133, %130 ], [ %127, %124 ]
  %.2.6 = phi i16 [ %132, %130 ], [ %126, %124 ]
  %137 = icmp slt i16 %.138.6, 0
  %138 = ashr i16 %.144.6, 7
  %139 = sext i16 %138 to i32
  br i1 %137, label %144, label %140

140:                                              ; preds = %136
  %141 = lshr i16 %.138.6, 7
  %142 = add i16 %.2.6, %141
  %143 = add nsw i32 %.242.6, %139
  br label %148

144:                                              ; preds = %136
  %145 = ashr i16 %.138.6, 7
  %146 = sub i16 %.2.6, %145
  %147 = sub nsw i32 %.242.6, %139
  br label %148

148:                                              ; preds = %144, %140
  %.242.7 = phi i32 [ %147, %144 ], [ %143, %140 ]
  %.2.7 = phi i16 [ %146, %144 ], [ %142, %140 ]
  %149 = lshr i32 %.242.7, 1
  %150 = lshr i32 %.242.7, 3
  %151 = add nuw i32 %149, %150
  %152 = trunc i32 %151 to i16
  store i16 %152, ptr %2, align 2, !tbaa !5
  %153 = sext i16 %.2.7 to i32
  %154 = ashr i32 %153, 1
  %155 = ashr i32 %153, 3
  %156 = add nsw i32 %154, %155
  ret i32 %156
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i16 @llvm.abs.i16(i16, i1 immarg) #1

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn 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 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 = !{!"short", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,LCSSAPass,LoopRotatePass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass