; LLVM IR from nonstriater/Learn-Algorithms :: 6 Sort (insert_sort)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @partion(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 i32, align 4
  %9 = 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) #2
  %10 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %10, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %11 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %11, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %12 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %14 = sext i32 %13 to i64
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %12, i64 %14
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  store i32 %16, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %17

17:                                               ; preds = %87, %3
  %18 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %19 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %20 = icmp slt i32 %18, %19
  br i1 %20, label %21, label %88

21:                                               ; preds = %17
  br label %22

22:                                               ; preds = %36, %21
  %23 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %24 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %25 = icmp slt i32 %23, %24
  br i1 %25, label %26, label %34

26:                                               ; preds = %22
  %27 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %28 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %29 = sext i32 %28 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %27, i64 %29
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp sge i32 %31, %32
  br label %34

34:                                               ; preds = %26, %22
  %35 = phi i1 [ false, %22 ], [ %33, %26 ]
  br i1 %35, label %36, label %39

36:                                               ; preds = %34
  %37 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %38 = add nsw i32 %37, -1
  store i32 %38, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %22, !llvm.loop !11

39:                                               ; preds = %34
  %40 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %41 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %42 = icmp slt i32 %40, %41
  br i1 %42, label %43, label %54

43:                                               ; preds = %39
  %44 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %45 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds i32, ptr %44, i64 %46
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !9
  %49 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %50 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %49, i64 %52
  store i32 %48, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  br label %54

54:                                               ; preds = %43, %39
  br label %55

55:                                               ; preds = %69, %54
  %56 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %57 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %58 = icmp slt i32 %56, %57
  br i1 %58, label %59, label %67

59:                                               ; preds = %55
  %60 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %61 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i32, ptr %60, i64 %62
  %64 = load i32, ptr %63, align 4, !tbaa !9
  %65 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %66 = icmp slt i32 %64, %65
  br label %67

67:                                               ; preds = %59, %55
  %68 = phi i1 [ false, %55 ], [ %66, %59 ]
  br i1 %68, label %69, label %72

69:                                               ; preds = %67
  %70 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %71 = add nsw i32 %70, 1
  store i32 %71, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %55, !llvm.loop !13

72:                                               ; preds = %67
  %73 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %75 = icmp slt i32 %73, %74
  br i1 %75, label %76, label %87

76:                                               ; preds = %72
  %77 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %78 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = getelementptr inbounds i32, ptr %77, i64 %79
  %81 = load i32, ptr %80, align 4, !tbaa !9
  %82 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %83 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %84 = add nsw i32 %83, 1
  store i32 %84, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %85 = sext i32 %83 to i64
  %86 = getelementptr inbounds i32, ptr %82, i64 %85
  store i32 %81, ptr %86, align 4, !tbaa !9
  br label %87

87:                                               ; preds = %76, %72
  br label %17, !llvm.loop !14

88:                                               ; preds = %17
  %89 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %90 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %91 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %92 = sext i32 %91 to i64
  %93 = getelementptr inbounds i32, ptr %90, i64 %92
  store i32 %89, ptr %93, align 4, !tbaa !9
  %94 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  ret i32 %94
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 = { 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/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: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local i32 @partion(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = sext i32 %1 to i64
  %5 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %4
  %6 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %7 = icmp slt i32 %1, %2
  br i1 %7, label %.preheader, label %._crit_edge

.preheader:                                       ; preds = %3, %.critedge39
  %.048 = phi i32 [ %.243, %.critedge39 ], [ %1, %3 ]
  %.03547 = phi i32 [ %.237, %.critedge39 ], [ %2, %3 ]
  %8 = sext i32 %.03547 to i64
  %9 = sext i32 %.048 to i64
  br label %10

10:                                               ; preds = %.preheader, %13
  %indvars.iv = phi i64 [ %8, %.preheader ], [ %indvars.iv.next, %13 ]
  %11 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %12 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %.not = icmp slt i32 %12, %6
  br i1 %.not, label %.critedge, label %13

13:                                               ; preds = %10
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %14 = icmp sgt i64 %indvars.iv.next, %9
  br i1 %14, label %10, label %.critedge38, !llvm.loop !9

.critedge:                                        ; preds = %10
  %15 = add nsw i32 %.048, 1
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %9
  store i32 %12, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  br label %.critedge38

.critedge38:                                      ; preds = %13, %.critedge
  %.13641.in = phi i64 [ %indvars.iv, %.critedge ], [ %indvars.iv.next, %13 ]
  %.1 = phi i32 [ %15, %.critedge ], [ %.048, %13 ]
  %.13641 = trunc i64 %.13641.in to i32
  %17 = icmp slt i32 %.1, %.13641
  br i1 %17, label %.lr.ph.preheader, label %.critedge39

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %.critedge38
  %18 = sext i32 %.1 to i64
  %sext = shl i64 %.13641.in, 32
  %19 = ashr exact i64 %sext, 32
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %23
  %indvars.iv58 = phi i64 [ %18, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next59, %23 ]
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv58
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = icmp slt i32 %21, %6
  br i1 %22, label %23, label %.critedge2

23:                                               ; preds = %.lr.ph
  %indvars.iv.next59 = add nsw i64 %indvars.iv58, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next59, %19
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !11

.critedge2:                                       ; preds = %.lr.ph
  %24 = trunc nsw i64 %indvars.iv58 to i32
  %25 = add nsw i32 %.13641, 1
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %19
  store i32 %21, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  br label %.critedge39

.critedge39:                                      ; preds = %.critedge38, %.critedge2
  %.243 = phi i32 [ %24, %.critedge2 ], [ %.1, %.critedge38 ]
  %.237 = phi i32 [ %25, %.critedge2 ], [ %.13641, %.critedge38 ]
  %27 = icmp slt i32 %.243, %.237
  br i1 %27, label %.preheader, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !12

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %.critedge39, %23
  %.24363 = phi i32 [ %.13641, %23 ], [ %.243, %.critedge39 ]
  %.pre = sext i32 %.24363 to i64
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %3
  %.pre-phi = phi i64 [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ], [ %4, %3 ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %.24363, %._crit_edge.loopexit ], [ %1, %3 ]
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %.pre-phi
  store i32 %6, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  ret i32 %.0.lcssa
}

attributes #0 = { 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" }

!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/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,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass