; LLVM IR from DimitrisJim/leetcode_solutions :: C/Algorithms (872)

; 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"

%struct.stack = type { ptr, i32, i32 }
%struct.TreeNode = type { i32, ptr, ptr }

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @next_leaf(ptr noundef %0) #0 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  br label %6

6:                                                ; preds = %128, %1
  %7 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %8 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %7, i32 0, i32 1
  %9 = load i32, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %10 = icmp ne i32 %9, 0
  br i1 %10, label %11, label %129

11:                                               ; preds = %6
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #3
  %12 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %13 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %12, i32 0, i32 0
  %14 = load ptr, ptr %13, align 8, !tbaa !12
  %15 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %16 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %15, i32 0, i32 1
  %17 = load i32, ptr %16, align 8, !tbaa !9
  %18 = add nsw i32 %17, -1
  store i32 %18, ptr %16, align 8, !tbaa !9
  %19 = sext i32 %18 to i64
  %20 = getelementptr inbounds ptr, ptr %14, i64 %19
  %21 = load ptr, ptr %20, align 8, !tbaa !5
  store ptr %21, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %22 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %23 = getelementptr inbounds %struct.TreeNode, ptr %22, i32 0, i32 1
  %24 = load ptr, ptr %23, align 8, !tbaa !13
  %25 = icmp ne ptr %24, null
  br i1 %25, label %35, label %26

26:                                               ; preds = %11
  %27 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %28 = getelementptr inbounds %struct.TreeNode, ptr %27, i32 0, i32 2
  %29 = load ptr, ptr %28, align 8, !tbaa !15
  %30 = icmp ne ptr %29, null
  br i1 %30, label %35, label %31

31:                                               ; preds = %26
  %32 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %33 = getelementptr inbounds %struct.TreeNode, ptr %32, i32 0, i32 0
  %34 = load i32, ptr %33, align 8, !tbaa !16
  store i32 %34, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %5, align 4
  br label %126

35:                                               ; preds = %26, %11
  %36 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %37 = getelementptr inbounds %struct.TreeNode, ptr %36, i32 0, i32 2
  %38 = load ptr, ptr %37, align 8, !tbaa !15
  %39 = icmp ne ptr %38, null
  br i1 %39, label %40, label %80

40:                                               ; preds = %35
  %41 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %42 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %41, i32 0, i32 1
  %43 = load i32, ptr %42, align 8, !tbaa !9
  %44 = add nsw i32 %43, 1
  %45 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %46 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %45, i32 0, i32 2
  %47 = load i32, ptr %46, align 4, !tbaa !17
  %48 = icmp sge i32 %44, %47
  br i1 %48, label %49, label %67

49:                                               ; preds = %40
  %50 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %51 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %50, i32 0, i32 2
  %52 = load i32, ptr %51, align 4, !tbaa !17
  %53 = sitofp i32 %52 to double
  %54 = fmul double %53, 1.500000e+00
  %55 = fptosi double %54 to i32
  store i32 %55, ptr %51, align 4, !tbaa !17
  %56 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %57 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %56, i32 0, i32 0
  %58 = load ptr, ptr %57, align 8, !tbaa !12
  %59 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %60 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %59, i32 0, i32 2
  %61 = load i32, ptr %60, align 4, !tbaa !17
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = mul i64 %62, 8
  %64 = call ptr @realloc(ptr noundef %58, i64 noundef %63) #4
  %65 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %66 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %65, i32 0, i32 0
  store ptr %64, ptr %66, align 8, !tbaa !12
  br label %67

67:                                               ; preds = %49, %40
  %68 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %69 = getelementptr inbounds %struct.TreeNode, ptr %68, i32 0, i32 2
  %70 = load ptr, ptr %69, align 8, !tbaa !15
  %71 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %72 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %71, i32 0, i32 0
  %73 = load ptr, ptr %72, align 8, !tbaa !12
  %74 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %75 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %74, i32 0, i32 1
  %76 = load i32, ptr %75, align 8, !tbaa !9
  %77 = add nsw i32 %76, 1
  store i32 %77, ptr %75, align 8, !tbaa !9
  %78 = sext i32 %76 to i64
  %79 = getelementptr inbounds ptr, ptr %73, i64 %78
  store ptr %70, ptr %79, align 8, !tbaa !5
  br label %80

80:                                               ; preds = %67, %35
  %81 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %82 = getelementptr inbounds %struct.TreeNode, ptr %81, i32 0, i32 1
  %83 = load ptr, ptr %82, align 8, !tbaa !13
  %84 = icmp ne ptr %83, null
  br i1 %84, label %85, label %125

85:                                               ; preds = %80
  %86 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %87 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %86, i32 0, i32 1
  %88 = load i32, ptr %87, align 8, !tbaa !9
  %89 = add nsw i32 %88, 1
  %90 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %91 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %90, i32 0, i32 2
  %92 = load i32, ptr %91, align 4, !tbaa !17
  %93 = icmp sge i32 %89, %92
  br i1 %93, label %94, label %112

94:                                               ; preds = %85
  %95 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %96 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %95, i32 0, i32 2
  %97 = load i32, ptr %96, align 4, !tbaa !17
  %98 = sitofp i32 %97 to double
  %99 = fmul double %98, 1.500000e+00
  %100 = fptosi double %99 to i32
  store i32 %100, ptr %96, align 4, !tbaa !17
  %101 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %102 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %101, i32 0, i32 0
  %103 = load ptr, ptr %102, align 8, !tbaa !12
  %104 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %105 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %104, i32 0, i32 2
  %106 = load i32, ptr %105, align 4, !tbaa !17
  %107 = sext i32 %106 to i64
  %108 = mul i64 %107, 8
  %109 = call ptr @realloc(ptr noundef %103, i64 noundef %108) #4
  %110 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %111 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %110, i32 0, i32 0
  store ptr %109, ptr %111, align 8, !tbaa !12
  br label %112

112:                                              ; preds = %94, %85
  %113 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %114 = getelementptr inbounds %struct.TreeNode, ptr %113, i32 0, i32 1
  %115 = load ptr, ptr %114, align 8, !tbaa !13
  %116 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %117 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %116, i32 0, i32 0
  %118 = load ptr, ptr %117, align 8, !tbaa !12
  %119 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %120 = getelementptr inbounds %struct.stack, ptr %119, i32 0, i32 1
  %121 = load i32, ptr %120, align 8, !tbaa !9
  %122 = add nsw i32 %121, 1
  store i32 %122, ptr %120, align 8, !tbaa !9
  %123 = sext i32 %121 to i64
  %124 = getelementptr inbounds ptr, ptr %118, i64 %123
  store ptr %115, ptr %124, align 8, !tbaa !5
  br label %125

125:                                              ; preds = %112, %80
  store i32 0, ptr %5, align 4
  br label %126

126:                                              ; preds = %125, %31
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #3
  %127 = load i32, ptr %5, align 4
  switch i32 %127, label %132 [
    i32 0, label %128
    i32 1, label %130
  ]

128:                                              ; preds = %126
  br label %6, !llvm.loop !18

129:                                              ; preds = %6
  store i32 -1, ptr %2, align 4
  br label %130

130:                                              ; preds = %129, %126
  %131 = load i32, ptr %2, align 4
  ret i32 %131

132:                                              ; preds = %126
  unreachable
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nounwind allocsize(1)
declare ptr @realloc(ptr noundef, i64 noundef) #2

; 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 allocsize(1) "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 #3 = { nounwind }
attributes #4 = { nounwind allocsize(1) }

!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, !11, i64 8}
!10 = !{!"", !6, i64 0, !11, i64 8, !11, i64 12}
!11 = !{!"int", !7, i64 0}
!12 = !{!10, !6, i64 0}
!13 = !{!14, !6, i64 8}
!14 = !{!"TreeNode", !11, i64 0, !6, i64 8, !6, i64 16}
!15 = !{!14, !6, i64 16}
!16 = !{!14, !11, i64 0}
!17 = !{!10, !11, i64 12}
!18 = distinct !{!18, !19}
!19 = !{!"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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @next_leaf(ptr nocapture noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 8
  %3 = load i32, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %.not40 = icmp eq i32 %3, 0
  br i1 %.not40, label %.loopexit, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %1
  %4 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 12
  br label %5

5:                                                ; preds = %.lr.ph, %51
  %6 = phi i32 [ %3, %.lr.ph ], [ %52, %51 ]
  %7 = load ptr, ptr %0, align 8, !tbaa !11
  %8 = add nsw i32 %6, -1
  store i32 %8, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %9 = sext i32 %8 to i64
  %10 = getelementptr inbounds ptr, ptr %7, i64 %9
  %11 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !12
  %12 = getelementptr inbounds i8, ptr %11, i64 8
  %13 = load ptr, ptr %12, align 8, !tbaa !13
  %.not31 = icmp eq ptr %13, null
  %14 = getelementptr inbounds i8, ptr %11, i64 16
  %15 = load ptr, ptr %14, align 8, !tbaa !15
  %.not32 = icmp eq ptr %15, null
  br i1 %.not31, label %16, label %18

16:                                               ; preds = %5
  br i1 %.not32, label %.thread, label %.thread51

.thread:                                          ; preds = %16
  %17 = load i32, ptr %11, align 8, !tbaa !16
  br label %.loopexit

18:                                               ; preds = %5
  br i1 %.not32, label %.thread53, label %.thread51

.thread51:                                        ; preds = %16, %18
  %19 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !17
  %.not34 = icmp slt i32 %6, %19
  br i1 %.not34, label %28, label %20

20:                                               ; preds = %.thread51
  %21 = getelementptr inbounds i8, ptr %11, i64 16
  %22 = sitofp i32 %19 to double
  %23 = fmul double %22, 1.500000e+00
  %24 = fptosi double %23 to i32
  store i32 %24, ptr %4, align 4, !tbaa !17
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = shl nsw i64 %25, 3
  %27 = tail call ptr @realloc(ptr noundef nonnull %7, i64 noundef %26) #2
  store ptr %27, ptr %0, align 8, !tbaa !11
  %.pre42 = load ptr, ptr %21, align 8, !tbaa !15
  %.pre43 = load i32, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %.pre49 = sext i32 %.pre43 to i64
  br label %28

28:                                               ; preds = %.thread51, %20
  %.pre-phi50 = phi i64 [ %.pre49, %20 ], [ %9, %.thread51 ]
  %29 = phi i32 [ %.pre43, %20 ], [ %8, %.thread51 ]
  %30 = phi ptr [ %27, %20 ], [ %7, %.thread51 ]
  %31 = phi ptr [ %.pre42, %20 ], [ %15, %.thread51 ]
  %32 = add nsw i32 %29, 1
  store i32 %32, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %33 = getelementptr inbounds ptr, ptr %30, i64 %.pre-phi50
  store ptr %31, ptr %33, align 8, !tbaa !12
  %.pre44 = load ptr, ptr %12, align 8, !tbaa !13
  %.not35 = icmp eq ptr %.pre44, null
  br i1 %.not35, label %51, label %.thread53

.thread53:                                        ; preds = %18, %28
  %34 = phi ptr [ %.pre44, %28 ], [ %13, %18 ]
  %35 = phi i32 [ %32, %28 ], [ %8, %18 ]
  %36 = add nsw i32 %35, 1
  %37 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !17
  %.not36 = icmp slt i32 %36, %37
  %.pre46 = load ptr, ptr %0, align 8, !tbaa !11
  br i1 %.not36, label %45, label %38

38:                                               ; preds = %.thread53
  %39 = sitofp i32 %37 to double
  %40 = fmul double %39, 1.500000e+00
  %41 = fptosi double %40 to i32
  store i32 %41, ptr %4, align 4, !tbaa !17
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = shl nsw i64 %42, 3
  %44 = tail call ptr @realloc(ptr noundef %.pre46, i64 noundef %43) #2
  store ptr %44, ptr %0, align 8, !tbaa !11
  %.pre45 = load ptr, ptr %12, align 8, !tbaa !13
  %.pre47 = load i32, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %.pre48 = add nsw i32 %.pre47, 1
  br label %45

45:                                               ; preds = %38, %.thread53
  %.pre-phi = phi i32 [ %.pre48, %38 ], [ %36, %.thread53 ]
  %46 = phi i32 [ %.pre47, %38 ], [ %35, %.thread53 ]
  %47 = phi ptr [ %44, %38 ], [ %.pre46, %.thread53 ]
  %48 = phi ptr [ %.pre45, %38 ], [ %34, %.thread53 ]
  store i32 %.pre-phi, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %49 = sext i32 %46 to i64
  %50 = getelementptr inbounds ptr, ptr %47, i64 %49
  store ptr %48, ptr %50, align 8, !tbaa !12
  br label %51

51:                                               ; preds = %28, %45
  %52 = phi i32 [ %32, %28 ], [ %.pre-phi, %45 ]
  %.not = icmp eq i32 %52, 0
  br i1 %.not, label %.loopexit, label %5

.loopexit:                                        ; preds = %51, %1, %.thread
  %.2 = phi i32 [ %17, %.thread ], [ -1, %1 ], [ -1, %51 ]
  ret i32 %.2
}

; Function Attrs: mustprogress nounwind willreturn allockind("realloc") allocsize(1) memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: readwrite)
declare noalias noundef ptr @realloc(ptr allocptr nocapture noundef, i64 noundef) local_unnamed_addr #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 = { mustprogress nounwind willreturn allockind("realloc") allocsize(1) memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: readwrite) "alloc-family"="malloc" "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 allocsize(1) }

!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, !10, i64 8}
!6 = !{!"", !7, i64 0, !10, i64 8, !10, i64 12}
!7 = !{!"any pointer", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!10 = !{!"int", !8, i64 0}
!11 = !{!6, !7, i64 0}
!12 = !{!7, !7, i64 0}
!13 = !{!14, !7, i64 8}
!14 = !{!"TreeNode", !10, i64 0, !7, i64 8, !7, i64 16}
!15 = !{!14, !7, i64 16}
!16 = !{!14, !10, i64 0}
!17 = !{!6, !10, i64 12}


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