; LLVM IR from bartobri/data-structures-c :: arrays/LSD-radix-sort (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: nounwind uwtable
define dso_local void @insertion(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #0 {
  %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
  %10 = 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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %11 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %11, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %12

12:                                               ; preds = %52, %3
  %13 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %14 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %15 = icmp sgt i32 %13, %14
  br i1 %15, label %16, label %55

16:                                               ; preds = %12
  %17 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %19 = sext i32 %18 to i64
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %17, i64 %19
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !9
  %22 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %23 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %24 = sub nsw i32 %23, 1
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %22, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !9
  %28 = icmp slt i32 %21, %27
  br i1 %28, label %29, label %51

29:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %30 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %32 = sub nsw i32 %31, 1
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !9
  store i32 %35, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %36 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %37 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = getelementptr inbounds i32, ptr %36, i64 %38
  %40 = load i32, ptr %39, align 4, !tbaa !9
  %41 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %42 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %43 = sub nsw i32 %42, 1
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %41, i64 %44
  store i32 %40, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %46 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %47 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %47, i64 %49
  store i32 %46, ptr %50, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %51

51:                                               ; preds = %29, %16
  br label %52

52:                                               ; preds = %51
  %53 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %54 = add nsw i32 %53, -1
  store i32 %54, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %12, !llvm.loop !11

55:                                               ; preds = %12
  %56 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %57 = add nsw i32 %56, 2
  store i32 %57, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %58

58:                                               ; preds = %97, %55
  %59 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %60 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %61 = icmp sle i32 %59, %60
  br i1 %61, label %62, label %100

62:                                               ; preds = %58
  %63 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %63, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %64 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %65 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %66 = sext i32 %65 to i64
  %67 = getelementptr inbounds i32, ptr %64, i64 %66
  %68 = load i32, ptr %67, align 4, !tbaa !9
  store i32 %68, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %69

69:                                               ; preds = %78, %62
  %70 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %71 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %73 = sub nsw i32 %72, 1
  %74 = sext i32 %73 to i64
  %75 = getelementptr inbounds i32, ptr %71, i64 %74
  %76 = load i32, ptr %75, align 4, !tbaa !9
  %77 = icmp slt i32 %70, %76
  br i1 %77, label %78, label %91

78:                                               ; preds = %69
  %79 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %80 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %81 = sub nsw i32 %80, 1
  %82 = sext i32 %81 to i64
  %83 = getelementptr inbounds i32, ptr %79, i64 %82
  %84 = load i32, ptr %83, align 4, !tbaa !9
  %85 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %87 = sext i32 %86 to i64
  %88 = getelementptr inbounds i32, ptr %85, i64 %87
  store i32 %84, ptr %88, align 4, !tbaa !9
  %89 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %90 = add nsw i32 %89, -1
  store i32 %90, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %69, !llvm.loop !13

91:                                               ; preds = %69
  %92 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %93 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %94 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %95 = sext i32 %94 to i64
  %96 = getelementptr inbounds i32, ptr %93, i64 %95
  store i32 %92, ptr %96, align 4, !tbaa !9
  br label %97

97:                                               ; preds = %91
  %98 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %99 = add nsw i32 %98, 1
  store i32 %99, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %58, !llvm.loop !14

100:                                              ; preds = %58
  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 void
}

; 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 = !{!"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(write, argmem: readwrite, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local void @insertion(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = icmp sgt i32 %2, %1
  br i1 %4, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %3
  %5 = sext i32 %2 to i64
  %6 = sext i32 %1 to i64
  %7 = sub nsw i64 %5, %6
  %xtraiter = and i64 %7, 1
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.lr.ph.prol.loopexit, label %.lr.ph.prol

.lr.ph.prol:                                      ; preds = %.lr.ph.preheader
  %8 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %5
  %9 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %10 = getelementptr i8, ptr %8, i64 -4
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp slt i32 %9, %11
  br i1 %12, label %13, label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

13:                                               ; preds = %.lr.ph.prol
  store i32 %9, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  store i32 %11, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %13, %.lr.ph.prol
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %5, -1
  br label %.lr.ph.prol.loopexit

.lr.ph.prol.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.preheader
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %5, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %14 = add nsw i64 %5, -1
  %15 = icmp eq i64 %14, %6
  br i1 %15, label %._crit_edge, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit, %29
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next.1, %29 ], [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ]
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  %18 = getelementptr i8, ptr %16, i64 -4
  %19 = load i32, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  %20 = icmp slt i32 %17, %19
  br i1 %20, label %21, label %.lr.ph.1

21:                                               ; preds = %.lr.ph
  store i32 %17, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  store i32 %19, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %21
  %22 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %23 = getelementptr i8, ptr %22, i64 -4
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = getelementptr i8, ptr %22, i64 -8
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = icmp slt i32 %24, %26
  br i1 %27, label %28, label %29

28:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  store i32 %24, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  store i32 %26, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  br label %29

29:                                               ; preds = %28, %.lr.ph.1
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, -2
  %30 = icmp sgt i64 %indvars.iv.next.1, %6
  br i1 %30, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit, %29, %3
  %31 = add nsw i32 %1, 2
  %.not45 = icmp sgt i32 %31, %2
  br i1 %.not45, label %._crit_edge49, label %.lr.ph48.preheader

.lr.ph48.preheader:                               ; preds = %._crit_edge
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = add i32 %2, 1
  %34 = add i32 %2, -2
  %35 = sub i32 %1, %2
  %36 = and i32 %35, 1
  %lcmp.mod62.not.not = icmp eq i32 %36, 0
  br i1 %lcmp.mod62.not.not, label %.lr.ph48.prol, label %.lr.ph48.prol.loopexit

.lr.ph48.prol:                                    ; preds = %.lr.ph48.preheader
  %37 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %32
  %38 = load i32, ptr %37, align 4, !tbaa !5
  %39 = getelementptr i8, ptr %37, i64 -4
  %40 = load i32, ptr %39, align 4, !tbaa !5
  %41 = icmp slt i32 %38, %40
  br i1 %41, label %.lr.ph43.prol, label %._crit_edge44.prol

.lr.ph43.prol:                                    ; preds = %.lr.ph48.prol, %.lr.ph43.prol
  %indvars.iv54.prol = phi i64 [ %indvars.iv.next55.prol, %.lr.ph43.prol ], [ %32, %.lr.ph48.prol ]
  %42 = phi i32 [ %46, %.lr.ph43.prol ], [ %40, %.lr.ph48.prol ]
  %43 = phi ptr [ %44, %.lr.ph43.prol ], [ %37, %.lr.ph48.prol ]
  store i32 %42, ptr %43, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next55.prol = add nsw i64 %indvars.iv54.prol, -1
  %44 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next55.prol
  %45 = getelementptr i8, ptr %44, i64 -4
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !5
  %47 = icmp slt i32 %38, %46
  br i1 %47, label %.lr.ph43.prol, label %._crit_edge44.prol, !llvm.loop !11

._crit_edge44.prol:                               ; preds = %.lr.ph43.prol, %.lr.ph48.prol
  %.lcssa.prol = phi ptr [ %37, %.lr.ph48.prol ], [ %44, %.lr.ph43.prol ]
  store i32 %38, ptr %.lcssa.prol, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next53.prol = add nsw i64 %32, 1
  br label %.lr.ph48.prol.loopexit

.lr.ph48.prol.loopexit:                           ; preds = %._crit_edge44.prol, %.lr.ph48.preheader
  %indvars.iv52.unr = phi i64 [ %32, %.lr.ph48.preheader ], [ %indvars.iv.next53.prol, %._crit_edge44.prol ]
  %48 = icmp eq i32 %34, %1
  br i1 %48, label %._crit_edge49, label %.lr.ph48

.lr.ph48:                                         ; preds = %.lr.ph48.prol.loopexit, %._crit_edge44.1
  %indvars.iv52 = phi i64 [ %indvars.iv.next53.1, %._crit_edge44.1 ], [ %indvars.iv52.unr, %.lr.ph48.prol.loopexit ]
  %49 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %indvars.iv52
  %50 = load i32, ptr %49, align 4, !tbaa !5
  %51 = getelementptr i8, ptr %49, i64 -4
  %52 = load i32, ptr %51, align 4, !tbaa !5
  %53 = icmp slt i32 %50, %52
  br i1 %53, label %.lr.ph43, label %._crit_edge44

.lr.ph43:                                         ; preds = %.lr.ph48, %.lr.ph43
  %indvars.iv54 = phi i64 [ %indvars.iv.next55, %.lr.ph43 ], [ %indvars.iv52, %.lr.ph48 ]
  %54 = phi i32 [ %58, %.lr.ph43 ], [ %52, %.lr.ph48 ]
  %55 = phi ptr [ %56, %.lr.ph43 ], [ %49, %.lr.ph48 ]
  store i32 %54, ptr %55, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next55 = add nsw i64 %indvars.iv54, -1
  %56 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next55
  %57 = getelementptr i8, ptr %56, i64 -4
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !5
  %59 = icmp slt i32 %50, %58
  br i1 %59, label %.lr.ph43, label %._crit_edge44, !llvm.loop !11

._crit_edge44:                                    ; preds = %.lr.ph43, %.lr.ph48
  %.lcssa = phi ptr [ %49, %.lr.ph48 ], [ %56, %.lr.ph43 ]
  store i32 %50, ptr %.lcssa, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next53 = add nsw i64 %indvars.iv52, 1
  %60 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next53
  %61 = load i32, ptr %60, align 4, !tbaa !5
  %62 = getelementptr i8, ptr %60, i64 -4
  %63 = load i32, ptr %62, align 4, !tbaa !5
  %64 = icmp slt i32 %61, %63
  br i1 %64, label %.lr.ph43.1, label %._crit_edge44.1

.lr.ph43.1:                                       ; preds = %._crit_edge44, %.lr.ph43.1
  %indvars.iv54.1 = phi i64 [ %indvars.iv.next55.1, %.lr.ph43.1 ], [ %indvars.iv.next53, %._crit_edge44 ]
  %65 = phi i32 [ %69, %.lr.ph43.1 ], [ %63, %._crit_edge44 ]
  %66 = phi ptr [ %67, %.lr.ph43.1 ], [ %60, %._crit_edge44 ]
  store i32 %65, ptr %66, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next55.1 = add nsw i64 %indvars.iv54.1, -1
  %67 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next55.1
  %68 = getelementptr i8, ptr %67, i64 -4
  %69 = load i32, ptr %68, align 4, !tbaa !5
  %70 = icmp slt i32 %61, %69
  br i1 %70, label %.lr.ph43.1, label %._crit_edge44.1, !llvm.loop !11

._crit_edge44.1:                                  ; preds = %.lr.ph43.1, %._crit_edge44
  %.lcssa.1 = phi ptr [ %60, %._crit_edge44 ], [ %67, %.lr.ph43.1 ]
  store i32 %61, ptr %.lcssa.1, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next53.1 = add nsw i64 %indvars.iv52, 2
  %lftr.wideiv.1 = trunc i64 %indvars.iv.next53.1 to i32
  %exitcond.not.1 = icmp eq i32 %33, %lftr.wideiv.1
  br i1 %exitcond.not.1, label %._crit_edge49, label %.lr.ph48, !llvm.loop !12

._crit_edge49:                                    ; preds = %.lr.ph48.prol.loopexit, %._crit_edge44.1, %._crit_edge
  ret void
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(write, argmem: readwrite, inaccessiblemem: 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)"}
!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