; LLVM IR from bartobri/data-structures-c :: arrays/shell-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"

%struct.Item = type { i32, i32 }

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @shell(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
  %11 = alloca %struct.Item, 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) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %12

12:                                               ; preds = %20, %3
  %13 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %15 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %16 = sub nsw i32 %14, %15
  %17 = sdiv i32 %16, 9
  %18 = icmp sle i32 %13, %17
  br i1 %18, label %19, label %24

19:                                               ; preds = %12
  br label %20

20:                                               ; preds = %19
  %21 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %22 = mul nsw i32 3, %21
  %23 = add nsw i32 %22, 1
  store i32 %23, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %12, !llvm.loop !11

24:                                               ; preds = %12
  br label %25

25:                                               ; preds = %85, %24
  %26 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %27 = icmp sgt i32 %26, 0
  br i1 %27, label %28, label %88

28:                                               ; preds = %25
  %29 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %30 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %31 = add nsw i32 %29, %30
  store i32 %31, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %32

32:                                               ; preds = %81, %28
  %33 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %34 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %35 = icmp sle i32 %33, %34
  br i1 %35, label %36, label %84

36:                                               ; preds = %32
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  %37 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %37, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %11) #3
  %38 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %39 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %38, i64 %40
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 4 %11, ptr align 4 %41, i64 8, i1 false), !tbaa.struct !13
  br label %42

42:                                               ; preds = %62, %36
  %43 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %44 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %45 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %46 = add nsw i32 %44, %45
  %47 = icmp sge i32 %43, %46
  br i1 %47, label %48, label %60

48:                                               ; preds = %42
  %49 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %11, i32 0, i32 0
  %50 = load i32, ptr %49, align 4, !tbaa !14
  %51 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %53 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %54 = sub nsw i32 %52, %53
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %51, i64 %55
  %57 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %56, i32 0, i32 0
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !14
  %59 = icmp slt i32 %50, %58
  br label %60

60:                                               ; preds = %48, %42
  %61 = phi i1 [ false, %42 ], [ %59, %48 ]
  br i1 %61, label %62, label %76

62:                                               ; preds = %60
  %63 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %64 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %63, i64 %65
  %67 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %69 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %70 = sub nsw i32 %68, %69
  %71 = sext i32 %70 to i64
  %72 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %67, i64 %71
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 4 %66, ptr align 4 %72, i64 8, i1 false), !tbaa.struct !13
  %73 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %75 = sub nsw i32 %74, %73
  store i32 %75, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %42, !llvm.loop !16

76:                                               ; preds = %60
  %77 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %78 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %77, i64 %79
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 4 %80, ptr align 4 %11, i64 8, i1 false), !tbaa.struct !13
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %11) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  br label %81

81:                                               ; preds = %76
  %82 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %83 = add nsw i32 %82, 1
  store i32 %83, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %32, !llvm.loop !17

84:                                               ; preds = %32
  br label %85

85:                                               ; preds = %84
  %86 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %87 = sdiv i32 %86, 3
  store i32 %87, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %25, !llvm.loop !18

88:                                               ; preds = %25
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #3
  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 nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #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 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #3 = { 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 = !{i64 0, i64 4, !9, i64 4, i64 4, !9}
!14 = !{!15, !10, i64 0}
!15 = !{!"", !10, i64 0, !10, i64 4}
!16 = distinct !{!16, !12}
!17 = distinct !{!17, !12}
!18 = distinct !{!18, !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"

%struct.Item = type { i32, i32 }

; Function Attrs: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @shell(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = sub nsw i32 %2, %1
  %5 = sdiv i32 %4, 9
  %.not35 = icmp slt i32 %4, 9
  br i1 %.not35, label %.lr.ph47.preheader, label %.lr.ph

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph
  %6 = icmp sgt i32 %.03136, -1
  br i1 %6, label %.lr.ph47.preheader, label %._crit_edge48

.lr.ph47.preheader:                               ; preds = %3, %.preheader
  %.031.lcssa51 = phi i32 [ %10, %.preheader ], [ 1, %3 ]
  %7 = sext i32 %1 to i64
  %8 = add i32 %2, 1
  br label %.lr.ph47

.lr.ph:                                           ; preds = %3, %.lr.ph
  %.03136 = phi i32 [ %10, %.lr.ph ], [ 1, %3 ]
  %9 = mul nsw i32 %.03136, 3
  %10 = add nsw i32 %9, 1
  %.not.not = icmp slt i32 %9, %5
  br i1 %.not.not, label %.lr.ph, label %.preheader, !llvm.loop !5

.lr.ph47:                                         ; preds = %.lr.ph47.preheader, %._crit_edge
  %.146 = phi i32 [ %30, %._crit_edge ], [ %.031.lcssa51, %.lr.ph47.preheader ]
  %11 = add nsw i32 %.146, %1
  %.not3343 = icmp sgt i32 %11, %2
  br i1 %.not3343, label %._crit_edge, label %.lr.ph45.preheader

.lr.ph45.preheader:                               ; preds = %.lr.ph47
  %12 = zext nneg i32 %.146 to i64
  %13 = add nsw i64 %7, %12
  %14 = sext i32 %11 to i64
  br label %.lr.ph45

.lr.ph45:                                         ; preds = %.lr.ph45.preheader, %.critedge
  %indvars.iv = phi i64 [ %13, %.lr.ph45.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.critedge ]
  %15 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %16 = load <2 x i32>, ptr %15, align 4, !tbaa !7
  %.not3437 = icmp slt i64 %indvars.iv, %14
  %17 = trunc nsw i64 %indvars.iv to i32
  br i1 %.not3437, label %.critedge, label %.lr.ph39.preheader

.lr.ph39.preheader:                               ; preds = %.lr.ph45
  %18 = extractelement <2 x i32> %16, i64 0
  br label %.lr.ph39

.lr.ph39:                                         ; preds = %.lr.ph39.preheader, %24
  %.03238 = phi i32 [ %19, %24 ], [ %17, %.lr.ph39.preheader ]
  %19 = sub nsw i32 %.03238, %.146
  %20 = sext i32 %19 to i64
  %21 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %0, i64 %20
  %22 = load i32, ptr %21, align 4, !tbaa !11
  %23 = icmp slt i32 %18, %22
  br i1 %23, label %24, label %.critedge

24:                                               ; preds = %.lr.ph39
  %25 = sext i32 %.03238 to i64
  %26 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %0, i64 %25
  %27 = load i64, ptr %21, align 4
  store i64 %27, ptr %26, align 4
  %.not34 = icmp slt i32 %19, %11
  br i1 %.not34, label %.critedge, label %.lr.ph39, !llvm.loop !13

.critedge:                                        ; preds = %.lr.ph39, %24, %.lr.ph45
  %.032.lcssa = phi i32 [ %17, %.lr.ph45 ], [ %19, %24 ], [ %.03238, %.lr.ph39 ]
  %28 = sext i32 %.032.lcssa to i64
  %29 = getelementptr inbounds %struct.Item, ptr %0, i64 %28
  store <2 x i32> %16, ptr %29, align 4, !tbaa !7
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next to i32
  %exitcond.not = icmp eq i32 %8, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph45, !llvm.loop !14

._crit_edge:                                      ; preds = %.critedge, %.lr.ph47
  %30 = udiv i32 %.146, 3
  %.not = icmp ult i32 %.146, 3
  br i1 %.not, label %._crit_edge48, label %.lr.ph47, !llvm.loop !15

._crit_edge48:                                    ; preds = %._crit_edge, %.preheader
  ret void
}

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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!7 = !{!8, !8, i64 0}
!8 = !{!"int", !9, i64 0}
!9 = !{!"omnipotent char", !10, i64 0}
!10 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!11 = !{!12, !8, i64 0}
!12 = !{!"", !8, i64 0, !8, i64 4}
!13 = distinct !{!13, !6}
!14 = distinct !{!14, !6}
!15 = distinct !{!15, !6}


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