; LLVM IR from At-EC/At-RTOS :: source (k_malloc)

; 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.free_head = type { ptr, i32 }

@g_free_list_head = external hidden global %struct.free_head, align 8
@g_heap_idx = external hidden global i32, align 4
@g_os_heap_mem = external hidden global [1024 x i32], align 16

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local ptr @k_malloc(i32 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca ptr, align 8
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i8, align 1
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca ptr, align 8
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca ptr, align 8
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #2
  store ptr null, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %5) #2
  store i8 4, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %11 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp ne i32 %11, 0
  br i1 %12, label %15, label %13

13:                                               ; preds = %1
  %14 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  store ptr %14, ptr %2, align 8
  store i32 1, ptr %6, align 4
  br label %139

15:                                               ; preds = %1
  %16 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %17 = zext i32 %16 to i64
  %18 = icmp ult i64 %17, 16
  br i1 %18, label %19, label %20

19:                                               ; preds = %15
  store i32 16, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %20

20:                                               ; preds = %19, %15
  %21 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %22 = zext i32 %21 to i64
  %23 = add i64 %22, 4
  %24 = trunc i64 %23 to i32
  store i32 %24, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %25 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %26 = zext i8 %25 to i32
  %27 = sub nsw i32 %26, 1
  %28 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %29 = add i32 %28, %27
  store i32 %29, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %30 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %31 = zext i8 %30 to i32
  %32 = sub nsw i32 %31, 1
  %33 = xor i32 %32, -1
  %34 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %35 = and i32 %34, %33
  store i32 %35, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #2
  store ptr null, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %36 = load ptr, ptr @g_free_list_head, align 8, !tbaa !12
  store ptr %36, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  br label %37

37:                                               ; preds = %48, %20
  %38 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %39 = icmp ne ptr %38, null
  br i1 %39, label %40, label %46

40:                                               ; preds = %37
  %41 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %42 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %43 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %42, i32 0, i32 1
  %44 = load i32, ptr %43, align 8, !tbaa !14
  %45 = icmp ugt i32 %41, %44
  br label %46

46:                                               ; preds = %40, %37
  %47 = phi i1 [ false, %37 ], [ %45, %40 ]
  br i1 %47, label %48, label %53

48:                                               ; preds = %46
  %49 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  store ptr %49, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %50 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %51 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %50, i32 0, i32 0
  %52 = load ptr, ptr %51, align 8, !tbaa !12
  store ptr %52, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  br label %37, !llvm.loop !15

53:                                               ; preds = %46
  %54 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %55 = icmp ne ptr %54, null
  br i1 %55, label %56, label %115

56:                                               ; preds = %53
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %57 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %58 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %57, i32 0, i32 1
  %59 = load i32, ptr %58, align 8, !tbaa !14
  %60 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %61 = sub i32 %59, %60
  store i32 %61, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %63 = zext i32 %62 to i64
  %64 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %65 = zext i8 %64 to i64
  %66 = add i64 16, %65
  %67 = icmp uge i64 %63, %66
  br i1 %67, label %68, label %93

68:                                               ; preds = %56
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #2
  %69 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %70 = ptrtoint ptr %69 to i32
  %71 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %72 = add i32 %70, %71
  %73 = zext i32 %72 to i64
  %74 = inttoptr i64 %73 to ptr
  store ptr %74, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %75 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %76 = icmp ne ptr %75, null
  br i1 %76, label %79, label %77

77:                                               ; preds = %68
  %78 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  store ptr %78, ptr @g_free_list_head, align 8, !tbaa !12
  br label %83

79:                                               ; preds = %68
  %80 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %81 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %82 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %81, i32 0, i32 0
  store ptr %80, ptr %82, align 8, !tbaa !12
  br label %83

83:                                               ; preds = %79, %77
  %84 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %85 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %84, i32 0, i32 0
  %86 = load ptr, ptr %85, align 8, !tbaa !12
  %87 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %88 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %87, i32 0, i32 0
  store ptr %86, ptr %88, align 8, !tbaa !12
  %89 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %90 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %91 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %90, i32 0, i32 1
  store i32 %89, ptr %91, align 8, !tbaa !14
  %92 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  store ptr %92, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #2
  br label %111

93:                                               ; preds = %56
  %94 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %95 = icmp ne ptr %94, null
  br i1 %95, label %100, label %96

96:                                               ; preds = %93
  %97 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %98 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %97, i32 0, i32 0
  %99 = load ptr, ptr %98, align 8, !tbaa !12
  store ptr %99, ptr @g_free_list_head, align 8, !tbaa !12
  br label %106

100:                                              ; preds = %93
  %101 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %102 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %101, i32 0, i32 0
  %103 = load ptr, ptr %102, align 8, !tbaa !12
  %104 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %105 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %104, i32 0, i32 0
  store ptr %103, ptr %105, align 8, !tbaa !12
  br label %106

106:                                              ; preds = %100, %96
  %107 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  store ptr %107, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %108 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %109 = getelementptr inbounds %struct.free_head, ptr %108, i32 0, i32 1
  %110 = load i32, ptr %109, align 8, !tbaa !14
  store i32 %110, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %111

111:                                              ; preds = %106, %83
  %112 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %113 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %114 = call ptr @_pack_address(ptr noundef %112, i32 noundef %113)
  store ptr %114, ptr %2, align 8
  store i32 1, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %138

115:                                              ; preds = %53
  %116 = load i32, ptr @g_heap_idx, align 4, !tbaa !5
  %117 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %118 = zext i8 %117 to i32
  %119 = mul i32 %116, %118
  %120 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %121 = add i32 %119, %120
  %122 = icmp ugt i32 %121, 4096
  br i1 %122, label %123, label %125

123:                                              ; preds = %115
  %124 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  store ptr %124, ptr %2, align 8
  store i32 1, ptr %6, align 4
  br label %138

125:                                              ; preds = %115
  %126 = load i32, ptr @g_heap_idx, align 4, !tbaa !5
  %127 = zext i32 %126 to i64
  %128 = getelementptr inbounds [1024 x i32], ptr @g_os_heap_mem, i64 0, i64 %127
  store ptr %128, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %129 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %130 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %131 = zext i8 %130 to i32
  %132 = udiv i32 %129, %131
  %133 = load i32, ptr @g_heap_idx, align 4, !tbaa !5
  %134 = add i32 %133, %132
  store i32 %134, ptr @g_heap_idx, align 4, !tbaa !5
  %135 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %136 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %137 = call ptr @_pack_address(ptr noundef %135, i32 noundef %136)
  store ptr %137, ptr %2, align 8
  store i32 1, ptr %6, align 4
  br label %138

138:                                              ; preds = %125, %123, %111
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #2
  br label %139

139:                                              ; preds = %138, %13
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #2
  %140 = load ptr, ptr %2, align 8
  ret ptr %140
}

; 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

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare hidden ptr @_pack_address(ptr noundef, i32 noundef) #0

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 = !{!"int", !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 = !{!7, !7, i64 0}
!12 = !{!13, !10, i64 0}
!13 = !{!"free_head", !10, i64 0, !6, i64 8}
!14 = !{!13, !6, i64 8}
!15 = distinct !{!15, !16}
!16 = !{!"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"

%struct.free_head = type { ptr, i32 }

@g_free_list_head = external hidden local_unnamed_addr global %struct.free_head, align 8
@g_heap_idx = external hidden local_unnamed_addr global i32, align 4
@g_os_heap_mem = external hidden global [1024 x i32], align 16

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local ptr @k_malloc(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %.not = icmp eq i32 %0, 0
  br i1 %.not, label %36, label %2

2:                                                ; preds = %1
  %spec.store.select = tail call i32 @llvm.umax.i32(i32 %0, i32 16)
  %3 = add i32 %spec.store.select, 7
  %4 = and i32 %3, -4
  br label %5

5:                                                ; preds = %6, %2
  %.046 = phi ptr [ null, %2 ], [ %.045, %6 ]
  %.045.in = phi ptr [ @g_free_list_head, %2 ], [ %.045, %6 ]
  %.045 = load ptr, ptr %.045.in, align 8, !tbaa !5
  %.not49 = icmp eq ptr %.045, null
  br i1 %.not49, label %.critedge52, label %6

6:                                                ; preds = %5
  %7 = getelementptr inbounds i8, ptr %.045, i64 8
  %8 = load i32, ptr %7, align 8, !tbaa !11
  %9 = icmp ugt i32 %4, %8
  br i1 %9, label %5, label %.critedge, !llvm.loop !12

.critedge:                                        ; preds = %6
  %10 = sub i32 %8, %4
  %11 = icmp ugt i32 %10, 19
  br i1 %11, label %12, label %20

12:                                               ; preds = %.critedge
  %13 = ptrtoint ptr %.045 to i64
  %14 = trunc i64 %13 to i32
  %15 = add i32 %4, %14
  %16 = zext i32 %15 to i64
  %17 = inttoptr i64 %16 to ptr
  %.not51 = icmp eq ptr %.046, null
  %g_free_list_head..046.lcssa58 = select i1 %.not51, ptr @g_free_list_head, ptr %.046
  store ptr %17, ptr %g_free_list_head..046.lcssa58, align 8, !tbaa !5
  %18 = load ptr, ptr %.045, align 8, !tbaa !5
  store ptr %18, ptr %17, align 8, !tbaa !5
  %19 = getelementptr inbounds i8, ptr %17, i64 8
  store i32 %10, ptr %19, align 8, !tbaa !11
  br label %24

20:                                               ; preds = %.critedge
  %.not50 = icmp eq ptr %.046, null
  %21 = load ptr, ptr %.045, align 8, !tbaa !5
  br i1 %.not50, label %22, label %23

22:                                               ; preds = %20
  store ptr %21, ptr @g_free_list_head, align 8, !tbaa !5
  br label %24

23:                                               ; preds = %20
  store ptr %21, ptr %.046, align 8, !tbaa !5
  br label %24

24:                                               ; preds = %22, %23, %12
  %.044 = phi i32 [ %4, %12 ], [ %8, %23 ], [ %8, %22 ]
  %25 = tail call ptr @_pack_address(ptr noundef nonnull %.045, i32 noundef %.044)
  br label %36

.critedge52:                                      ; preds = %5
  %26 = load i32, ptr @g_heap_idx, align 4, !tbaa !14
  %27 = shl i32 %26, 2
  %28 = add i32 %27, %4
  %29 = icmp ugt i32 %28, 4096
  br i1 %29, label %36, label %30

30:                                               ; preds = %.critedge52
  %31 = zext i32 %26 to i64
  %32 = getelementptr inbounds [1024 x i32], ptr @g_os_heap_mem, i64 0, i64 %31
  %33 = lshr i32 %3, 2
  %34 = add i32 %26, %33
  store i32 %34, ptr @g_heap_idx, align 4, !tbaa !14
  %35 = tail call ptr @_pack_address(ptr noundef nonnull %32, i32 noundef %4)
  br label %36

36:                                               ; preds = %24, %30, %.critedge52, %1
  %.1 = phi ptr [ null, %1 ], [ %25, %24 ], [ %35, %30 ], [ null, %.critedge52 ]
  ret ptr %.1
}

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare hidden ptr @_pack_address(ptr noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.umax.i32(i32, i32) #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 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, !7, i64 0}
!6 = !{!"free_head", !7, i64 0, !10, i64 8}
!7 = !{!"any pointer", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!10 = !{!"int", !8, i64 0}
!11 = !{!6, !10, i64 8}
!12 = distinct !{!12, !13}
!13 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!14 = !{!10, !10, i64 0}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LoopUnrollPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass