; LLVM IR from bhrigukansra/algorithms-in-C-Cplusplus-Java-Python-JavaScript :: Algorithms/sorting/C++/radixsort.ll (Z9countSortPiii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z9countSortPiii(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 ptr, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = 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
  %12 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %13 = zext i32 %12 to i64
  %14 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %14, ptr %7, align 8
  %15 = alloca i32, i64 %13, align 16
  store i64 %13, ptr %8, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %17 = zext i32 %16 to i64
  %18 = alloca i32, i64 %17, align 16
  store i64 %17, ptr %10, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %19

19:                                               ; preds = %28, %3
  %20 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %22 = icmp slt i32 %20, %21
  br i1 %22, label %24, label %23

23:                                               ; preds = %19
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  br label %31

24:                                               ; preds = %19
  %25 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %26
  store i32 0, ptr %27, align 4, !tbaa !9
  br label %28

28:                                               ; preds = %24
  %29 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %30 = add nsw i32 %29, 1
  store i32 %30, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %19, !llvm.loop !11

31:                                               ; preds = %23
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %32

32:                                               ; preds = %50, %31
  %33 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %34 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %35 = icmp slt i32 %33, %34
  br i1 %35, label %36, label %53

36:                                               ; preds = %32
  %37 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  %42 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %43 = sdiv i32 %41, %42
  %44 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %45 = srem i32 %43, %44
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %46
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !9
  %49 = add nsw i32 %48, 1
  store i32 %49, ptr %47, align 4, !tbaa !9
  br label %50

50:                                               ; preds = %36
  %51 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %52 = add nsw i32 %51, 1
  store i32 %52, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %32, !llvm.loop !13

53:                                               ; preds = %32
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %54

54:                                               ; preds = %69, %53
  %55 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %56 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %57 = icmp slt i32 %55, %56
  br i1 %57, label %58, label %72

58:                                               ; preds = %54
  %59 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %60 = sub nsw i32 %59, 1
  %61 = sext i32 %60 to i64
  %62 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %61
  %63 = load i32, ptr %62, align 4, !tbaa !9
  %64 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %65
  %67 = load i32, ptr %66, align 4, !tbaa !9
  %68 = add nsw i32 %67, %63
  store i32 %68, ptr %66, align 4, !tbaa !9
  br label %69

69:                                               ; preds = %58
  %70 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %71 = add nsw i32 %70, 1
  store i32 %71, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %54, !llvm.loop !14

72:                                               ; preds = %54
  %73 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %74 = sub nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %75

75:                                               ; preds = %112, %72
  %76 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %77 = icmp sge i32 %76, 0
  br i1 %77, label %78, label %115

78:                                               ; preds = %75
  %79 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %80 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i32, ptr %79, i64 %81
  %83 = load i32, ptr %82, align 4, !tbaa !9
  %84 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %85 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %86 = sext i32 %85 to i64
  %87 = getelementptr inbounds i32, ptr %84, i64 %86
  %88 = load i32, ptr %87, align 4, !tbaa !9
  %89 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %90 = sdiv i32 %88, %89
  %91 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %92 = srem i32 %90, %91
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %93
  %95 = load i32, ptr %94, align 4, !tbaa !9
  %96 = sub nsw i32 %95, 1
  %97 = sext i32 %96 to i64
  %98 = getelementptr inbounds i32, ptr %15, i64 %97
  store i32 %83, ptr %98, align 4, !tbaa !9
  %99 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %100 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %101 = sext i32 %100 to i64
  %102 = getelementptr inbounds i32, ptr %99, i64 %101
  %103 = load i32, ptr %102, align 4, !tbaa !9
  %104 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %105 = sdiv i32 %103, %104
  %106 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %107 = srem i32 %105, %106
  %108 = sext i32 %107 to i64
  %109 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %108
  %110 = load i32, ptr %109, align 4, !tbaa !9
  %111 = add nsw i32 %110, -1
  store i32 %111, ptr %109, align 4, !tbaa !9
  br label %112

112:                                              ; preds = %78
  %113 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %114 = add nsw i32 %113, -1
  store i32 %114, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %75, !llvm.loop !15

115:                                              ; preds = %75
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %116

116:                                              ; preds = %129, %115
  %117 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %118 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %119 = icmp slt i32 %117, %118
  br i1 %119, label %120, label %132

120:                                              ; preds = %116
  %121 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %122 = sext i32 %121 to i64
  %123 = getelementptr inbounds i32, ptr %15, i64 %122
  %124 = load i32, ptr %123, align 4, !tbaa !9
  %125 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %126 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %127 = sext i32 %126 to i64
  %128 = getelementptr inbounds i32, ptr %125, i64 %127
  store i32 %124, ptr %128, align 4, !tbaa !9
  br label %129

129:                                              ; preds = %120
  %130 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %131 = add nsw i32 %130, 1
  store i32 %131, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %116, !llvm.loop !16

132:                                              ; preds = %116
  unreachable
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

attributes #0 = { mustprogress 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 }
attributes #2 = { nocallback nofree nosync 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++ 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}
!15 = distinct !{!15, !12}
!16 = distinct !{!16, !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: mustprogress nofree norecurse noreturn nosync nounwind memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: write) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z9countSortPiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = zext i32 %1 to i64
  %5 = alloca i32, i64 %4, align 16
  %6 = alloca i32, i64 %4, align 16
  %7 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %7, label %.lr.ph43.preheader, label %.preheader

.lr.ph43.preheader:                               ; preds = %3
  %8 = shl nuw nsw i64 %4, 2
  call void @llvm.memset.p0.i64(ptr nonnull align 16 %6, i8 0, i64 %8, i1 false), !tbaa !5
  br label %.lr.ph43

.preheader39:                                     ; preds = %.lr.ph43
  %.not = icmp eq i32 %1, 1
  br i1 %.not, label %.preheader38, label %.lr.ph45.preheader

.lr.ph45.preheader:                               ; preds = %.preheader39
  %load_initial = load i32, ptr %6, align 16
  %9 = add nsw i64 %4, -1
  %10 = add nsw i64 %4, -2
  %xtraiter = and i64 %9, 3
  %11 = icmp ult i64 %10, 3
  br i1 %11, label %.preheader38.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph45.preheader.new

.lr.ph45.preheader.new:                           ; preds = %.lr.ph45.preheader
  %unroll_iter = and i64 %9, -4
  %invariant.gep62 = getelementptr i8, ptr %6, i64 4
  %invariant.gep64 = getelementptr i8, ptr %6, i64 8
  %invariant.gep66 = getelementptr i8, ptr %6, i64 12
  br label %.lr.ph45

.lr.ph43:                                         ; preds = %.lr.ph43.preheader, %.lr.ph43
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.lr.ph43.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.lr.ph43 ]
  %12 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %13 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %14 = sdiv i32 %13, %2
  %15 = srem i32 %14, %1
  %16 = sext i32 %15 to i64
  %17 = getelementptr inbounds i32, ptr %6, i64 %16
  %18 = load i32, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  %19 = add nsw i32 %18, 1
  store i32 %19, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %4
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader39, label %.lr.ph43, !llvm.loop !9

.preheader38.loopexit.unr-lcssa:                  ; preds = %.lr.ph45, %.lr.ph45.preheader
  %store_forwarded.unr = phi i32 [ %load_initial, %.lr.ph45.preheader ], [ %31, %.lr.ph45 ]
  %indvars.iv50.unr = phi i64 [ 1, %.lr.ph45.preheader ], [ %indvars.iv.next51.3, %.lr.ph45 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.preheader38, label %.lr.ph45.epil

.lr.ph45.epil:                                    ; preds = %.preheader38.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph45.epil
  %store_forwarded.epil = phi i32 [ %22, %.lr.ph45.epil ], [ %store_forwarded.unr, %.preheader38.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv50.epil = phi i64 [ %indvars.iv.next51.epil, %.lr.ph45.epil ], [ %indvars.iv50.unr, %.preheader38.loopexit.unr-lcssa ]
  %epil.iter = phi i64 [ %epil.iter.next, %.lr.ph45.epil ], [ 0, %.preheader38.loopexit.unr-lcssa ]
  %20 = getelementptr i32, ptr %6, i64 %indvars.iv50.epil
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = add nsw i32 %21, %store_forwarded.epil
  store i32 %22, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next51.epil = add nuw nsw i64 %indvars.iv50.epil, 1
  %epil.iter.next = add i64 %epil.iter, 1
  %epil.iter.cmp.not = icmp eq i64 %epil.iter.next, %xtraiter
  br i1 %epil.iter.cmp.not, label %.preheader38, label %.lr.ph45.epil, !llvm.loop !11

.preheader38:                                     ; preds = %.preheader38.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph45.epil, %.preheader39
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %5, i64 -4
  br i1 %7, label %.lr.ph47, label %.preheader

.lr.ph45:                                         ; preds = %.lr.ph45, %.lr.ph45.preheader.new
  %store_forwarded = phi i32 [ %load_initial, %.lr.ph45.preheader.new ], [ %31, %.lr.ph45 ]
  %indvars.iv50 = phi i64 [ 1, %.lr.ph45.preheader.new ], [ %indvars.iv.next51.3, %.lr.ph45 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph45.preheader.new ], [ %niter.next.3, %.lr.ph45 ]
  %23 = getelementptr i32, ptr %6, i64 %indvars.iv50
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = add nsw i32 %24, %store_forwarded
  store i32 %25, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %gep63 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep62, i64 %indvars.iv50
  %26 = load i32, ptr %gep63, align 4, !tbaa !5
  %27 = add nsw i32 %26, %25
  store i32 %27, ptr %gep63, align 4, !tbaa !5
  %gep65 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep64, i64 %indvars.iv50
  %28 = load i32, ptr %gep65, align 4, !tbaa !5
  %29 = add nsw i32 %28, %27
  store i32 %29, ptr %gep65, align 4, !tbaa !5
  %gep67 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep66, i64 %indvars.iv50
  %30 = load i32, ptr %gep67, align 4, !tbaa !5
  %31 = add nsw i32 %30, %29
  store i32 %31, ptr %gep67, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next51.3 = add nuw nsw i64 %indvars.iv50, 4
  %niter.next.3 = add i64 %niter, 4
  %niter.ncmp.3 = icmp eq i64 %niter.next.3, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.3, label %.preheader38.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph45, !llvm.loop !13

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph47, %3, %.preheader38
  %32 = sext i32 %1 to i64
  br label %43

.lr.ph47:                                         ; preds = %.preheader38, %.lr.ph47
  %indvars.iv55 = phi i64 [ %indvars.iv.next56, %.lr.ph47 ], [ %4, %.preheader38 ]
  %indvars.iv.next56 = add nsw i64 %indvars.iv55, -1
  %33 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next56
  %34 = load i32, ptr %33, align 4, !tbaa !5
  %35 = sdiv i32 %34, %2
  %36 = srem i32 %35, %1
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %6, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %40
  store i32 %34, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %41 = add nsw i32 %39, -1
  store i32 %41, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  %42 = icmp sgt i64 %indvars.iv55, 1
  br i1 %42, label %.lr.ph47, label %.preheader, !llvm.loop !14

43:                                               ; preds = %.preheader, %43
  %indvars.iv58 = phi i64 [ 0, %.preheader ], [ %indvars.iv.next59, %43 ]
  %44 = icmp slt i64 %indvars.iv58, %32
  tail call void @llvm.assume(i1 %44)
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %5, i64 %indvars.iv58
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !5
  %47 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv58
  store i32 %46, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next59 = add nuw nsw i64 %indvars.iv58, 1
  br label %43, !llvm.loop !15
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(inaccessiblemem: write)
declare void @llvm.assume(i1 noundef) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write)
declare void @llvm.memset.p0.i64(ptr nocapture writeonly, i8, i64, i1 immarg) #2

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse noreturn nosync nounwind memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: write) 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(inaccessiblemem: write) }
attributes #2 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write) }

!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++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
!13 = distinct !{!13, !10}
!14 = distinct !{!14, !10}
!15 = distinct !{!15, !10}


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