; LLVM IR from Dev-XYS/Algorithms :: Fast-Number-Theoretic-Transform.ll (Z3dftPxi)

; 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"

@n = external dso_local global i32, align 4

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef i64 @_Z4qpowxi(i64 noundef, i32 noundef) #0

; 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: mustprogress uwtable
define dso_local void @_Z3dftPxi(ptr noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i64, align 8
  store ptr %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #2
  %13 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %14 = icmp eq i32 %13, 1
  br i1 %14, label %15, label %16

15:                                               ; preds = %2
  br label %18

16:                                               ; preds = %2
  %17 = call noundef i64 @_Z4qpowxi(i64 noundef 3, i32 noundef 998244351)
  br label %18

18:                                               ; preds = %16, %15
  %19 = phi i64 [ 3, %15 ], [ %17, %16 ]
  store i64 %19, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  store i32 2, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %20

20:                                               ; preds = %105, %18
  %21 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %22 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !9
  %23 = icmp sle i32 %21, %22
  br i1 %23, label %25, label %24

24:                                               ; preds = %20
  store i32 2, ptr %7, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  br label %108

25:                                               ; preds = %20
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %26 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %27 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %28 = sdiv i32 998244352, %27
  %29 = call noundef i64 @_Z4qpowxi(i64 noundef %26, i32 noundef %28)
  store i64 %29, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %30

30:                                               ; preds = %100, %25
  %31 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp slt i32 %31, %32
  br i1 %33, label %35, label %34

34:                                               ; preds = %30
  store i32 5, ptr %7, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %104

35:                                               ; preds = %30
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #2
  store i64 1, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %36 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  store i32 %36, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %37

37:                                               ; preds = %96, %35
  %38 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %39 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %40 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %41 = ashr i32 %40, 1
  %42 = add nsw i32 %39, %41
  %43 = icmp slt i32 %38, %42
  br i1 %43, label %45, label %44

44:                                               ; preds = %37
  store i32 8, ptr %7, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  br label %99

45:                                               ; preds = %37
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %12) #2
  %46 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %47 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = getelementptr inbounds i64, ptr %46, i64 %48
  %50 = load i64, ptr %49, align 8, !tbaa !11
  store i64 %50, ptr %12, align 8, !tbaa !11
  %51 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i64, ptr %51, i64 %53
  %55 = load i64, ptr %54, align 8, !tbaa !11
  %56 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  %57 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %58 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %59 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %60 = ashr i32 %59, 1
  %61 = add nsw i32 %58, %60
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i64, ptr %57, i64 %62
  %64 = load i64, ptr %63, align 8, !tbaa !11
  %65 = mul nsw i64 %56, %64
  %66 = add nsw i64 %55, %65
  %67 = srem i64 %66, 998244353
  %68 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i64, ptr %68, i64 %70
  store i64 %67, ptr %71, align 8, !tbaa !11
  %72 = load i64, ptr %12, align 8, !tbaa !11
  %73 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  %74 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %75 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %76 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %77 = ashr i32 %76, 1
  %78 = add nsw i32 %75, %77
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = getelementptr inbounds i64, ptr %74, i64 %79
  %81 = load i64, ptr %80, align 8, !tbaa !11
  %82 = mul nsw i64 %73, %81
  %83 = sub nsw i64 %72, %82
  %84 = srem i64 %83, 998244353
  %85 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %87 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %88 = ashr i32 %87, 1
  %89 = add nsw i32 %86, %88
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = getelementptr inbounds i64, ptr %85, i64 %90
  store i64 %84, ptr %91, align 8, !tbaa !11
  %92 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  %93 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  %94 = mul nsw i64 %92, %93
  %95 = srem i64 %94, 998244353
  store i64 %95, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %12) #2
  br label %96

96:                                               ; preds = %45
  %97 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %98 = add nsw i32 %97, 1
  store i32 %98, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %37, !llvm.loop !13

99:                                               ; preds = %44
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #2
  br label %100

100:                                              ; preds = %99
  %101 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %102 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %103 = add nsw i32 %102, %101
  store i32 %103, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %30, !llvm.loop !15

104:                                              ; preds = %34
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  br label %105

105:                                              ; preds = %104
  %106 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %107 = shl i32 %106, 1
  store i32 %107, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %20, !llvm.loop !16

108:                                              ; preds = %24
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #2
  ret void
}

attributes #0 = { mustprogress 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++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"long long", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = distinct !{!15, !14}
!16 = distinct !{!16, !14}


; 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"

@n = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef i64 @_Z4qpowxi(i64 noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local void @_Z3dftPxi(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp eq i32 %1, 1
  br i1 %3, label %6, label %4

4:                                                ; preds = %2
  %5 = tail call noundef i64 @_Z4qpowxi(i64 noundef 3, i32 noundef 998244351)
  br label %6

6:                                                ; preds = %2, %4
  %7 = phi i64 [ %5, %4 ], [ 3, %2 ]
  %8 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %.not39 = icmp slt i32 %8, 2
  br i1 %.not39, label %._crit_edge43, label %.lr.ph42

._crit_edge43:                                    ; preds = %._crit_edge38, %6
  ret void

.lr.ph42:                                         ; preds = %6, %._crit_edge38
  %.040 = phi i32 [ %19, %._crit_edge38 ], [ 2, %6 ]
  %9 = udiv i32 998244352, %.040
  %10 = tail call noundef i64 @_Z4qpowxi(i64 noundef %7, i32 noundef %9)
  %11 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp sgt i32 %11, 0
  br i1 %12, label %.preheader.lr.ph, label %._crit_edge38

.preheader.lr.ph:                                 ; preds = %.lr.ph42
  %13 = ashr exact i32 %.040, 1
  %14 = sext i32 %.040 to i64
  %15 = sext i32 %13 to i64
  %16 = zext nneg i32 %11 to i64
  %17 = icmp sgt i32 %13, 0
  %invariant.gep = getelementptr i64, ptr %0, i64 %15
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.lr.ph, %._crit_edge
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %._crit_edge ]
  %18 = add nsw i64 %indvars.iv, %15
  br i1 %17, label %.lr.ph, label %._crit_edge

._crit_edge38:                                    ; preds = %._crit_edge, %.lr.ph42
  %19 = shl i32 %.040, 1
  %.not = icmp sgt i32 %19, %11
  br i1 %.not, label %._crit_edge43, label %.lr.ph42, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph, %.preheader
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, %14
  %20 = icmp slt i64 %indvars.iv.next, %16
  br i1 %20, label %.preheader, label %._crit_edge38, !llvm.loop !11

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader, %.lr.ph
  %indvars.iv44 = phi i64 [ %indvars.iv.next45, %.lr.ph ], [ %indvars.iv, %.preheader ]
  %.03335 = phi i64 [ %30, %.lr.ph ], [ 1, %.preheader ]
  %21 = getelementptr inbounds i64, ptr %0, i64 %indvars.iv44
  %22 = load i64, ptr %21, align 8, !tbaa !12
  %gep = getelementptr i64, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv44
  %23 = load i64, ptr %gep, align 8, !tbaa !12
  %24 = mul nsw i64 %23, %.03335
  %25 = add nsw i64 %24, %22
  %26 = srem i64 %25, 998244353
  store i64 %26, ptr %21, align 8, !tbaa !12
  %27 = sub nsw i64 %22, %24
  %28 = srem i64 %27, 998244353
  store i64 %28, ptr %gep, align 8, !tbaa !12
  %29 = mul nsw i64 %.03335, %10
  %30 = srem i64 %29, 998244353
  %indvars.iv.next45 = add nsw i64 %indvars.iv44, 1
  %31 = icmp slt i64 %indvars.iv.next45, %18
  br i1 %31, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !14
}

attributes #0 = { mustprogress 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++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = !{!13, !13, i64 0}
!13 = !{!"long long", !7, i64 0}
!14 = distinct !{!14, !10}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass