; LLVM IR from FOSS-UCSC/FOSSALGO :: algorithms/ar-qsrt/c (quick_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 i32 @partition(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
  %11 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %12 = sub nsw i32 %11, 1
  store i32 %12, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %13 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %15 = sext i32 %14 to i64
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %13, i64 %15
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !9
  store i32 %17, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %18 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %18, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %19

19:                                               ; preds = %55, %3
  %20 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %6, 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 %10) #2
  br label %58

24:                                               ; preds = %19
  %25 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %26 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %25, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !9
  %30 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %31 = icmp slt i32 %29, %30
  br i1 %31, label %32, label %54

32:                                               ; preds = %24
  %33 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %34 = add nsw i32 %33, 1
  store i32 %34, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %35 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %35, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !9
  store i32 %39, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %40 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %40, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  %45 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i32, ptr %45, i64 %47
  store i32 %44, ptr %48, align 4, !tbaa !9
  %49 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %50 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %52
  store i32 %49, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  br label %54

54:                                               ; preds = %32, %24
  br label %55

55:                                               ; preds = %54
  %56 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %57 = add nsw i32 %56, 1
  store i32 %57, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %19, !llvm.loop !11

58:                                               ; preds = %23
  %59 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %60 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %61 = add nsw i32 %60, 1
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i32, ptr %59, i64 %62
  %64 = load i32, ptr %63, align 4, !tbaa !9
  store i32 %64, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %65 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %67
  %69 = load i32, ptr %68, align 4, !tbaa !9
  %70 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %71 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %72 = add nsw i32 %71, 1
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i32, ptr %70, i64 %73
  store i32 %69, ptr %74, align 4, !tbaa !9
  %75 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %76 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %77 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %78 = sext i32 %77 to i64
  %79 = getelementptr inbounds i32, ptr %76, i64 %78
  store i32 %75, ptr %79, align 4, !tbaa !9
  %80 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %81 = add nsw i32 %80, 1
  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 i32 %81
}

; 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"}


; 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(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local range(i32 -2147483647, -2147483648) i32 @partition(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = sext i32 %2 to i64
  %5 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %4
  %6 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %7 = icmp slt i32 %1, %2
  br i1 %7, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %3
  %8 = add nsw i32 %1, -1
  %9 = sext i32 %1 to i64
  %10 = sub nsw i64 %4, %9
  %xtraiter = and i64 %10, 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
  %11 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %9
  %12 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %13 = icmp slt i32 %12, %6
  br i1 %13, label %14, label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

14:                                               ; preds = %.lr.ph.prol
  %15 = sext i32 %1 to i64
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %15
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  store i32 %12, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  store i32 %17, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %14, %.lr.ph.prol
  %.1.prol = phi i32 [ %1, %14 ], [ %8, %.lr.ph.prol ]
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %9, 1
  br label %.lr.ph.prol.loopexit

.lr.ph.prol.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.preheader
  %.1.lcssa.unr = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %9, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %.02931.unr = phi i32 [ %8, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %18 = add nsw i64 %4, -1
  %19 = icmp eq i64 %18, %9
  br i1 %19, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 4
  br label %.lr.ph

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %40, %.lr.ph.prol.loopexit
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.1.lcssa.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ], [ %.1.1, %40 ]
  %.pre = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %20 = add nsw i32 %.1.lcssa, 1
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %3
  %21 = phi i32 [ %6, %3 ], [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ]
  %.029.lcssa = phi i32 [ %1, %3 ], [ %20, %._crit_edge.loopexit ]
  %22 = sext i32 %.029.lcssa to i64
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %22
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  store i32 %21, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  store i32 %24, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  ret i32 %.029.lcssa

.lr.ph:                                           ; preds = %40, %.lr.ph.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %40 ]
  %.02931 = phi i32 [ %.02931.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.1.1, %40 ]
  %25 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = icmp slt i32 %26, %6
  br i1 %27, label %28, label %.lr.ph.1

28:                                               ; preds = %.lr.ph
  %29 = add nsw i32 %.02931, 1
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %30
  %32 = load i32, ptr %31, align 4, !tbaa !5
  store i32 %26, ptr %31, align 4, !tbaa !5
  store i32 %32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %28
  %.1 = phi i32 [ %29, %28 ], [ %.02931, %.lr.ph ]
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv
  %33 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %34 = icmp slt i32 %33, %6
  br i1 %34, label %35, label %40

35:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %36 = add nsw i32 %.1, 1
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  store i32 %33, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  store i32 %39, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  br label %40

40:                                               ; preds = %35, %.lr.ph.1
  %.1.1 = phi i32 [ %36, %35 ], [ %.1, %.lr.ph.1 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, 2
  %exitcond.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next.1, %4
  br i1 %exitcond.not.1, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9
}

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 = !{!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"}


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