; LLVM IR from sfu-dis/mosaicdb :: benchmarks/egen/Random.ll (ZN4TPCE7CRandom13RndNthElementEyy)

; 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 i64 @_ZN4TPCE7CRandom13RndNthElementEyy(ptr noundef nonnull align 8 dereferenceable(8) %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) #0 align 2 {
  %4 = alloca i64, align 8
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i64, align 8
  %12 = alloca i64, align 8
  %13 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store i64 %2, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %14 = load ptr, ptr %5, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  store i64 6364136223846793005, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #2
  store i64 1, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %11) #2
  %15 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  store i64 %15, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %12) #2
  store i64 1, ptr %12, align 8, !tbaa !9
  %16 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %17 = icmp eq i64 %16, 0
  br i1 %17, label %18, label %20

18:                                               ; preds = %3
  %19 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store i64 %19, ptr %4, align 8
  store i32 1, ptr %13, align 4
  br label %67

20:                                               ; preds = %3
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  br label %21

21:                                               ; preds = %28, %20
  %22 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %23 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %24 = zext i32 %23 to i64
  %25 = lshr i64 %22, %24
  %26 = icmp ne i64 %25, 1
  br i1 %26, label %27, label %31

27:                                               ; preds = %21
  br label %28

28:                                               ; preds = %27
  %29 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %30 = add nsw i32 %29, 1
  store i32 %30, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  br label %21, !llvm.loop !13

31:                                               ; preds = %21
  br label %32

32:                                               ; preds = %57, %31
  %33 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %34 = add nsw i32 %33, -1
  store i32 %34, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %35 = icmp sge i32 %34, 0
  br i1 %35, label %36, label %58

36:                                               ; preds = %32
  %37 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %38 = add i64 %37, 1
  %39 = load i64, ptr %12, align 8, !tbaa !9
  %40 = mul i64 %39, %38
  store i64 %40, ptr %12, align 8, !tbaa !9
  %41 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %42 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %43 = mul i64 %41, %42
  store i64 %43, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %44 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %45 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !11
  %46 = zext i32 %45 to i64
  %47 = lshr i64 %44, %46
  %48 = urem i64 %47, 2
  %49 = icmp eq i64 %48, 1
  br i1 %49, label %50, label %57

50:                                               ; preds = %36
  %51 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %52 = load i64, ptr %12, align 8, !tbaa !9
  %53 = add i64 %52, %51
  store i64 %53, ptr %12, align 8, !tbaa !9
  %54 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %55 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %56 = mul i64 %55, %54
  store i64 %56, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  br label %57

57:                                               ; preds = %50, %36
  br label %32, !llvm.loop !15

58:                                               ; preds = %32
  %59 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %60 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %61 = mul i64 %59, %60
  %62 = load i64, ptr %12, align 8, !tbaa !9
  %63 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %64 = mul i64 %62, %63
  %65 = add i64 %61, %64
  store i64 %65, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %66 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store i64 %66, ptr %4, align 8
  store i32 1, ptr %13, align 4
  br label %67

67:                                               ; preds = %58, %18
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %68 = load i64, ptr %4, align 8
  ret i64 %68
}

; 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 = { 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 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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"int", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = distinct !{!15, !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"

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(none) uwtable
define dso_local noundef i64 @_ZN4TPCE7CRandom13RndNthElementEyy(ptr nocapture noundef nonnull readnone align 8 dereferenceable(8) %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) local_unnamed_addr #0 align 2 {
  %4 = icmp eq i64 %2, 0
  br i1 %4, label %33, label %.preheader31

.preheader31:                                     ; preds = %3, %.preheader31
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.preheader31 ], [ 0, %3 ]
  %5 = lshr i64 %2, %indvars.iv
  %.not = icmp eq i64 %5, 1
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  br i1 %.not, label %.preheader, label %.preheader31, !llvm.loop !5

.preheader:                                       ; preds = %.preheader31
  %.not36 = icmp eq i64 %indvars.iv, 0
  br i1 %.not36, label %._crit_edge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %.preheader
  %xtraiter = and i64 %indvars.iv, 1
  %6 = icmp eq i64 %indvars.iv, 1
  br i1 %6, label %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.preheader
  %unroll_iter = and i64 %indvars.iv, 9223372036854775806
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph, %.lr.ph.preheader.new
  %indvars.iv38 = phi i64 [ %indvars.iv, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next39.1, %.lr.ph ]
  %.034 = phi i64 [ 1, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.1.1, %.lr.ph ]
  %.02333 = phi i64 [ 6364136223846793005, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.124.1, %.lr.ph ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %niter.next.1, %.lr.ph ]
  %indvars.iv.next39 = add i64 %indvars.iv38, 4294967295
  %7 = add i64 %.02333, 1
  %8 = mul i64 %.034, %7
  %9 = mul i64 %.02333, %.02333
  %10 = and i64 %indvars.iv.next39, 4294967295
  %11 = shl nuw i64 1, %10
  %12 = and i64 %11, %2
  %.not30 = icmp eq i64 %12, 0
  %13 = mul i64 %9, 6364136223846793005
  %.124 = select i1 %.not30, i64 %9, i64 %13
  %14 = select i1 %.not30, i64 0, i64 %9
  %.1 = add i64 %14, %8
  %indvars.iv.next39.1 = add nsw i64 %indvars.iv38, -2
  %15 = add i64 %.124, 1
  %16 = mul i64 %.1, %15
  %17 = mul i64 %.124, %.124
  %18 = and i64 %indvars.iv.next39.1, 4294967295
  %19 = shl nuw i64 1, %18
  %20 = and i64 %19, %2
  %.not30.1 = icmp eq i64 %20, 0
  %21 = mul i64 %17, 6364136223846793005
  %.124.1 = select i1 %.not30.1, i64 %17, i64 %21
  %22 = select i1 %.not30.1, i64 0, i64 %17
  %.1.1 = add i64 %22, %16
  %niter.next.1 = add i64 %niter, 2
  %niter.ncmp.1.not = icmp eq i64 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1.not, label %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph, !llvm.loop !7

._crit_edge.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %.lr.ph, %.lr.ph.preheader
  %.124.lcssa.ph = phi i64 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.124.1, %.lr.ph ]
  %.1.lcssa.ph = phi i64 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.1, %.lr.ph ]
  %indvars.iv38.unr = phi i64 [ %indvars.iv, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next39.1, %.lr.ph ]
  %.034.unr = phi i64 [ 1, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.1, %.lr.ph ]
  %.02333.unr = phi i64 [ 6364136223846793005, %.lr.ph.preheader ], [ %.124.1, %.lr.ph ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph.epil

.lr.ph.epil:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa
  %indvars.iv.next39.epil = add i64 %indvars.iv38.unr, 4294967295
  %23 = add i64 %.02333.unr, 1
  %24 = mul i64 %.034.unr, %23
  %25 = mul i64 %.02333.unr, %.02333.unr
  %26 = and i64 %indvars.iv.next39.epil, 4294967295
  %27 = shl nuw i64 1, %26
  %28 = and i64 %27, %2
  %.not30.epil = icmp eq i64 %28, 0
  %29 = mul i64 %25, 6364136223846793005
  %.124.epil = select i1 %.not30.epil, i64 %25, i64 %29
  %30 = select i1 %.not30.epil, i64 0, i64 %25
  %.1.epil = add i64 %30, %24
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph.epil, %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, %.preheader
  %.023.lcssa = phi i64 [ 6364136223846793005, %.preheader ], [ %.124.lcssa.ph, %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa ], [ %.124.epil, %.lr.ph.epil ]
  %.0.lcssa = phi i64 [ 1, %.preheader ], [ %.1.lcssa.ph, %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa ], [ %.1.epil, %.lr.ph.epil ]
  %31 = mul i64 %.023.lcssa, %1
  %32 = add i64 %31, %.0.lcssa
  br label %33

33:                                               ; preds = %3, %._crit_edge
  %.027 = phi i64 [ %32, %._crit_edge ], [ %1, %3 ]
  ret i64 %.027
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(none) 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 = distinct !{!7, !6}


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