; LLVM IR from Hunterdii/GeeksforGeeks-POTD :: December 2024 GFG SOLUTION (December-05)

; 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 void @sort012(ptr noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca i32, align 4
  %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
  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 4, ptr %5) #2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %10 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %11 = sub nsw i32 %10, 1
  store i32 %11, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %12

12:                                               ; preds = %71, %2
  %13 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %14 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %15 = icmp sle i32 %13, %14
  br i1 %15, label %16, label %72

16:                                               ; preds = %12
  %17 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %19 = sext i32 %18 to i64
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %17, i64 %19
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !9
  switch i32 %21, label %71 [
    i32 0, label %22
    i32 1, label %46
    i32 2, label %49
  ]

22:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %23 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %23, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !9
  store i32 %27, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %28 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %28, i64 %30
  %32 = load i32, ptr %31, align 4, !tbaa !9
  %33 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %34 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %33, i64 %35
  store i32 %32, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  %37 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %38 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %39 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i32, ptr %38, i64 %40
  store i32 %37, ptr %41, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %42 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %43 = add nsw i32 %42, 1
  store i32 %43, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %44 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %45 = add nsw i32 %44, 1
  store i32 %45, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %71

46:                                               ; preds = %16
  %47 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %48 = add nsw i32 %47, 1
  store i32 %48, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %71

49:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %50 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  store i32 %54, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %55 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %56 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %57 = sext i32 %56 to i64
  %58 = getelementptr inbounds i32, ptr %55, i64 %57
  %59 = load i32, ptr %58, align 4, !tbaa !9
  %60 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %61 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i32, ptr %60, i64 %62
  store i32 %59, ptr %63, align 4, !tbaa !9
  %64 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %65 = load ptr, ptr %3, 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
  store i32 %64, ptr %68, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %69 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %70 = add nsw i32 %69, -1
  store i32 %70, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %71

71:                                               ; preds = %49, %46, %22, %16
  br label %12, !llvm.loop !11

72:                                               ; preds = %12
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  ret void
}

; 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 void @sort012(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %.not32 = icmp slt i32 %1, 1
  br i1 %.not32, label %._crit_edge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %2
  %3 = add nsw i32 %1, -1
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %20
  %.035 = phi i32 [ %.1, %20 ], [ 0, %.lr.ph.preheader ]
  %.02634 = phi i32 [ %.127, %20 ], [ 0, %.lr.ph.preheader ]
  %.02833 = phi i32 [ %.129, %20 ], [ %3, %.lr.ph.preheader ]
  %4 = sext i32 %.02634 to i64
  %5 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %4
  %6 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  switch i32 %6, label %20 [
    i32 0, label %7
    i32 1, label %13
    i32 2, label %15
  ]

7:                                                ; preds = %.lr.ph
  %8 = sext i32 %.035 to i64
  %9 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %8
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  store i32 %10, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %11 = add nsw i32 %.035, 1
  %12 = add nsw i32 %.02634, 1
  br label %20

13:                                               ; preds = %.lr.ph
  %14 = add nsw i32 %.02634, 1
  br label %20

15:                                               ; preds = %.lr.ph
  %16 = sext i32 %.02833 to i64
  %17 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %16
  %18 = load i32, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  store i32 2, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  store i32 %18, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %19 = add nsw i32 %.02833, -1
  br label %20

20:                                               ; preds = %15, %13, %7, %.lr.ph
  %.129 = phi i32 [ %.02833, %.lr.ph ], [ %19, %15 ], [ %.02833, %13 ], [ %.02833, %7 ]
  %.127 = phi i32 [ %.02634, %.lr.ph ], [ %.02634, %15 ], [ %14, %13 ], [ %12, %7 ]
  %.1 = phi i32 [ %.035, %.lr.ph ], [ %.035, %15 ], [ %.035, %13 ], [ %11, %7 ]
  %.not = icmp sgt i32 %.127, %.129
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %20, %2
  ret void
}

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,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass