; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C-Plus-Plus/cp/ElementsOccurrence_BinarySearch.ll (Z13Binary_searchPiiib)

; 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 @_Z13Binary_searchPiiib(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i1 noundef zeroext %3) #0 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i8, align 1
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %13 = zext i1 %3 to i8
  store i8 %13, ptr %8, align 1, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %15 = sub nsw i32 %14, 1
  store i32 %15, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  store i32 -1, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %16

16:                                               ; preds = %60, %4
  %17 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %18 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %19 = icmp sle i32 %17, %18
  br i1 %19, label %20, label %61

20:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %21 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %22 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %23 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %24 = sub nsw i32 %22, %23
  %25 = sdiv i32 %24, 2
  %26 = add nsw i32 %21, %25
  store i32 %26, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %27 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %28 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %12, 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 = icmp eq i32 %27, %32
  br i1 %33, label %34, label %45

34:                                               ; preds = %20
  %35 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  store i32 %35, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %36 = load i8, ptr %8, align 1, !tbaa !11, !range !13, !noundef !14
  %37 = trunc i8 %36 to i1
  br i1 %37, label %38, label %41

38:                                               ; preds = %34
  %39 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %40 = sub nsw i32 %39, 1
  store i32 %40, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %44

41:                                               ; preds = %34
  %42 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %43 = add nsw i32 %42, 1
  store i32 %43, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %44

44:                                               ; preds = %41, %38
  br label %60

45:                                               ; preds = %20
  %46 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %47 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %47, i64 %49
  %51 = load i32, ptr %50, align 4, !tbaa !9
  %52 = icmp slt i32 %46, %51
  br i1 %52, label %53, label %56

53:                                               ; preds = %45
  %54 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %55 = sub nsw i32 %54, 1
  store i32 %55, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %59

56:                                               ; preds = %45
  %57 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %58 = add nsw i32 %57, 1
  store i32 %58, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %59

59:                                               ; preds = %56, %53
  br label %60

60:                                               ; preds = %59, %44
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %16, !llvm.loop !15

61:                                               ; preds = %16
  %62 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  ret i32 %62
}

; 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"bool", !7, i64 0}
!13 = !{i8 0, i8 2}
!14 = !{}
!15 = distinct !{!15, !16}
!16 = !{!"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: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z13Binary_searchPiiib(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i1 noundef zeroext %3) local_unnamed_addr #0 {
  %.not24 = icmp slt i32 %1, 1
  br i1 %.not24, label %._crit_edge, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %5 = add nsw i32 %1, -1
  br i1 %3, label %.lr.ph.split.us, label %.lr.ph.split

.lr.ph.split.us:                                  ; preds = %.lr.ph, %21
  %.027.us = phi i32 [ %.1.us, %21 ], [ 0, %.lr.ph ]
  %.01826.us = phi i32 [ %.119.us, %21 ], [ -1, %.lr.ph ]
  %.02025.us = phi i32 [ %.121.us, %21 ], [ %5, %.lr.ph ]
  %6 = sub nsw i32 %.02025.us, %.027.us
  %7 = sdiv i32 %6, 2
  %8 = add nsw i32 %7, %.027.us
  %9 = sext i32 %8 to i64
  %10 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %9
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp eq i32 %11, %2
  br i1 %12, label %19, label %13

13:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us
  %14 = icmp sgt i32 %11, %2
  br i1 %14, label %17, label %15

15:                                               ; preds = %13
  %16 = add nsw i32 %8, 1
  br label %21

17:                                               ; preds = %13
  %18 = add nsw i32 %8, -1
  br label %21

19:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us
  %20 = add nsw i32 %8, -1
  br label %21

21:                                               ; preds = %19, %17, %15
  %.121.us = phi i32 [ %20, %19 ], [ %18, %17 ], [ %.02025.us, %15 ]
  %.119.us = phi i32 [ %8, %19 ], [ %.01826.us, %17 ], [ %.01826.us, %15 ]
  %.1.us = phi i32 [ %.027.us, %19 ], [ %.027.us, %17 ], [ %16, %15 ]
  %.not.us = icmp sgt i32 %.1.us, %.121.us
  br i1 %.not.us, label %._crit_edge, label %.lr.ph.split.us, !llvm.loop !9

.lr.ph.split:                                     ; preds = %.lr.ph, %37
  %.027 = phi i32 [ %.1, %37 ], [ 0, %.lr.ph ]
  %.01826 = phi i32 [ %.119, %37 ], [ -1, %.lr.ph ]
  %.02025 = phi i32 [ %.121, %37 ], [ %5, %.lr.ph ]
  %22 = sub nsw i32 %.02025, %.027
  %23 = sdiv i32 %22, 2
  %24 = add nsw i32 %23, %.027
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  %28 = icmp eq i32 %27, %2
  br i1 %28, label %29, label %31

29:                                               ; preds = %.lr.ph.split
  %30 = add nsw i32 %24, 1
  br label %37

31:                                               ; preds = %.lr.ph.split
  %32 = icmp sgt i32 %27, %2
  br i1 %32, label %33, label %35

33:                                               ; preds = %31
  %34 = add nsw i32 %24, -1
  br label %37

35:                                               ; preds = %31
  %36 = add nsw i32 %24, 1
  br label %37

37:                                               ; preds = %33, %35, %29
  %.121 = phi i32 [ %.02025, %29 ], [ %34, %33 ], [ %.02025, %35 ]
  %.119 = phi i32 [ %24, %29 ], [ %.01826, %33 ], [ %.01826, %35 ]
  %.1 = phi i32 [ %30, %29 ], [ %.027, %33 ], [ %36, %35 ]
  %.not = icmp sgt i32 %.1, %.121
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph.split, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %37, %21, %4
  %.018.lcssa = phi i32 [ -1, %4 ], [ %.119.us, %21 ], [ %.119, %37 ]
  ret i32 %.018.lcssa
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) 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"}


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