; LLVM IR from Hunterdii/GeeksforGeeks-POTD :: December 2024 GFG SOLUTION (December-21)

; 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 @rotateby90(i32 noundef %0, ptr noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %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
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %13 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %14 = zext i32 %13 to i64
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %15

15:                                               ; preds = %67, %2
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %17 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %18 = icmp slt i32 %16, %17
  br i1 %18, label %20, label %19

19:                                               ; preds = %15
  store i32 2, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  br label %70

20:                                               ; preds = %15
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %21 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store i32 %21, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %22

22:                                               ; preds = %63, %20
  %23 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %25 = icmp slt i32 %23, %24
  br i1 %25, label %27, label %26

26:                                               ; preds = %22
  store i32 5, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %66

27:                                               ; preds = %22
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %28 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %29 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = mul nsw i64 %30, %14
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %28, i64 %31
  %33 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %32, i64 %34
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !5
  store i32 %36, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %37 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %38 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = mul nsw i64 %39, %14
  %41 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %40
  %42 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %41, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !5
  %46 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %47 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = mul nsw i64 %48, %14
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %46, i64 %49
  %51 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %52
  store i32 %45, ptr %53, align 4, !tbaa !5
  %54 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %55 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %56 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %57 = sext i32 %56 to i64
  %58 = mul nsw i64 %57, %14
  %59 = getelementptr inbounds i32, ptr %55, i64 %58
  %60 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %61 = sext i32 %60 to i64
  %62 = getelementptr inbounds i32, ptr %59, i64 %61
  store i32 %54, ptr %62, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %63

63:                                               ; preds = %27
  %64 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %65 = add nsw i32 %64, 1
  store i32 %65, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %22, !llvm.loop !11

66:                                               ; preds = %26
  br label %67

67:                                               ; preds = %66
  %68 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %69 = add nsw i32 %68, 1
  store i32 %69, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %15, !llvm.loop !13

70:                                               ; preds = %19
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %71

71:                                               ; preds = %126, %70
  %72 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %74 = icmp slt i32 %72, %73
  br i1 %74, label %76, label %75

75:                                               ; preds = %71
  store i32 8, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %129

76:                                               ; preds = %71
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %77 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %78 = sub nsw i32 %77, 1
  store i32 %78, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %79

79:                                               ; preds = %120, %76
  %80 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %82 = icmp slt i32 %80, %81
  br i1 %82, label %84, label %83

83:                                               ; preds = %79
  store i32 11, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %125

84:                                               ; preds = %79
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %85 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %86 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %87 = sext i32 %86 to i64
  %88 = mul nsw i64 %87, %14
  %89 = getelementptr inbounds i32, ptr %85, i64 %88
  %90 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %91 = sext i32 %90 to i64
  %92 = getelementptr inbounds i32, ptr %89, i64 %91
  %93 = load i32, ptr %92, align 4, !tbaa !5
  store i32 %93, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %94 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %95 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %96 = sext i32 %95 to i64
  %97 = mul nsw i64 %96, %14
  %98 = getelementptr inbounds i32, ptr %94, i64 %97
  %99 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %100 = sext i32 %99 to i64
  %101 = getelementptr inbounds i32, ptr %98, i64 %100
  %102 = load i32, ptr %101, align 4, !tbaa !5
  %103 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %104 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %105 = sext i32 %104 to i64
  %106 = mul nsw i64 %105, %14
  %107 = getelementptr inbounds i32, ptr %103, i64 %106
  %108 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %109 = sext i32 %108 to i64
  %110 = getelementptr inbounds i32, ptr %107, i64 %109
  store i32 %102, ptr %110, align 4, !tbaa !5
  %111 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %112 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %113 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %114 = sext i32 %113 to i64
  %115 = mul nsw i64 %114, %14
  %116 = getelementptr inbounds i32, ptr %112, i64 %115
  %117 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %118 = sext i32 %117 to i64
  %119 = getelementptr inbounds i32, ptr %116, i64 %118
  store i32 %111, ptr %119, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %120

120:                                              ; preds = %84
  %121 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %122 = add nsw i32 %121, 1
  store i32 %122, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %123 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %124 = add nsw i32 %123, -1
  store i32 %124, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %79, !llvm.loop !14

125:                                              ; preds = %83
  br label %126

126:                                              ; preds = %125
  %127 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %128 = add nsw i32 %127, 1
  store i32 %128, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %71, !llvm.loop !15

129:                                              ; preds = %75
  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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}
!15 = distinct !{!15, !12}


; 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 @rotateby90(i32 noundef %0, ptr nocapture noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = zext i32 %0 to i64
  %4 = icmp slt i32 %0, 1
  br i1 %4, label %._crit_edge58, label %.preheader47.preheader

.preheader47.preheader:                           ; preds = %2
  %xtraiter = and i64 %3, 1
  %5 = icmp eq i32 %0, 1
  br i1 %5, label %.preheader46.unr-lcssa, label %.preheader47.preheader.new

.preheader47.preheader.new:                       ; preds = %.preheader47.preheader
  %unroll_iter = and i64 %3, 2147483646
  br label %.preheader47

.preheader47:                                     ; preds = %30, %.preheader47.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader47.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %30 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.preheader47.preheader.new ], [ %niter.next.1, %30 ]
  %6 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv, %3
  %7 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %6
  %invariant.gep = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %indvars.iv
  br label %31

.preheader46.unr-lcssa:                           ; preds = %30, %.preheader47.preheader
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 0, %.preheader47.preheader ], [ %indvars.iv.next.1, %30 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.preheader46, label %.preheader47.epil

.preheader47.epil:                                ; preds = %.preheader46.unr-lcssa
  %8 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv.unr, %3
  %9 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %8
  %invariant.gep.epil = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %indvars.iv.unr
  br label %10

10:                                               ; preds = %10, %.preheader47.epil
  %indvars.iv60.epil = phi i64 [ %indvars.iv.unr, %.preheader47.epil ], [ %indvars.iv.next61.epil, %10 ]
  %11 = getelementptr inbounds i32, ptr %9, i64 %indvars.iv60.epil
  %12 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %13 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv60.epil, %3
  %gep.epil = getelementptr inbounds i32, ptr %invariant.gep.epil, i64 %13
  %14 = load i32, ptr %gep.epil, align 4, !tbaa !5
  store i32 %14, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  store i32 %12, ptr %gep.epil, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next61.epil = add nuw nsw i64 %indvars.iv60.epil, 1
  %exitcond.not.epil = icmp eq i64 %indvars.iv.next61.epil, %3
  br i1 %exitcond.not.epil, label %.preheader46, label %10, !llvm.loop !9

.preheader46:                                     ; preds = %10, %.preheader46.unr-lcssa
  %or.cond = icmp eq i32 %0, 1
  br i1 %or.cond, label %._crit_edge58, label %.preheader.us.preheader

.preheader.us.preheader:                          ; preds = %.preheader46
  %15 = zext nneg i32 %0 to i64
  %16 = add nsw i64 %15, -1
  br label %.preheader.us

.preheader.us:                                    ; preds = %.preheader.us.preheader, %._crit_edge.us
  %indvars.iv73 = phi i64 [ 0, %.preheader.us.preheader ], [ %indvars.iv.next74, %._crit_edge.us ]
  %invariant.gep53.us = getelementptr i32, ptr %1, i64 %indvars.iv73
  br label %17

17:                                               ; preds = %.preheader.us, %17
  %indvars.iv68 = phi i64 [ 0, %.preheader.us ], [ %indvars.iv.next69, %17 ]
  %indvars.iv66 = phi i64 [ %16, %.preheader.us ], [ %indvars.iv.next67, %17 ]
  %18 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv68, %3
  %gep54.us = getelementptr inbounds i32, ptr %invariant.gep53.us, i64 %18
  %19 = load i32, ptr %gep54.us, align 4, !tbaa !5
  %20 = mul nsw i64 %indvars.iv66, %3
  %gep56.us = getelementptr i32, ptr %invariant.gep53.us, i64 %20
  %21 = load i32, ptr %gep56.us, align 4, !tbaa !5
  store i32 %21, ptr %gep54.us, align 4, !tbaa !5
  store i32 %19, ptr %gep56.us, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next69 = add nuw nsw i64 %indvars.iv68, 1
  %indvars.iv.next67 = add nsw i64 %indvars.iv66, -1
  %22 = icmp slt i64 %indvars.iv.next69, %indvars.iv.next67
  br i1 %22, label %17, label %._crit_edge.us, !llvm.loop !11

._crit_edge.us:                                   ; preds = %17
  %indvars.iv.next74 = add nuw nsw i64 %indvars.iv73, 1
  %exitcond77.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next74, %3
  br i1 %exitcond77.not, label %._crit_edge58, label %.preheader.us, !llvm.loop !12

.preheader47.1:                                   ; preds = %31
  %indvars.iv.next = or disjoint i64 %indvars.iv, 1
  %23 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv.next, %3
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %23
  %invariant.gep.1 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %indvars.iv.next
  br label %25

25:                                               ; preds = %25, %.preheader47.1
  %indvars.iv60.1 = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.preheader47.1 ], [ %indvars.iv.next61.1, %25 ]
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %indvars.iv60.1
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  %28 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv60.1, %3
  %gep.1 = getelementptr inbounds i32, ptr %invariant.gep.1, i64 %28
  %29 = load i32, ptr %gep.1, align 4, !tbaa !5
  store i32 %29, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  store i32 %27, ptr %gep.1, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next61.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv60.1, 1
  %exitcond.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next61.1, %3
  br i1 %exitcond.not.1, label %30, label %25, !llvm.loop !9

30:                                               ; preds = %25
  %indvars.iv.next.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 2
  %niter.next.1 = add i64 %niter, 2
  %niter.ncmp.1 = icmp eq i64 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1, label %.preheader46.unr-lcssa, label %.preheader47, !llvm.loop !13

31:                                               ; preds = %.preheader47, %31
  %indvars.iv60 = phi i64 [ %indvars.iv, %.preheader47 ], [ %indvars.iv.next61, %31 ]
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %7, i64 %indvars.iv60
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  %34 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv60, %3
  %gep = getelementptr inbounds i32, ptr %invariant.gep, i64 %34
  %35 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  store i32 %35, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  store i32 %33, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next61 = add nuw nsw i64 %indvars.iv60, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next61, %3
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader47.1, label %31, !llvm.loop !9

._crit_edge58:                                    ; preds = %._crit_edge.us, %2, %.preheader46
  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"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}
!13 = distinct !{!13, !10}


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