; LLVM IR from Hunterdii/GeeksforGeeks-POTD :: November 2024 GFG SOLUTION (November-19)

; 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 @nextPermutation(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
  %10 = 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
  %11 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %12 = sub nsw i32 %11, 2
  store i32 %12, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %13 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %14 = sub nsw i32 %13, 1
  store i32 %14, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %15

15:                                               ; preds = %33, %2
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %17 = icmp sge i32 %16, 0
  br i1 %17, label %18, label %31

18:                                               ; preds = %15
  %19 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %20 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %21 = sext i32 %20 to i64
  %22 = getelementptr inbounds i32, ptr %19, i64 %21
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !9
  %24 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %26 = add nsw i32 %25, 1
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !9
  %30 = icmp sge i32 %23, %29
  br label %31

31:                                               ; preds = %18, %15
  %32 = phi i1 [ false, %15 ], [ %30, %18 ]
  br i1 %32, label %33, label %36

33:                                               ; preds = %31
  %34 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %35 = add nsw i32 %34, -1
  store i32 %35, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  br label %15, !llvm.loop !11

36:                                               ; preds = %31
  %37 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %38 = icmp sge i32 %37, 0
  br i1 %38, label %39, label %75

39:                                               ; preds = %36
  br label %40

40:                                               ; preds = %52, %39
  %41 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %42 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %41, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !9
  %46 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %47 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = getelementptr inbounds i32, ptr %46, i64 %48
  %50 = load i32, ptr %49, align 4, !tbaa !9
  %51 = icmp sle i32 %45, %50
  br i1 %51, label %52, label %55

52:                                               ; preds = %40
  %53 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %54 = add nsw i32 %53, -1
  store i32 %54, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %40, !llvm.loop !13

55:                                               ; preds = %40
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %56 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %58 = sext i32 %57 to i64
  %59 = getelementptr inbounds i32, ptr %56, i64 %58
  %60 = load i32, ptr %59, align 4, !tbaa !9
  store i32 %60, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %61 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %63 = sext i32 %62 to i64
  %64 = getelementptr inbounds i32, ptr %61, i64 %63
  %65 = load i32, ptr %64, align 4, !tbaa !9
  %66 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %67 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = getelementptr inbounds i32, ptr %66, i64 %68
  store i32 %65, ptr %69, align 4, !tbaa !9
  %70 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %71 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i32, ptr %71, i64 %73
  store i32 %70, ptr %74, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %75

75:                                               ; preds = %55, %36
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %76 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %77 = add nsw i32 %76, 1
  store i32 %77, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %78 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %79 = sub nsw i32 %78, 1
  store i32 %79, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %80

80:                                               ; preds = %84, %75
  %81 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %82 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %83 = icmp slt i32 %81, %82
  br i1 %83, label %84, label %108

84:                                               ; preds = %80
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %85 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %87 = sext i32 %86 to i64
  %88 = getelementptr inbounds i32, ptr %85, i64 %87
  %89 = load i32, ptr %88, align 4, !tbaa !9
  store i32 %89, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %90 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %91 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %92 = sext i32 %91 to i64
  %93 = getelementptr inbounds i32, ptr %90, i64 %92
  %94 = load i32, ptr %93, align 4, !tbaa !9
  %95 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %96 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %97 = sext i32 %96 to i64
  %98 = getelementptr inbounds i32, ptr %95, i64 %97
  store i32 %94, ptr %98, align 4, !tbaa !9
  %99 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %100 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %101 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %102 = sext i32 %101 to i64
  %103 = getelementptr inbounds i32, ptr %100, i64 %102
  store i32 %99, ptr %103, align 4, !tbaa !9
  %104 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %105 = add nsw i32 %104, 1
  store i32 %105, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %106 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %107 = add nsw i32 %106, -1
  store i32 %107, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %80, !llvm.loop !14

108:                                              ; preds = %80
  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 %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"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !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 @nextPermutation(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = add nsw i32 %1, -2
  %4 = add i32 %1, -1
  %5 = icmp sgt i32 %1, 1
  br i1 %5, label %.lr.ph, label %.critedge43

.lr.ph:                                           ; preds = %2, %12
  %.049 = phi i32 [ %13, %12 ], [ %3, %2 ]
  %6 = zext nneg i32 %.049 to i64
  %7 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %6
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %9 = getelementptr inbounds i8, ptr %7, i64 4
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %.not = icmp slt i32 %8, %10
  br i1 %.not, label %.critedge.preheader, label %12

.critedge.preheader:                              ; preds = %.lr.ph
  %11 = zext nneg i32 %1 to i64
  br label %.critedge

12:                                               ; preds = %.lr.ph
  %13 = add nsw i32 %.049, -1
  %14 = icmp sgt i32 %.049, 0
  br i1 %14, label %.lr.ph, label %.critedge43, !llvm.loop !9

.critedge:                                        ; preds = %.critedge, %.critedge.preheader
  %indvars.iv.in = phi i64 [ %indvars.iv, %.critedge ], [ %11, %.critedge.preheader ]
  %indvars.iv = add nsw i64 %indvars.iv.in, -1
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %.not42 = icmp sgt i32 %16, %8
  br i1 %.not42, label %17, label %.critedge, !llvm.loop !11

17:                                               ; preds = %.critedge
  %18 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  store i32 %16, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store i32 %8, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  br label %.critedge43

.critedge43:                                      ; preds = %12, %2, %17
  %.046 = phi i32 [ %.049, %17 ], [ %3, %2 ], [ -1, %12 ]
  %.03851 = add nsw i32 %.046, 1
  %19 = icmp slt i32 %.03851, %4
  br i1 %19, label %.lr.ph54.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph54.preheader:                               ; preds = %.critedge43
  %20 = sext i32 %.046 to i64
  %21 = add nsw i64 %20, 1
  %22 = sext i32 %4 to i64
  br label %.lr.ph54

.lr.ph54:                                         ; preds = %.lr.ph54.preheader, %.lr.ph54
  %indvars.iv65 = phi i64 [ %22, %.lr.ph54.preheader ], [ %indvars.iv.next66, %.lr.ph54 ]
  %indvars.iv63 = phi i64 [ %21, %.lr.ph54.preheader ], [ %indvars.iv.next64, %.lr.ph54 ]
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv63
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv65
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  store i32 %26, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  store i32 %24, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next66 = add nsw i64 %indvars.iv65, -1
  %indvars.iv.next64 = add nsw i64 %indvars.iv63, 1
  %27 = icmp slt i64 %indvars.iv.next64, %indvars.iv.next66
  br i1 %27, label %.lr.ph54, label %._crit_edge, !llvm.loop !12

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph54, %.critedge43
  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}


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