; LLVM IR from Hunterdii/GeeksforGeeks-POTD :: December 2024 GFG SOLUTION (December-20)

; 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"

@.str = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1
@.str.1 = external hidden unnamed_addr constant [2 x i8], align 1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @spirallyTraverse(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #0 {
  %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
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #3
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #3
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  %15 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %16 = sub nsw i32 %15, 1
  store i32 %16, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  %17 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %18 = sub nsw i32 %17, 1
  store i32 %18, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %19

19:                                               ; preds = %125, %3
  %20 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %22 = icmp sle i32 %20, %21
  br i1 %22, label %23, label %27

23:                                               ; preds = %19
  %24 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %25 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %26 = icmp sle i32 %24, %25
  br label %27

27:                                               ; preds = %23, %19
  %28 = phi i1 [ false, %19 ], [ %26, %23 ]
  br i1 %28, label %29, label %128

29:                                               ; preds = %27
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %30 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %30, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %31

31:                                               ; preds = %37, %29
  %32 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %33 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %34 = icmp sle i32 %32, %33
  br i1 %34, label %36, label %35

35:                                               ; preds = %31
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  br label %49

36:                                               ; preds = %31
  br label %37

37:                                               ; preds = %36
  %38 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %39 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds ptr, ptr %38, i64 %40
  %42 = load ptr, ptr %41, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %44 = add nsw i32 %43, 1
  store i32 %44, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %45 = sext i32 %43 to i64
  %46 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %45
  %47 = load i32, ptr %46, align 4, !tbaa !9
  %48 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %47)
  br label %31, !llvm.loop !11

49:                                               ; preds = %35
  %50 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %52 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %52, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %53

53:                                               ; preds = %59, %49
  %54 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %56 = icmp sle i32 %54, %55
  br i1 %56, label %58, label %57

57:                                               ; preds = %53
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  br label %71

58:                                               ; preds = %53
  br label %59

59:                                               ; preds = %58
  %60 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %61 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %62 = add nsw i32 %61, 1
  store i32 %62, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %63 = sext i32 %61 to i64
  %64 = getelementptr inbounds ptr, ptr %60, i64 %63
  %65 = load ptr, ptr %64, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %67
  %69 = load i32, ptr %68, align 4, !tbaa !9
  %70 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %69)
  br label %53, !llvm.loop !13

71:                                               ; preds = %57
  %72 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %73 = add nsw i32 %72, -1
  store i32 %73, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %75 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %76 = icmp sle i32 %74, %75
  br i1 %76, label %77, label %98

77:                                               ; preds = %71
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  %78 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  store i32 %78, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %79

79:                                               ; preds = %85, %77
  %80 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %81 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %82 = icmp sge i32 %80, %81
  br i1 %82, label %84, label %83

83:                                               ; preds = %79
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  br label %97

84:                                               ; preds = %79
  br label %85

85:                                               ; preds = %84
  %86 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %87 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %88 = sext i32 %87 to i64
  %89 = getelementptr inbounds ptr, ptr %86, i64 %88
  %90 = load ptr, ptr %89, align 8, !tbaa !5
  %91 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %92 = add nsw i32 %91, -1
  store i32 %92, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %93 = sext i32 %91 to i64
  %94 = getelementptr inbounds i32, ptr %90, i64 %93
  %95 = load i32, ptr %94, align 4, !tbaa !9
  %96 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %95)
  br label %79, !llvm.loop !14

97:                                               ; preds = %83
  br label %98

98:                                               ; preds = %97, %71
  %99 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %100 = add nsw i32 %99, -1
  store i32 %100, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %101 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %102 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %103 = icmp sle i32 %101, %102
  br i1 %103, label %104, label %125

104:                                              ; preds = %98
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %105 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  store i32 %105, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %106

106:                                              ; preds = %112, %104
  %107 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %108 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %109 = icmp sge i32 %107, %108
  br i1 %109, label %111, label %110

110:                                              ; preds = %106
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  br label %124

111:                                              ; preds = %106
  br label %112

112:                                              ; preds = %111
  %113 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %114 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %115 = add nsw i32 %114, -1
  store i32 %115, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %116 = sext i32 %114 to i64
  %117 = getelementptr inbounds ptr, ptr %113, i64 %116
  %118 = load ptr, ptr %117, align 8, !tbaa !5
  %119 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %120 = sext i32 %119 to i64
  %121 = getelementptr inbounds i32, ptr %118, i64 %120
  %122 = load i32, ptr %121, align 4, !tbaa !9
  %123 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str, i32 noundef %122)
  br label %106, !llvm.loop !15

124:                                              ; preds = %110
  br label %125

125:                                              ; preds = %124, %98
  %126 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %127 = add nsw i32 %126, 1
  store i32 %127, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %19, !llvm.loop !16

128:                                              ; preds = %27
  %129 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.1)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #3
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

declare i32 @printf(ptr noundef, ...) #2

; 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 = { "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 #3 = { 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}
!15 = distinct !{!15, !12}
!16 = distinct !{!16, !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"

@.str = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1
@.str.1 = external hidden unnamed_addr constant [2 x i8], align 1

; Function Attrs: nofree nounwind uwtable
define dso_local void @spirallyTraverse(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = icmp sgt i32 %1, 0
  %5 = icmp sgt i32 %2, 0
  %6 = and i1 %4, %5
  br i1 %6, label %.preheader51.preheader, label %._crit_edge67

.preheader51.preheader:                           ; preds = %3
  %7 = add nsw i32 %2, -2
  %8 = sext i32 %7 to i64
  %9 = add nsw i32 %1, -2
  %10 = sext i32 %9 to i64
  %11 = zext nneg i32 %2 to i64
  %12 = add nsw i64 %11, -1
  %13 = zext nneg i32 %1 to i64
  %14 = add nsw i64 %13, -1
  br label %.preheader51

.preheader51:                                     ; preds = %.preheader51.preheader, %.loopexit
  %indvars.iv94 = phi i64 [ %14, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next95, %.loopexit ]
  %indvars.iv92 = phi i64 [ %12, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next93, %.loopexit ]
  %indvars.iv87 = phi i64 [ %10, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next88, %.loopexit ]
  %indvars.iv82 = phi i64 [ %8, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next83, %.loopexit ]
  %indvars.iv79 = phi i32 [ %1, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next80, %.loopexit ]
  %indvars.iv74 = phi i64 [ 1, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next75, %.loopexit ]
  %indvars.iv72 = phi i32 [ %2, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next73, %.loopexit ]
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader51.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.loopexit ]
  %15 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %wide.trip.count = zext i32 %indvars.iv72 to i64
  br label %17

16:                                               ; preds = %17
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %.not4453.not = icmp slt i64 %indvars.iv, %indvars.iv94
  br i1 %.not4453.not, label %.lr.ph, label %._crit_edge

17:                                               ; preds = %.preheader51, %17
  %indvars.iv69 = phi i64 [ %indvars.iv, %.preheader51 ], [ %indvars.iv.next70, %17 ]
  %18 = load ptr, ptr %15, align 8, !tbaa !5
  %indvars.iv.next70 = add nuw nsw i64 %indvars.iv69, 1
  %19 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %indvars.iv69
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !9
  %21 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %20)
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next70, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %16, label %17, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph, %16
  %indvars.iv.next93 = add nsw i64 %indvars.iv92, -1
  %.not45.not = icmp sge i64 %indvars.iv, %indvars.iv94
  %.not4655 = icmp sle i64 %indvars.iv92, %indvars.iv
  %or.cond = select i1 %.not45.not, i1 true, i1 %.not4655
  br i1 %or.cond, label %.loopexit50, label %.lr.ph57

.lr.ph57:                                         ; preds = %._crit_edge
  %22 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %indvars.iv94
  br label %28

.lr.ph:                                           ; preds = %16, %.lr.ph
  %indvars.iv76 = phi i64 [ %indvars.iv.next77, %.lr.ph ], [ %indvars.iv74, %16 ]
  %indvars.iv.next77 = add nuw nsw i64 %indvars.iv76, 1
  %23 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %indvars.iv76
  %24 = load ptr, ptr %23, align 8, !tbaa !5
  %25 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %indvars.iv92
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !9
  %27 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %26)
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next77 to i32
  %exitcond81.not = icmp eq i32 %indvars.iv79, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond81.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !13

28:                                               ; preds = %.lr.ph57, %28
  %indvars.iv84 = phi i64 [ %indvars.iv82, %.lr.ph57 ], [ %indvars.iv.next85, %28 ]
  %29 = load ptr, ptr %22, align 8, !tbaa !5
  %indvars.iv.next85 = add nsw i64 %indvars.iv84, -1
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %29, i64 %indvars.iv84
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !9
  %32 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %31)
  %.not46.not = icmp sgt i64 %indvars.iv84, %indvars.iv
  br i1 %.not46.not, label %28, label %.loopexit50, !llvm.loop !14

.loopexit50:                                      ; preds = %28, %._crit_edge
  %indvars.iv.next95 = add nsw i64 %indvars.iv94, -1
  %.not47.not = icmp slt i64 %indvars.iv, %indvars.iv92
  %.not48.not58 = icmp sgt i64 %indvars.iv.next95, %indvars.iv
  %or.cond68 = select i1 %.not47.not, i1 %.not48.not58, i1 false
  br i1 %or.cond68, label %.lr.ph60, label %.loopexit

.lr.ph60:                                         ; preds = %.loopexit50, %.lr.ph60
  %indvars.iv89 = phi i64 [ %indvars.iv.next90, %.lr.ph60 ], [ %indvars.iv87, %.loopexit50 ]
  %indvars.iv.next90 = add nsw i64 %indvars.iv89, -1
  %33 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %indvars.iv89
  %34 = load ptr, ptr %33, align 8, !tbaa !5
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %34, i64 %indvars.iv
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !9
  %37 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str, i32 noundef %36)
  %.not48.not = icmp sgt i64 %indvars.iv.next90, %indvars.iv
  br i1 %.not48.not, label %.lr.ph60, label %.loopexit, !llvm.loop !15

.loopexit:                                        ; preds = %.lr.ph60, %.loopexit50
  %38 = icmp slt i64 %indvars.iv, %indvars.iv.next93
  %39 = select i1 %.not48.not58, i1 %38, i1 false
  %indvars.iv.next73 = add i32 %indvars.iv72, -1
  %indvars.iv.next75 = add nuw nsw i64 %indvars.iv74, 1
  %indvars.iv.next80 = add i32 %indvars.iv79, -1
  %indvars.iv.next83 = add nsw i64 %indvars.iv82, -1
  %indvars.iv.next88 = add nsw i64 %indvars.iv87, -1
  br i1 %39, label %.preheader51, label %._crit_edge67, !llvm.loop !16

._crit_edge67:                                    ; preds = %.loopexit, %3
  %40 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.1)
  ret void
}

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @printf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #1

attributes #0 = { nofree 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 = { nofree nounwind "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 = !{!"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}
!15 = distinct !{!15, !12}
!16 = distinct !{!16, !12}


; Effective O3 passes: GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass