; LLVM IR from Hunterdii/GeeksforGeeks-POTD :: November 2024 GFG SOLUTION (November-27)

; 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 i32 @missingNumber(ptr noundef %0, i32 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
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, 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
  br label %10

10:                                               ; preds = %77, %2
  %11 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %12 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %13 = icmp slt i32 %11, %12
  br i1 %13, label %15, label %14

14:                                               ; preds = %10
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  br label %80

15:                                               ; preds = %10
  br label %16

16:                                               ; preds = %50, %15
  %17 = load ptr, ptr %4, 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
  %22 = icmp sgt i32 %21, 0
  br i1 %22, label %23, label %48

23:                                               ; preds = %16
  %24 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !9
  %29 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %30 = icmp sle i32 %28, %29
  br i1 %30, label %31, label %48

31:                                               ; preds = %23
  %32 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %32, i64 %34
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !9
  %37 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %38 = load ptr, ptr %4, 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
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !9
  %43 = sub nsw i32 %42, 1
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = icmp ne i32 %36, %46
  br label %48

48:                                               ; preds = %31, %23, %16
  %49 = phi i1 [ false, %23 ], [ false, %16 ], [ %47, %31 ]
  br i1 %49, label %50, label %76

50:                                               ; preds = %48
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %51 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i32, ptr %51, i64 %53
  %55 = load i32, ptr %54, align 4, !tbaa !9
  store i32 %55, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %56 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %57 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %58 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %59 = sext i32 %58 to i64
  %60 = getelementptr inbounds i32, ptr %57, i64 %59
  %61 = load i32, ptr %60, align 4, !tbaa !9
  %62 = sub nsw i32 %61, 1
  %63 = sext i32 %62 to i64
  %64 = getelementptr inbounds i32, ptr %56, i64 %63
  %65 = load i32, ptr %64, align 4, !tbaa !9
  %66 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %67 = load i32, ptr %6, 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 %4, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %73 = sub nsw i32 %72, 1
  %74 = sext i32 %73 to i64
  %75 = getelementptr inbounds i32, ptr %71, i64 %74
  store i32 %70, ptr %75, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %16, !llvm.loop !11

76:                                               ; preds = %48
  br label %77

77:                                               ; preds = %76
  %78 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %79 = add nsw i32 %78, 1
  store i32 %79, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %10, !llvm.loop !13

80:                                               ; preds = %14
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %81

81:                                               ; preds = %99, %80
  %82 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %83 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %84 = icmp slt i32 %82, %83
  br i1 %84, label %86, label %85

85:                                               ; preds = %81
  store i32 7, ptr %9, align 4
  br label %102

86:                                               ; preds = %81
  %87 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %88 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %89 = sext i32 %88 to i64
  %90 = getelementptr inbounds i32, ptr %87, i64 %89
  %91 = load i32, ptr %90, align 4, !tbaa !9
  %92 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %93 = add nsw i32 %92, 1
  %94 = icmp ne i32 %91, %93
  br i1 %94, label %95, label %98

95:                                               ; preds = %86
  %96 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %97 = add nsw i32 %96, 1
  store i32 %97, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %9, align 4
  br label %102

98:                                               ; preds = %86
  br label %99

99:                                               ; preds = %98
  %100 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %101 = add nsw i32 %100, 1
  store i32 %101, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %81, !llvm.loop !14

102:                                              ; preds = %95, %85
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %103 = load i32, ptr %9, align 4
  switch i32 %103, label %109 [
    i32 7, label %104
    i32 1, label %107
  ]

104:                                              ; preds = %102
  %105 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %106 = add nsw i32 %105, 1
  store i32 %106, ptr %3, align 4
  br label %107

107:                                              ; preds = %104, %102
  %108 = load i32, ptr %3, align 4
  ret i32 %108

109:                                              ; preds = %102
  unreachable
}

; 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 i32 @missingNumber(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %3, label %.preheader43.lr.ph, label %.preheader

.preheader43.lr.ph:                               ; preds = %2
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 -4
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %1 to i64
  br label %.preheader43

.preheader43:                                     ; preds = %.preheader43.lr.ph, %.critedge
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader43.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %.critedge ]
  %4 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %5 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %6 = icmp slt i32 %5, 1
  %.not4044 = icmp sgt i32 %5, %1
  %or.cond45 = or i1 %6, %.not4044
  br i1 %or.cond45, label %.critedge, label %.lr.ph

.preheader:                                       ; preds = %.critedge, %2
  %smax = tail call i32 @llvm.smax.i32(i32 %1, i32 0)
  %wide.trip.count52 = zext nneg i32 %smax to i64
  br label %13

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader43, %10
  %7 = phi i32 [ %11, %10 ], [ %5, %.preheader43 ]
  %8 = zext nneg i32 %7 to i64
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %8
  %9 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %.not41 = icmp eq i32 %7, %9
  br i1 %.not41, label %.critedge, label %10

10:                                               ; preds = %.lr.ph
  store i32 %9, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %7, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %11 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp slt i32 %11, 1
  %.not40 = icmp sgt i32 %11, %1
  %or.cond = or i1 %12, %.not40
  br i1 %or.cond, label %.critedge, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.critedge:                                        ; preds = %10, %.lr.ph, %.preheader43
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader, label %.preheader43, !llvm.loop !11

13:                                               ; preds = %.preheader, %14
  %indvars.iv49 = phi i64 [ 0, %.preheader ], [ %indvars.iv.next50, %14 ]
  %exitcond53.not = icmp eq i64 %indvars.iv49, %wide.trip.count52
  br i1 %exitcond53.not, label %.split.loop.exit54, label %14

14:                                               ; preds = %13
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv49
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next50 = add nuw nsw i64 %indvars.iv49, 1
  %17 = zext i32 %16 to i64
  %.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next50, %17
  br i1 %.not, label %13, label %.split.loop.exit, !llvm.loop !12

.split.loop.exit:                                 ; preds = %14
  %18 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next50 to i32
  br label %.split.loop.exit54

.split.loop.exit54:                               ; preds = %13, %.split.loop.exit
  %.033 = phi i32 [ %18, %.split.loop.exit ], [ undef, %13 ]
  %19 = sext i32 %1 to i64
  %.not42 = icmp slt i64 %indvars.iv49, %19
  %20 = add nsw i32 %1, 1
  %spec.select = select i1 %.not42, i32 %.033, i32 %20
  ret i32 %spec.select
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smax.i32(i32, i32) #1

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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }

!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: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass