; LLVM IR from sbshah97/DS-Algo-Handbook :: labs/lab2/Quick_Sort/Quick_Sort.ll (Z4partii)

; 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"

@arr = external dso_local global [10 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z4partii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %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
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  %9 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %10 = sext i32 %9 to i64
  %11 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %10
  %12 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  store i32 %12, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %13 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %14 = sub nsw i32 %13, 1
  store i32 %14, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %15 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %15, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %16

16:                                               ; preds = %48, %2
  %17 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %19 = sub nsw i32 %18, 1
  %20 = icmp sle i32 %17, %19
  br i1 %20, label %22, label %21

21:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %51

22:                                               ; preds = %16
  %23 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %24 = sext i32 %23 to i64
  %25 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %28 = icmp sle i32 %26, %27
  br i1 %28, label %29, label %47

29:                                               ; preds = %22
  %30 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %31 = add nsw i32 %30, 1
  store i32 %31, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %32 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  store i32 %35, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %41 = sext i32 %40 to i64
  %42 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %41
  store i32 %39, ptr %42, align 4, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %44 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %45 = sext i32 %44 to i64
  %46 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %45
  store i32 %43, ptr %46, align 4, !tbaa !5
  br label %47

47:                                               ; preds = %29, %22
  br label %48

48:                                               ; preds = %47
  %49 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %50 = add nsw i32 %49, 1
  store i32 %50, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %16, !llvm.loop !9

51:                                               ; preds = %21
  %52 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %53 = add nsw i32 %52, 1
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %54
  %56 = load i32, ptr %55, align 4, !tbaa !5
  store i32 %56, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %58 = sext i32 %57 to i64
  %59 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %58
  %60 = load i32, ptr %59, align 4, !tbaa !5
  %61 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %62 = add nsw i32 %61, 1
  %63 = sext i32 %62 to i64
  %64 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %63
  store i32 %60, ptr %64, align 4, !tbaa !5
  %65 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %67
  store i32 %65, ptr %68, align 4, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %70 = add nsw i32 %69, 1
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  ret i32 %70
}

; 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"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"

@arr = external dso_local local_unnamed_addr global [10 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef range(i32 -2147483647, -2147483648) i32 @_Z4partii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = sext i32 %1 to i64
  %4 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %3
  %5 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %.not.not22 = icmp slt i32 %0, %1
  br i1 %.not.not22, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %2
  %6 = add nsw i32 %0, -1
  %7 = sext i32 %0 to i64
  %8 = sub nsw i64 %3, %7
  %xtraiter = and i64 %8, 1
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.lr.ph.prol.loopexit, label %.lr.ph.prol

.lr.ph.prol:                                      ; preds = %.lr.ph.preheader
  %9 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %7
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %.not.prol = icmp sgt i32 %10, %5
  br i1 %.not.prol, label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, label %11

11:                                               ; preds = %.lr.ph.prol
  %12 = sext i32 %0 to i64
  %13 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %12
  %14 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  store i32 %10, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  store i32 %14, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %11, %.lr.ph.prol
  %.1.prol = phi i32 [ %0, %11 ], [ %6, %.lr.ph.prol ]
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %7, 1
  br label %.lr.ph.prol.loopexit

.lr.ph.prol.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.preheader
  %.1.lcssa.unr = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %7, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %.02023.unr = phi i32 [ %6, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %15 = add nsw i64 %3, -1
  %16 = icmp eq i64 %15, %7
  br i1 %16, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %36, %.lr.ph.prol.loopexit
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.1.lcssa.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ], [ %.1.1, %36 ]
  %.pre = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %17 = add nsw i32 %.1.lcssa, 1
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %2
  %18 = phi i32 [ %5, %2 ], [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ]
  %.020.lcssa = phi i32 [ %0, %2 ], [ %17, %._crit_edge.loopexit ]
  %19 = sext i32 %.020.lcssa to i64
  %20 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %19
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  store i32 %18, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  store i32 %21, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  ret i32 %.020.lcssa

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit, %36
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next.1, %36 ], [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ]
  %.02023 = phi i32 [ %.1.1, %36 ], [ %.02023.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ]
  %22 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %indvars.iv
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  %.not = icmp sgt i32 %23, %5
  br i1 %.not, label %.lr.ph.1, label %24

24:                                               ; preds = %.lr.ph
  %25 = add nsw i32 %.02023, 1
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  store i32 %23, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  store i32 %28, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %24
  %.1 = phi i32 [ %25, %24 ], [ %.02023, %.lr.ph ]
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %29 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %indvars.iv.next
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  %.not.1 = icmp sgt i32 %30, %5
  br i1 %.not.1, label %36, label %31

31:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %32 = add nsw i32 %.1, 1
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  store i32 %30, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  store i32 %35, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  br label %36

36:                                               ; preds = %31, %.lr.ph.1
  %.1.1 = phi i32 [ %32, %31 ], [ %.1, %.lr.ph.1 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, 2
  %exitcond.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next.1, %3
  br i1 %exitcond.not.1, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) 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,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass