; LLVM IR from Hunterdii/GeeksforGeeks-POTD :: November 2024 GFG SOLUTION (November-05)

; 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 @rotate(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
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %9 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %10 = zext i32 %9 to i64
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %11

11:                                               ; preds = %125, %2
  %12 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %14 = sdiv i32 %13, 2
  %15 = icmp slt i32 %12, %14
  br i1 %15, label %17, label %16

16:                                               ; preds = %11
  store i32 2, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  br label %128

17:                                               ; preds = %11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %18 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store i32 %18, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %19

19:                                               ; preds = %121, %17
  %20 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %21 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %23 = sub nsw i32 %21, %22
  %24 = sub nsw i32 %23, 1
  %25 = icmp slt i32 %20, %24
  br i1 %25, label %27, label %26

26:                                               ; preds = %19
  store i32 5, ptr %6, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %124

27:                                               ; preds = %19
  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, %10
  %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 %3, align 4, !tbaa !5
  %39 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %40 = sub nsw i32 %38, %39
  %41 = sub nsw i32 %40, 1
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = mul nsw i64 %42, %10
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds i32, ptr %44, i64 %46
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  %49 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %50 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = mul nsw i64 %51, %10
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %49, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %53, i64 %55
  store i32 %48, ptr %56, align 4, !tbaa !5
  %57 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %58 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %59 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %60 = sub nsw i32 %58, %59
  %61 = sub nsw i32 %60, 1
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = mul nsw i64 %62, %10
  %64 = getelementptr inbounds i32, ptr %57, i64 %63
  %65 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %67 = sub nsw i32 %65, %66
  %68 = sub nsw i32 %67, 1
  %69 = sext i32 %68 to i64
  %70 = getelementptr inbounds i32, ptr %64, i64 %69
  %71 = load i32, ptr %70, align 4, !tbaa !5
  %72 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %73 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %74 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %75 = sub nsw i32 %73, %74
  %76 = sub nsw i32 %75, 1
  %77 = sext i32 %76 to i64
  %78 = mul nsw i64 %77, %10
  %79 = getelementptr inbounds i32, ptr %72, i64 %78
  %80 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i32, ptr %79, i64 %81
  store i32 %71, ptr %82, align 4, !tbaa !5
  %83 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %84 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %85 = sext i32 %84 to i64
  %86 = mul nsw i64 %85, %10
  %87 = getelementptr inbounds i32, ptr %83, i64 %86
  %88 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %89 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %90 = sub nsw i32 %88, %89
  %91 = sub nsw i32 %90, 1
  %92 = sext i32 %91 to i64
  %93 = getelementptr inbounds i32, ptr %87, i64 %92
  %94 = load i32, ptr %93, align 4, !tbaa !5
  %95 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %96 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %97 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %98 = sub nsw i32 %96, %97
  %99 = sub nsw i32 %98, 1
  %100 = sext i32 %99 to i64
  %101 = mul nsw i64 %100, %10
  %102 = getelementptr inbounds i32, ptr %95, i64 %101
  %103 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %104 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %105 = sub nsw i32 %103, %104
  %106 = sub nsw i32 %105, 1
  %107 = sext i32 %106 to i64
  %108 = getelementptr inbounds i32, ptr %102, i64 %107
  store i32 %94, ptr %108, align 4, !tbaa !5
  %109 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %110 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %111 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %112 = sext i32 %111 to i64
  %113 = mul nsw i64 %112, %10
  %114 = getelementptr inbounds i32, ptr %110, i64 %113
  %115 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %116 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %117 = sub nsw i32 %115, %116
  %118 = sub nsw i32 %117, 1
  %119 = sext i32 %118 to i64
  %120 = getelementptr inbounds i32, ptr %114, i64 %119
  store i32 %109, ptr %120, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %121

121:                                              ; preds = %27
  %122 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %123 = add nsw i32 %122, 1
  store i32 %123, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %19, !llvm.loop !11

124:                                              ; preds = %26
  br label %125

125:                                              ; preds = %124
  %126 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %127 = add nsw i32 %126, 1
  store i32 %127, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %11, !llvm.loop !13

128:                                              ; preds = %16
  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}


; 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 @rotate(i32 noundef %0, ptr nocapture noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = zext i32 %0 to i64
  %4 = icmp sgt i32 %0, 1
  br i1 %4, label %.preheader.preheader, label %._crit_edge47

.preheader.preheader:                             ; preds = %2
  %5 = lshr i32 %0, 1
  %6 = zext nneg i32 %0 to i64
  %wide.trip.count54 = zext nneg i32 %5 to i64
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.preheader, %._crit_edge
  %indvars.iv51.in = phi i32 [ %0, %.preheader.preheader ], [ %indvars.iv51, %._crit_edge ]
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader.preheader ], [ %indvars.iv.next, %._crit_edge ]
  %indvars.iv51 = add i32 %indvars.iv51.in, -1
  %7 = xor i64 %indvars.iv, -1
  %8 = add nsw i64 %7, %6
  %9 = icmp slt i64 %indvars.iv, %8
  br i1 %9, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader
  %10 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv, %3
  %11 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %10
  %invariant.gep = getelementptr i32, ptr %1, i64 %indvars.iv
  %12 = mul nsw i64 %8, %3
  %13 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %12
  %invariant.gep44 = getelementptr i32, ptr %1, i64 %8
  %wide.trip.count = zext i32 %indvars.iv51 to i64
  br label %14

._crit_edge47:                                    ; preds = %._crit_edge, %2
  ret void

._crit_edge:                                      ; preds = %14, %.preheader
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond55.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %wide.trip.count54
  br i1 %exitcond55.not, label %._crit_edge47, label %.preheader, !llvm.loop !5

14:                                               ; preds = %.lr.ph, %14
  %indvars.iv48 = phi i64 [ %indvars.iv, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next49, %14 ]
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %11, i64 %indvars.iv48
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !7
  %17 = xor i64 %indvars.iv48, -1
  %18 = add nsw i64 %17, %6
  %19 = mul nsw i64 %18, %3
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %19
  %20 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !7
  store i32 %20, ptr %15, align 4, !tbaa !7
  %21 = getelementptr inbounds i32, ptr %13, i64 %18
  %22 = load i32, ptr %21, align 4, !tbaa !7
  store i32 %22, ptr %gep, align 4, !tbaa !7
  %23 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv48, %3
  %gep45 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep44, i64 %23
  %24 = load i32, ptr %gep45, align 4, !tbaa !7
  store i32 %24, ptr %21, align 4, !tbaa !7
  store i32 %16, ptr %gep45, align 4, !tbaa !7
  %indvars.iv.next49 = add nuw nsw i64 %indvars.iv48, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next49, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge, label %14, !llvm.loop !11
}

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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!7 = !{!8, !8, i64 0}
!8 = !{!"int", !9, i64 0}
!9 = !{!"omnipotent char", !10, i64 0}
!10 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!11 = distinct !{!11, !6, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.isvectorized", i32 1}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalDCEPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopLoadEliminationPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,LoopVectorizePass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass