; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C-Plus-Plus/math/binomial_coefficient_under_modulo.ll (Z3ncrxxx)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
declare dso_local noundef i64 @_Z7inversexx(i64 noundef, i64 noundef) #0

; 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

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i64 @_Z3ncrxxx(i64 noundef %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) #0 {
  %4 = alloca i64, align 8
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i64, align 8
  store i64 %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %2, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #2
  store i64 1, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  store i32 1, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %13

13:                                               ; preds = %47, %3
  %14 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %15 = sext i32 %14 to i64
  %16 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %17 = icmp sle i64 %15, %16
  br i1 %17, label %19, label %18

18:                                               ; preds = %13
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  br label %50

19:                                               ; preds = %13
  %20 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  %21 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = mul nsw i64 %20, %22
  store i64 %23, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %27 = icmp eq i64 %25, %26
  br i1 %27, label %28, label %30

28:                                               ; preds = %19
  %29 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  store i64 %29, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  br label %30

30:                                               ; preds = %28, %19
  %31 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %34 = icmp eq i64 %32, %33
  br i1 %34, label %35, label %37

35:                                               ; preds = %30
  %36 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  store i64 %36, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  br label %37

37:                                               ; preds = %35, %30
  %38 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %42 = sub nsw i64 %40, %41
  %43 = icmp eq i64 %39, %42
  br i1 %43, label %44, label %46

44:                                               ; preds = %37
  %45 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  store i64 %45, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  br label %46

46:                                               ; preds = %44, %37
  br label %47

47:                                               ; preds = %46
  %48 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %49 = add nsw i32 %48, 1
  store i32 %49, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %13, !llvm.loop !11

50:                                               ; preds = %18
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %12) #2
  %51 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %54 = call noundef i64 @_Z7inversexx(i64 noundef %52, i64 noundef %53)
  %55 = mul nsw i64 %51, %54
  %56 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %57 = srem i64 %55, %56
  %58 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %59 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %60 = srem i64 %58, %59
  %61 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %62 = call noundef i64 @_Z7inversexx(i64 noundef %60, i64 noundef %61)
  %63 = mul nsw i64 %57, %62
  %64 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %65 = srem i64 %63, %64
  store i64 %65, ptr %12, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i64, ptr %12, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #2
  ret i64 %66
}

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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"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"

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
declare dso_local noundef i64 @_Z7inversexx(i64 noundef, i64 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i64 @_Z3ncrxxx(i64 noundef %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
.lr.ph:
  %.not32 = icmp sgt i64 %0, 0
  tail call void @llvm.assume(i1 %.not32)
  %3 = sub nsw i64 %0, %1
  %xtraiter = and i64 %0, 1
  %4 = icmp eq i64 %0, 1
  br i1 %4, label %._crit_edge.unr-lcssa, label %.lr.ph.new

.lr.ph.new:                                       ; preds = %.lr.ph
  %unroll_iter = and i64 %0, 9223372036854775806
  br label %16

._crit_edge.unr-lcssa:                            ; preds = %16, %.lr.ph
  %spec.select.lcssa.ph = phi i64 [ poison, %.lr.ph ], [ %spec.select.1, %16 ]
  %.129.lcssa.ph = phi i64 [ poison, %.lr.ph ], [ %.129.1, %16 ]
  %.127.lcssa.ph = phi i64 [ poison, %.lr.ph ], [ %.127.1, %16 ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 1, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next.1, %16 ]
  %.037.unr = phi i64 [ undef, %.lr.ph ], [ %spec.select.1, %16 ]
  %.02535.unr = phi i64 [ 1, %.lr.ph ], [ %21, %16 ]
  %.02634.unr = phi i64 [ undef, %.lr.ph ], [ %.127.1, %16 ]
  %.02833.unr = phi i64 [ undef, %.lr.ph ], [ %.129.1, %16 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge, label %._crit_edge.epilog-lcssa

._crit_edge.epilog-lcssa:                         ; preds = %._crit_edge.unr-lcssa
  %5 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv.unr, %.02535.unr
  %6 = icmp eq i64 %indvars.iv.unr, %0
  %spec.select.epil = select i1 %6, i64 %5, i64 %.037.unr
  %7 = icmp eq i64 %indvars.iv.unr, %1
  %.129.epil = select i1 %7, i64 %5, i64 %.02833.unr
  %8 = icmp eq i64 %3, %indvars.iv.unr
  %.127.epil = select i1 %8, i64 %5, i64 %.02634.unr
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.unr-lcssa, %._crit_edge.epilog-lcssa
  %spec.select.lcssa = phi i64 [ %spec.select.lcssa.ph, %._crit_edge.unr-lcssa ], [ %spec.select.epil, %._crit_edge.epilog-lcssa ]
  %.129.lcssa = phi i64 [ %.129.lcssa.ph, %._crit_edge.unr-lcssa ], [ %.129.epil, %._crit_edge.epilog-lcssa ]
  %.127.lcssa = phi i64 [ %.127.lcssa.ph, %._crit_edge.unr-lcssa ], [ %.127.epil, %._crit_edge.epilog-lcssa ]
  %9 = tail call noundef i64 @_Z7inversexx(i64 noundef %.129.lcssa, i64 noundef %2)
  %10 = mul nsw i64 %9, %spec.select.lcssa
  %11 = srem i64 %10, %2
  %12 = srem i64 %.127.lcssa, %2
  %13 = tail call noundef i64 @_Z7inversexx(i64 noundef %12, i64 noundef %2)
  %14 = mul nsw i64 %13, %11
  %15 = srem i64 %14, %2
  ret i64 %15

16:                                               ; preds = %16, %.lr.ph.new
  %indvars.iv = phi i64 [ 1, %.lr.ph.new ], [ %indvars.iv.next.1, %16 ]
  %.037 = phi i64 [ undef, %.lr.ph.new ], [ %spec.select.1, %16 ]
  %.02535 = phi i64 [ 1, %.lr.ph.new ], [ %21, %16 ]
  %.02634 = phi i64 [ undef, %.lr.ph.new ], [ %.127.1, %16 ]
  %.02833 = phi i64 [ undef, %.lr.ph.new ], [ %.129.1, %16 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph.new ], [ %niter.next.1, %16 ]
  %17 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv, %.02535
  %18 = icmp eq i64 %indvars.iv, %0
  %spec.select = select i1 %18, i64 %17, i64 %.037
  %19 = icmp eq i64 %indvars.iv, %1
  %.129 = select i1 %19, i64 %17, i64 %.02833
  %20 = icmp eq i64 %3, %indvars.iv
  %.127 = select i1 %20, i64 %17, i64 %.02634
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %21 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv.next, %17
  %22 = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %0
  %spec.select.1 = select i1 %22, i64 %21, i64 %spec.select
  %23 = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %1
  %.129.1 = select i1 %23, i64 %21, i64 %.129
  %24 = icmp eq i64 %3, %indvars.iv.next
  %.127.1 = select i1 %24, i64 %21, i64 %.127
  %indvars.iv.next.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 2
  %niter.next.1 = add i64 %niter, 2
  %niter.ncmp.1 = icmp eq i64 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1, label %._crit_edge.unr-lcssa, label %16, !llvm.loop !5
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(inaccessiblemem: write)
declare void @llvm.assume(i1 noundef) #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(inaccessiblemem: write) }

!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"}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopUnrollPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass