; LLVM IR from VAR-solutions/Algorithms :: Sorting/Merge Sort/C (merge_sort)

; 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 @merge(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3, i32 noundef %4) #0 {
  %6 = alloca ptr, align 8
  %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 [100 x i32], align 16
  store ptr %0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  store i32 %4, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #2
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %15, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 400, ptr %14) #2
  br label %16

16:                                               ; preds = %60, %5
  %17 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %18 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %19 = icmp sle i32 %17, %18
  br i1 %19, label %20, label %24

20:                                               ; preds = %16
  %21 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %22 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %23 = icmp sle i32 %21, %22
  br label %24

24:                                               ; preds = %20, %16
  %25 = phi i1 [ false, %16 ], [ %23, %20 ]
  br i1 %25, label %26, label %61

26:                                               ; preds = %24
  %27 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %28 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %29 = sext i32 %28 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %27, i64 %29
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !9
  %32 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %9, 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 = icmp slt i32 %31, %36
  br i1 %37, label %38, label %49

38:                                               ; preds = %26
  %39 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %41 = add nsw i32 %40, 1
  store i32 %41, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %42 = sext i32 %40 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %39, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  %45 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %46 = add nsw i32 %45, 1
  store i32 %46, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %47 = sext i32 %45 to i64
  %48 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %14, i64 0, i64 %47
  store i32 %44, ptr %48, align 4, !tbaa !9
  br label %60

49:                                               ; preds = %26
  %50 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %52 = add nsw i32 %51, 1
  store i32 %52, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %53 = sext i32 %51 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %53
  %55 = load i32, ptr %54, align 4, !tbaa !9
  %56 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %57 = add nsw i32 %56, 1
  store i32 %57, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %58 = sext i32 %56 to i64
  %59 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %14, i64 0, i64 %58
  store i32 %55, ptr %59, align 4, !tbaa !9
  br label %60

60:                                               ; preds = %49, %38
  br label %16, !llvm.loop !11

61:                                               ; preds = %24
  br label %62

62:                                               ; preds = %66, %61
  %63 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %64 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %65 = icmp sle i32 %63, %64
  br i1 %65, label %66, label %77

66:                                               ; preds = %62
  %67 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %69 = add nsw i32 %68, 1
  store i32 %69, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %70 = sext i32 %68 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i32, ptr %67, i64 %70
  %72 = load i32, ptr %71, align 4, !tbaa !9
  %73 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %74 = add nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %75 = sext i32 %73 to i64
  %76 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %14, i64 0, i64 %75
  store i32 %72, ptr %76, align 4, !tbaa !9
  br label %62, !llvm.loop !13

77:                                               ; preds = %62
  br label %78

78:                                               ; preds = %82, %77
  %79 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %80 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %81 = icmp sle i32 %79, %80
  br i1 %81, label %82, label %93

82:                                               ; preds = %78
  %83 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %84 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %85 = add nsw i32 %84, 1
  store i32 %85, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %86 = sext i32 %84 to i64
  %87 = getelementptr inbounds i32, ptr %83, i64 %86
  %88 = load i32, ptr %87, align 4, !tbaa !9
  %89 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %90 = add nsw i32 %89, 1
  store i32 %90, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %91 = sext i32 %89 to i64
  %92 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %14, i64 0, i64 %91
  store i32 %88, ptr %92, align 4, !tbaa !9
  br label %78, !llvm.loop !14

93:                                               ; preds = %78
  store i32 0, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %94

94:                                               ; preds = %108, %93
  %95 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %96 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %97 = icmp slt i32 %95, %96
  br i1 %97, label %98, label %111

98:                                               ; preds = %94
  %99 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %100 = sext i32 %99 to i64
  %101 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %14, i64 0, i64 %100
  %102 = load i32, ptr %101, align 4, !tbaa !9
  %103 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %104 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %105 = add nsw i32 %104, 1
  store i32 %105, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %106 = sext i32 %104 to i64
  %107 = getelementptr inbounds i32, ptr %103, i64 %106
  store i32 %102, ptr %107, align 4, !tbaa !9
  br label %108

108:                                              ; preds = %98
  %109 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %110 = add nsw i32 %109, 1
  store i32 %110, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %94, !llvm.loop !15

111:                                              ; preds = %94
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 400, ptr %14) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  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 = !{!"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}


; 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 @merge(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3, i32 noundef %4) local_unnamed_addr #0 {
  %6 = alloca [100 x i32], align 16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 400, ptr nonnull %6) #4
  %7 = icmp sle i32 %1, %2
  %8 = icmp sle i32 %3, %4
  %9 = and i1 %7, %8
  br i1 %9, label %.lr.ph, label %.preheader42

.preheader42.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %10 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader42

.preheader42:                                     ; preds = %.preheader42.loopexit, %5
  %.035.lcssa = phi i32 [ %3, %5 ], [ %.136, %.preheader42.loopexit ]
  %.032.lcssa = phi i32 [ %1, %5 ], [ %.133, %.preheader42.loopexit ]
  %.031.lcssa = phi i32 [ 0, %5 ], [ %10, %.preheader42.loopexit ]
  %.not48 = icmp sgt i32 %.032.lcssa, %2
  br i1 %.not48, label %.preheader41, label %.lr.ph51.preheader

.lr.ph51.preheader:                               ; preds = %.preheader42
  %11 = zext i32 %.031.lcssa to i64
  %12 = shl nuw nsw i64 %11, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %6, i64 %12
  %13 = sext i32 %.032.lcssa to i64
  %14 = shl nsw i64 %13, 2
  %scevgep63 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %14
  %15 = sub i32 %2, %.032.lcssa
  %16 = zext i32 %15 to i64
  %17 = shl nuw nsw i64 %16, 2
  %18 = add nuw nsw i64 %17, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep63, i64 %18, i1 false), !tbaa !5
  %19 = add i32 %.031.lcssa, %15
  %20 = add i32 %19, 1
  br label %.preheader41

.lr.ph:                                           ; preds = %5, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %5 ]
  %.03244 = phi i32 [ %.133, %.lr.ph ], [ %1, %5 ]
  %.03543 = phi i32 [ %.136, %.lr.ph ], [ %3, %5 ]
  %21 = sext i32 %.03244 to i64
  %22 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %21
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  %24 = sext i32 %.03543 to i64
  %25 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = icmp sge i32 %23, %26
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %23, i32 %26)
  %28 = zext i1 %27 to i32
  %.136 = add nsw i32 %.03543, %28
  %not. = xor i1 %27, true
  %29 = zext i1 %not. to i32
  %.133 = add nsw i32 %.03244, %29
  %30 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %6, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %30, align 4
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %31 = icmp sle i32 %.133, %2
  %32 = icmp sle i32 %.136, %4
  %33 = select i1 %31, i1 %32, i1 false
  br i1 %33, label %.lr.ph, label %.preheader42.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader41:                                     ; preds = %.lr.ph51.preheader, %.preheader42
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.031.lcssa, %.preheader42 ], [ %20, %.lr.ph51.preheader ]
  %.not4053 = icmp sgt i32 %.035.lcssa, %4
  br i1 %.not4053, label %.preheader, label %.lr.ph56.preheader

.lr.ph56.preheader:                               ; preds = %.preheader41
  %34 = zext i32 %.2.lcssa to i64
  %35 = shl nuw nsw i64 %34, 2
  %scevgep71 = getelementptr i8, ptr %6, i64 %35
  %36 = sext i32 %.035.lcssa to i64
  %37 = shl nsw i64 %36, 2
  %scevgep72 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %37
  %38 = sub i32 %4, %.035.lcssa
  %39 = zext i32 %38 to i64
  %40 = shl nuw nsw i64 %39, 2
  %41 = add nuw nsw i64 %40, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep71, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep72, i64 %41, i1 false), !tbaa !5
  %42 = add i32 %.2.lcssa, %38
  %43 = add i32 %42, 1
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph56.preheader, %.preheader41
  %.3.lcssa = phi i32 [ %.2.lcssa, %.preheader41 ], [ %43, %.lr.ph56.preheader ]
  %.not = icmp eq i32 %.3.lcssa, 0
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph60.preheader

.lr.ph60.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %44 = sext i32 %1 to i64
  %45 = shl nsw i64 %44, 2
  %scevgep80 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %45
  %46 = zext i32 %.3.lcssa to i64
  %47 = shl nuw nsw i64 %46, 2
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 4 %scevgep80, ptr nonnull align 16 %6, i64 %47, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph60.preheader, %.preheader
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 400, ptr nonnull %6) #4
  ret void
}

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

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

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smin.i32(i32, i32) #3

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 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #3 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #4 = { 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 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


; Effective O3 passes: BDCEPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass