; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C/sort (Count_Inversions)

; 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"

@answer = external dso_local global i32, align 4

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @Merge(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #0 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca ptr, align 8
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %17 = sub nsw i32 %15, %16
  %18 = add nsw i32 %17, 1
  %19 = zext i32 %18 to i64
  %20 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %20, ptr %9, align 8
  %21 = alloca i32, i64 %19, align 16
  store i64 %19, ptr %10, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %22 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %22, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %23 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %24 = add nsw i32 %23, 1
  store i32 %24, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  store i32 0, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %25

25:                                               ; preds = %75, %4
  %26 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %27 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %28 = icmp sle i32 %26, %27
  br i1 %28, label %29, label %33

29:                                               ; preds = %25
  %30 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %31 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %32 = icmp sle i32 %30, %31
  br label %33

33:                                               ; preds = %29, %25
  %34 = phi i1 [ false, %25 ], [ %32, %29 ]
  br i1 %34, label %35, label %76

35:                                               ; preds = %33
  %36 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %37 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = getelementptr inbounds i32, ptr %36, i64 %38
  %40 = load i32, ptr %39, align 4, !tbaa !9
  %41 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %42 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %41, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !9
  %46 = icmp sle i32 %40, %45
  br i1 %46, label %47, label %58

47:                                               ; preds = %35
  %48 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %49 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %50 = add nsw i32 %49, 1
  store i32 %50, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %51 = sext i32 %49 to i64
  %52 = getelementptr inbounds i32, ptr %48, i64 %51
  %53 = load i32, ptr %52, align 4, !tbaa !9
  %54 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %55 = add nsw i32 %54, 1
  store i32 %55, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %56 = sext i32 %54 to i64
  %57 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %56
  store i32 %53, ptr %57, align 4, !tbaa !9
  br label %75

58:                                               ; preds = %35
  %59 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %60 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %61 = sub nsw i32 %59, %60
  %62 = add nsw i32 %61, 1
  %63 = load i32, ptr @answer, align 4, !tbaa !9
  %64 = add nsw i32 %63, %62
  store i32 %64, ptr @answer, align 4, !tbaa !9
  %65 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %66 to i64
  %69 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %68
  %70 = load i32, ptr %69, align 4, !tbaa !9
  %71 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %72 = add nsw i32 %71, 1
  store i32 %72, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %73 = sext i32 %71 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %73
  store i32 %70, ptr %74, align 4, !tbaa !9
  br label %75

75:                                               ; preds = %58, %47
  br label %25, !llvm.loop !11

76:                                               ; preds = %33
  br label %77

77:                                               ; preds = %81, %76
  %78 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %79 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %80 = icmp sle i32 %78, %79
  br i1 %80, label %81, label %92

81:                                               ; preds = %77
  %82 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %83 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %84 = add nsw i32 %83, 1
  store i32 %84, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %85 = sext i32 %83 to i64
  %86 = getelementptr inbounds i32, ptr %82, i64 %85
  %87 = load i32, ptr %86, align 4, !tbaa !9
  %88 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %89 = add nsw i32 %88, 1
  store i32 %89, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %90 = sext i32 %88 to i64
  %91 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %90
  store i32 %87, ptr %91, align 4, !tbaa !9
  br label %77, !llvm.loop !13

92:                                               ; preds = %77
  br label %93

93:                                               ; preds = %97, %92
  %94 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %95 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %96 = icmp sle i32 %94, %95
  br i1 %96, label %97, label %108

97:                                               ; preds = %93
  %98 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %99 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %100 = add nsw i32 %99, 1
  store i32 %100, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %101 = sext i32 %99 to i64
  %102 = getelementptr inbounds i32, ptr %98, i64 %101
  %103 = load i32, ptr %102, align 4, !tbaa !9
  %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 %21, i64 %106
  store i32 %103, ptr %107, align 4, !tbaa !9
  br label %93, !llvm.loop !14

108:                                              ; preds = %93
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %109 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %109, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %110

110:                                              ; preds = %126, %108
  %111 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %112 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %113 = icmp sle i32 %111, %112
  br i1 %113, label %115, label %114

114:                                              ; preds = %110
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  br label %129

115:                                              ; preds = %110
  %116 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %117 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %118 = sub nsw i32 %116, %117
  %119 = sext i32 %118 to i64
  %120 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %119
  %121 = load i32, ptr %120, align 4, !tbaa !9
  %122 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %123 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %124 = sext i32 %123 to i64
  %125 = getelementptr inbounds i32, ptr %122, i64 %124
  store i32 %121, ptr %125, align 4, !tbaa !9
  br label %126

126:                                              ; preds = %115
  %127 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %128 = add nsw i32 %127, 1
  store i32 %128, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %110, !llvm.loop !15

129:                                              ; preds = %114
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %130 = load ptr, ptr %9, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %130)
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #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 }
attributes #2 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #3 = { 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"

@answer = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4

; Function Attrs: nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local void @Merge(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %reass.sub = sub i32 %2, %1
  %5 = add i32 %reass.sub, 1
  %6 = zext i32 %5 to i64
  %7 = alloca i32, i64 %6, align 16
  %8 = add i32 %3, 1
  %9 = icmp sle i32 %1, %3
  %10 = icmp slt i32 %3, %2
  %11 = and i1 %9, %10
  br i1 %11, label %.lr.ph, label %.preheader52

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %answer.promoted = load i32, ptr @answer, align 4, !tbaa !5
  br label %23

.preheader52.loopexit:                            ; preds = %38
  %12 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader52

.preheader52:                                     ; preds = %.preheader52.loopexit, %4
  %.042.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.143, %.preheader52.loopexit ]
  %.039.lcssa = phi i32 [ %8, %4 ], [ %.140, %.preheader52.loopexit ]
  %.038.lcssa = phi i32 [ 0, %4 ], [ %12, %.preheader52.loopexit ]
  %.not58 = icmp sgt i32 %.042.lcssa, %3
  br i1 %.not58, label %.preheader51, label %.lr.ph61.preheader

.lr.ph61.preheader:                               ; preds = %.preheader52
  %13 = zext i32 %.038.lcssa to i64
  %14 = shl nuw nsw i64 %13, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %7, i64 %14
  %15 = sext i32 %.042.lcssa to i64
  %16 = shl nsw i64 %15, 2
  %scevgep71 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %16
  %17 = sub i32 %3, %.042.lcssa
  %18 = zext i32 %17 to i64
  %19 = shl nuw nsw i64 %18, 2
  %20 = add nuw nsw i64 %19, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep71, i64 %20, i1 false), !tbaa !5
  %21 = add i32 %.038.lcssa, %17
  %22 = add i32 %21, 1
  br label %.preheader51

23:                                               ; preds = %.lr.ph, %38
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %38 ]
  %.03954 = phi i32 [ %8, %.lr.ph ], [ %.140, %38 ]
  %.04253 = phi i32 [ %1, %.lr.ph ], [ %.143, %38 ]
  %24 = phi i32 [ %answer.promoted, %.lr.ph ], [ %39, %38 ]
  %25 = sext i32 %.04253 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  %28 = sext i32 %.03954 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %28
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  %.not50 = icmp sgt i32 %27, %30
  br i1 %.not50, label %33, label %31

31:                                               ; preds = %23
  %32 = add nsw i32 %.04253, 1
  br label %38

33:                                               ; preds = %23
  %34 = sub i32 %8, %.04253
  %35 = add nsw i32 %34, %24
  store i32 %35, ptr @answer, align 4, !tbaa !5
  %36 = add nsw i32 %.03954, 1
  %37 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  br label %38

38:                                               ; preds = %33, %31
  %.sink = phi i32 [ %37, %33 ], [ %27, %31 ]
  %39 = phi i32 [ %35, %33 ], [ %24, %31 ]
  %.143 = phi i32 [ %.04253, %33 ], [ %32, %31 ]
  %.140 = phi i32 [ %36, %33 ], [ %.03954, %31 ]
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %7, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %40, align 4
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %41 = icmp sle i32 %.143, %3
  %42 = icmp sle i32 %.140, %2
  %43 = select i1 %41, i1 %42, i1 false
  br i1 %43, label %23, label %.preheader52.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader51:                                     ; preds = %.lr.ph61.preheader, %.preheader52
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.038.lcssa, %.preheader52 ], [ %22, %.lr.ph61.preheader ]
  %.not4863 = icmp sgt i32 %.039.lcssa, %2
  br i1 %.not4863, label %.preheader, label %.lr.ph66.preheader

.lr.ph66.preheader:                               ; preds = %.preheader51
  %44 = zext i32 %.2.lcssa to i64
  %45 = shl nuw nsw i64 %44, 2
  %scevgep79 = getelementptr i8, ptr %7, i64 %45
  %46 = sext i32 %.039.lcssa to i64
  %47 = shl nsw i64 %46, 2
  %scevgep80 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %47
  %48 = sub i32 %2, %.039.lcssa
  %49 = zext i32 %48 to i64
  %50 = shl nuw nsw i64 %49, 2
  %51 = add nuw nsw i64 %50, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep79, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep80, i64 %51, i1 false), !tbaa !5
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph66.preheader, %.preheader51
  %.not4967 = icmp sgt i32 %1, %2
  br i1 %.not4967, label %._crit_edge, label %.lr.ph69.preheader

.lr.ph69.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %52 = sext i32 %1 to i64
  %53 = shl nsw i64 %52, 2
  %scevgep88 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %53
  %54 = zext i32 %reass.sub to i64
  %55 = shl nuw nsw i64 %54, 2
  %56 = add nuw nsw i64 %55, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep88, ptr noundef nonnull align 16 dereferenceable(1) %7, i64 %56, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph69.preheader, %.preheader
  ret void
}

; 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) #1

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, 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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }

!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: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass