; LLVM IR from NishkarshRaj/Design-and-Analysis-of-Algorithms :: Linear Sorting/RadixSort.ll (Z9countSortPiii)

; 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: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local void @_Z9countSortPiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #1 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca ptr, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca [10 x i32], align 16
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %11 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %12 = zext i32 %11 to i64
  %13 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %13, ptr %7, align 8
  %14 = alloca i32, i64 %12, align 16
  store i64 %12, ptr %8, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40, ptr %10) #3
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %15

15:                                               ; preds = %22, %3
  %16 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %17 = icmp slt i32 %16, 10
  br i1 %17, label %18, label %25

18:                                               ; preds = %15
  %19 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %20 = sext i32 %19 to i64
  %21 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %20
  store i32 0, ptr %21, align 4, !tbaa !9
  br label %22

22:                                               ; preds = %18
  %23 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %24 = add nsw i32 %23, 1
  store i32 %24, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %15, !llvm.loop !11

25:                                               ; preds = %15
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %26

26:                                               ; preds = %43, %25
  %27 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp slt i32 %27, %28
  br i1 %29, label %30, label %46

30:                                               ; preds = %26
  %31 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %32 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %31, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !9
  %36 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %37 = sdiv i32 %35, %36
  %38 = srem i32 %37, 10
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  %42 = add nsw i32 %41, 1
  store i32 %42, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  br label %43

43:                                               ; preds = %30
  %44 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %45 = add nsw i32 %44, 1
  store i32 %45, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %26, !llvm.loop !13

46:                                               ; preds = %26
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %47

47:                                               ; preds = %61, %46
  %48 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %49 = icmp slt i32 %48, 10
  br i1 %49, label %50, label %64

50:                                               ; preds = %47
  %51 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %52 = sub nsw i32 %51, 1
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %53
  %55 = load i32, ptr %54, align 4, !tbaa !9
  %56 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %57 = sext i32 %56 to i64
  %58 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %57
  %59 = load i32, ptr %58, align 4, !tbaa !9
  %60 = add nsw i32 %59, %55
  store i32 %60, ptr %58, align 4, !tbaa !9
  br label %61

61:                                               ; preds = %50
  %62 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %63 = add nsw i32 %62, 1
  store i32 %63, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %47, !llvm.loop !14

64:                                               ; preds = %47
  %65 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %66 = sub nsw i32 %65, 1
  store i32 %66, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %67

67:                                               ; preds = %102, %64
  %68 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %69 = icmp sge i32 %68, 0
  br i1 %69, label %70, label %105

70:                                               ; preds = %67
  %71 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i32, ptr %71, i64 %73
  %75 = load i32, ptr %74, align 4, !tbaa !9
  %76 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %77 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %78 = sext i32 %77 to i64
  %79 = getelementptr inbounds i32, ptr %76, i64 %78
  %80 = load i32, ptr %79, align 4, !tbaa !9
  %81 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %82 = sdiv i32 %80, %81
  %83 = srem i32 %82, 10
  %84 = sext i32 %83 to i64
  %85 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %84
  %86 = load i32, ptr %85, align 4, !tbaa !9
  %87 = sub nsw i32 %86, 1
  %88 = sext i32 %87 to i64
  %89 = getelementptr inbounds i32, ptr %14, i64 %88
  store i32 %75, ptr %89, align 4, !tbaa !9
  %90 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %91 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %92 = sext i32 %91 to i64
  %93 = getelementptr inbounds i32, ptr %90, i64 %92
  %94 = load i32, ptr %93, align 4, !tbaa !9
  %95 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %96 = sdiv i32 %94, %95
  %97 = srem i32 %96, 10
  %98 = sext i32 %97 to i64
  %99 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %10, i64 0, i64 %98
  %100 = load i32, ptr %99, align 4, !tbaa !9
  %101 = add nsw i32 %100, -1
  store i32 %101, ptr %99, align 4, !tbaa !9
  br label %102

102:                                              ; preds = %70
  %103 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %104 = add nsw i32 %103, -1
  store i32 %104, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %67, !llvm.loop !15

105:                                              ; preds = %67
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %106

106:                                              ; preds = %119, %105
  %107 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %108 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %109 = icmp slt i32 %107, %108
  br i1 %109, label %110, label %122

110:                                              ; preds = %106
  %111 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %112 = sext i32 %111 to i64
  %113 = getelementptr inbounds i32, ptr %14, i64 %112
  %114 = load i32, ptr %113, align 4, !tbaa !9
  %115 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %116 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %117 = sext i32 %116 to i64
  %118 = getelementptr inbounds i32, ptr %115, i64 %117
  store i32 %114, ptr %118, align 4, !tbaa !9
  br label %119

119:                                              ; preds = %110
  %120 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %121 = add nsw i32 %120, 1
  store i32 %121, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %106, !llvm.loop !16

122:                                              ; preds = %106
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  %123 = load ptr, ptr %7, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %123)
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #2

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #2 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn }
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++ 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}
!16 = distinct !{!16, !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: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @_Z9countSortPiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #1 {
.preheader34:
  %3 = alloca [10 x i32], align 16
  %4 = zext i32 %1 to i64
  %5 = alloca i32, i64 %4, align 16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40, ptr nonnull %3) #4
  call void @llvm.memset.p0.i64(ptr noundef nonnull align 16 dereferenceable(40) %3, i8 0, i64 40, i1 false), !tbaa !5
  %6 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %6, label %.lr.ph, label %.preheader33

.preheader33.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %.pre = load i32, ptr %3, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 4
  %.pre54 = load i32, ptr %.phi.trans.insert, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert55 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 8
  %.pre56 = load i32, ptr %.phi.trans.insert55, align 8, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert57 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 12
  %.pre58 = load i32, ptr %.phi.trans.insert57, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert59 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 16
  %.pre60 = load i32, ptr %.phi.trans.insert59, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert61 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 20
  %.pre62 = load i32, ptr %.phi.trans.insert61, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert63 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 24
  %.pre64 = load i32, ptr %.phi.trans.insert63, align 8, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert65 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 28
  %.pre66 = load i32, ptr %.phi.trans.insert65, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert67 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 32
  %.pre68 = load i32, ptr %.phi.trans.insert67, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert69 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 36
  %.pre70 = load i32, ptr %.phi.trans.insert69, align 4, !tbaa !5
  %7 = add nsw i32 %.pre54, %.pre
  br label %.preheader33

.preheader33:                                     ; preds = %.preheader33.loopexit, %.preheader34
  %8 = phi i32 [ %.pre70, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %9 = phi i32 [ %.pre68, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %10 = phi i32 [ %.pre66, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %11 = phi i32 [ %.pre64, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %12 = phi i32 [ %.pre62, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %13 = phi i32 [ %.pre60, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %14 = phi i32 [ %.pre58, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %15 = phi i32 [ %.pre56, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %16 = phi i32 [ %7, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %.preheader34 ]
  %17 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 4
  store i32 %16, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  %18 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 8
  %19 = add nsw i32 %15, %16
  store i32 %19, ptr %18, align 8, !tbaa !5
  %20 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 12
  %21 = add nsw i32 %14, %19
  store i32 %21, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 16
  %23 = add nsw i32 %13, %21
  store i32 %23, ptr %22, align 16, !tbaa !5
  %24 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 20
  %25 = add nsw i32 %12, %23
  store i32 %25, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %26 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 24
  %27 = add nsw i32 %11, %25
  store i32 %27, ptr %26, align 8, !tbaa !5
  %28 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 28
  %29 = add nsw i32 %10, %27
  store i32 %29, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %30 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 32
  %31 = add nsw i32 %9, %29
  store i32 %31, ptr %30, align 16, !tbaa !5
  %32 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 36
  %33 = add nsw i32 %8, %31
  store i32 %33, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %5, i64 -4
  br i1 %6, label %.lr.ph39, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader34, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %.preheader34 ]
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  %36 = sdiv i32 %35, %2
  %37 = srem i32 %36, 10
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %3, i64 0, i64 %38
  %40 = load i32, ptr %39, align 4, !tbaa !5
  %41 = add nsw i32 %40, 1
  store i32 %41, ptr %39, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %4
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader33.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph39
  br i1 %6, label %.lr.ph41.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph41.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %42 = shl nuw nsw i64 %4, 2
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr nonnull align 4 %0, ptr nonnull align 16 %5, i64 %42, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

.lr.ph39:                                         ; preds = %.preheader33, %.lr.ph39
  %indvars.iv48 = phi i64 [ %indvars.iv.next49, %.lr.ph39 ], [ %4, %.preheader33 ]
  %indvars.iv.next49 = add nsw i64 %indvars.iv48, -1
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next49
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !5
  %45 = sdiv i32 %44, %2
  %46 = srem i32 %45, 10
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %3, i64 0, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %50 = sext i32 %49 to i64
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %50
  store i32 %44, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %51 = add nsw i32 %49, -1
  store i32 %51, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %52 = icmp sgt i64 %indvars.iv48, 1
  br i1 %52, label %.lr.ph39, label %.preheader, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %.preheader33, %.lr.ph41.preheader, %.preheader
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40, ptr nonnull %3) #4
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write)
declare void @llvm.memset.p0.i64(ptr nocapture writeonly, i8, i64, i1 immarg) #2

; 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) #3

attributes #0 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { mustprogress 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 #2 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write) }
attributes #3 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
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++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass