; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C/sort (Iterative_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: 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: nounwind uwtable
define dso_local void @Merge(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #1 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %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 [100 x i32], align 16
  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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %13 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %13, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %14 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %15 = add nsw i32 %14, 1
  store i32 %15, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %16, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 400, ptr %12) #2
  br label %17

17:                                               ; preds = %61, %4
  %18 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %19 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %20 = icmp sle i32 %18, %19
  br i1 %20, label %21, label %25

21:                                               ; preds = %17
  %22 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %23 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %24 = icmp sle i32 %22, %23
  br label %25

25:                                               ; preds = %21, %17
  %26 = phi i1 [ false, %17 ], [ %24, %21 ]
  br i1 %26, label %27, label %62

27:                                               ; preds = %25
  %28 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %28, i64 %30
  %32 = load i32, ptr %31, align 4, !tbaa !9
  %33 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %34 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %33, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  %38 = icmp slt i32 %32, %37
  br i1 %38, label %39, label %50

39:                                               ; preds = %27
  %40 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %42 = add nsw i32 %41, 1
  store i32 %42, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %43 = sext i32 %41 to i64
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %40, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !9
  %46 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %47 = add nsw i32 %46, 1
  store i32 %47, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %48 = sext i32 %46 to i64
  %49 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %48
  store i32 %45, ptr %49, align 4, !tbaa !9
  br label %61

50:                                               ; preds = %27
  %51 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %53 = add nsw i32 %52, 1
  store i32 %53, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %54 = sext i32 %52 to i64
  %55 = getelementptr inbounds i32, ptr %51, i64 %54
  %56 = load i32, ptr %55, align 4, !tbaa !9
  %57 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %58 = add nsw i32 %57, 1
  store i32 %58, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %59 = sext i32 %57 to i64
  %60 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %59
  store i32 %56, ptr %60, align 4, !tbaa !9
  br label %61

61:                                               ; preds = %50, %39
  br label %17, !llvm.loop !11

62:                                               ; preds = %25
  br label %63

63:                                               ; preds = %77, %62
  %64 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %65 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %66 = icmp sle i32 %64, %65
  br i1 %66, label %67, label %80

67:                                               ; preds = %63
  %68 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i32, ptr %68, 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 %12, i64 0, i64 %75
  store i32 %72, ptr %76, align 4, !tbaa !9
  br label %77

77:                                               ; preds = %67
  %78 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %79 = add nsw i32 %78, 1
  store i32 %79, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %63, !llvm.loop !13

80:                                               ; preds = %63
  br label %81

81:                                               ; preds = %95, %80
  %82 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %83 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %84 = icmp sle i32 %82, %83
  br i1 %84, label %85, label %98

85:                                               ; preds = %81
  %86 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %87 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %88 = sext i32 %87 to i64
  %89 = getelementptr inbounds i32, ptr %86, i64 %88
  %90 = load i32, ptr %89, align 4, !tbaa !9
  %91 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %92 = add nsw i32 %91, 1
  store i32 %92, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %93 = sext i32 %91 to i64
  %94 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %93
  store i32 %90, ptr %94, align 4, !tbaa !9
  br label %95

95:                                               ; preds = %85
  %96 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %97 = add nsw i32 %96, 1
  store i32 %97, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %81, !llvm.loop !14

98:                                               ; preds = %81
  %99 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %99, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %100

100:                                              ; preds = %113, %98
  %101 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %102 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %103 = icmp sle i32 %101, %102
  br i1 %103, label %104, label %116

104:                                              ; preds = %100
  %105 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %106 = sext i32 %105 to i64
  %107 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %106
  %108 = load i32, ptr %107, align 4, !tbaa !9
  %109 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %110 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %111 = sext i32 %110 to i64
  %112 = getelementptr inbounds i32, ptr %109, i64 %111
  store i32 %108, ptr %112, align 4, !tbaa !9
  br label %113

113:                                              ; preds = %104
  %114 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %115 = add nsw i32 %114, 1
  store i32 %115, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %100, !llvm.loop !15

116:                                              ; preds = %100
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 400, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  ret void
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 = { 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: 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: 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) local_unnamed_addr #1 {
  %5 = alloca [100 x i32], align 16
  %6 = add i32 %2, 1
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 400, ptr nonnull %5) #4
  %7 = icmp sle i32 %1, %2
  %8 = icmp slt i32 %2, %3
  %9 = and i1 %7, %8
  br i1 %9, label %.lr.ph.preheader, label %.preheader48

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %4
  %10 = sext i32 %1 to i64
  br label %.lr.ph

.preheader48.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %11 = trunc nsw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader48

.preheader48:                                     ; preds = %.preheader48.loopexit, %4
  %.038.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.139, %.preheader48.loopexit ]
  %.035.lcssa = phi i32 [ %6, %4 ], [ %.136, %.preheader48.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %11, %.preheader48.loopexit ]
  %.not54 = icmp sgt i32 %.038.lcssa, %2
  br i1 %.not54, label %.preheader47, label %.lr.ph57.preheader

.lr.ph57.preheader:                               ; preds = %.preheader48
  %12 = sext i32 %.0.lcssa to i64
  %13 = shl nsw i64 %12, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %5, i64 %13
  %14 = sext i32 %.038.lcssa to i64
  %15 = shl nsw i64 %14, 2
  %scevgep67 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %15
  %16 = sub i32 %2, %.038.lcssa
  %17 = zext i32 %16 to i64
  %18 = shl nuw nsw i64 %17, 2
  %19 = add nuw nsw i64 %18, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep67, i64 %19, i1 false), !tbaa !5
  %20 = add i32 %.0.lcssa, %16
  %21 = add i32 %20, 1
  br label %.preheader47

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %10, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ]
  %.03550 = phi i32 [ %6, %.lr.ph.preheader ], [ %.136, %.lr.ph ]
  %.03849 = phi i32 [ %1, %.lr.ph.preheader ], [ %.139, %.lr.ph ]
  %22 = sext i32 %.03849 to i64
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %22
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = sext i32 %.03550 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  %28 = icmp slt i32 %24, %27
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %24, i32 %27)
  %29 = zext i1 %28 to i32
  %.139 = add nsw i32 %.03849, %29
  %not. = xor i1 %28, true
  %30 = zext i1 %not. to i32
  %.136 = add nsw i32 %.03550, %30
  %31 = getelementptr inbounds [100 x i32], ptr %5, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %31, align 4
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %32 = icmp sle i32 %.139, %2
  %33 = icmp sle i32 %.136, %3
  %34 = select i1 %32, i1 %33, i1 false
  br i1 %34, label %.lr.ph, label %.preheader48.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader47:                                     ; preds = %.lr.ph57.preheader, %.preheader48
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.0.lcssa, %.preheader48 ], [ %21, %.lr.ph57.preheader ]
  %.not4559 = icmp sgt i32 %.035.lcssa, %3
  br i1 %.not4559, label %.preheader, label %.lr.ph62.preheader

.lr.ph62.preheader:                               ; preds = %.preheader47
  %35 = sext i32 %.2.lcssa to i64
  %36 = shl nsw i64 %35, 2
  %scevgep75 = getelementptr i8, ptr %5, i64 %36
  %37 = sext i32 %.035.lcssa to i64
  %38 = shl nsw i64 %37, 2
  %scevgep76 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %38
  %39 = sub i32 %3, %.035.lcssa
  %40 = zext i32 %39 to i64
  %41 = shl nuw nsw i64 %40, 2
  %42 = add nuw nsw i64 %41, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep75, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep76, i64 %42, i1 false), !tbaa !5
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph62.preheader, %.preheader47
  %.not4663 = icmp sgt i32 %1, %3
  br i1 %.not4663, label %._crit_edge, label %.lr.ph65.preheader

.lr.ph65.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %43 = sext i32 %1 to i64
  %44 = shl nsw i64 %43, 2
  %scevgep84 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %44
  %scevgep85 = getelementptr i8, ptr %5, i64 %44
  %45 = sub i32 %3, %1
  %46 = zext i32 %45 to i64
  %47 = shl nuw nsw i64 %46, 2
  %48 = add nuw nsw i64 %47, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep84, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep85, i64 %48, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph65.preheader, %.preheader
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 400, ptr nonnull %5) #4
  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) #2

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

attributes #0 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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: 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: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass