; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C/sort (bubble_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: nounwind uwtable
define dso_local void @bubble_sort(ptr noundef %0, i32 noundef %1) #1 {
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  br label %8

8:                                                ; preds = %62, %2
  %9 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %10 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %11 = sub nsw i32 %10, 1
  %12 = icmp slt i32 %9, %11
  br i1 %12, label %13, label %65

13:                                               ; preds = %8
  %14 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %14, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %15

15:                                               ; preds = %58, %13
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %17 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %18 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %19 = sub nsw i32 %17, %18
  %20 = sub nsw i32 %19, 1
  %21 = icmp slt i32 %16, %20
  br i1 %21, label %22, label %61

22:                                               ; preds = %15
  %23 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %23, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !9
  %28 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %30 = add nsw i32 %29, 1
  %31 = sext i32 %30 to i64
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %28, i64 %31
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !9
  %34 = icmp sgt i32 %27, %33
  br i1 %34, label %35, label %57

35:                                               ; preds = %22
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %36 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %37 = load i32, ptr %6, 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
  store i32 %40, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %41 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %42 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %43 = add nsw i32 %42, 1
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %41, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %47, i64 %49
  store i32 %46, ptr %50, align 4, !tbaa !9
  %51 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %52 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %54 = add nsw i32 %53, 1
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %52, i64 %55
  store i32 %51, ptr %56, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %57

57:                                               ; preds = %35, %22
  br label %58

58:                                               ; preds = %57
  %59 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %60 = add nsw i32 %59, 1
  store i32 %60, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %15, !llvm.loop !11

61:                                               ; preds = %15
  br label %62

62:                                               ; preds = %61
  %63 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %64 = add nsw i32 %63, 1
  store i32 %64, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  br label %8, !llvm.loop !13

65:                                               ; preds = %8
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  ret void
}

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

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}


; 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 @bubble_sort(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = add i32 %1, -1
  %4 = icmp sgt i32 %1, 1
  br i1 %4, label %.preheader.preheader, label %._crit_edge25

.preheader.preheader:                             ; preds = %2
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 4
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.preheader, %._crit_edge
  %indvars.iv27 = phi i32 [ %indvars.iv.next28, %._crit_edge ], [ %3, %.preheader.preheader ]
  %.024 = phi i32 [ %27, %._crit_edge ], [ 0, %.preheader.preheader ]
  %5 = zext i32 %indvars.iv27 to i64
  %6 = sub nsw i32 %.024, %1
  %7 = icmp slt i32 %6, -1
  br i1 %7, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %.preheader
  %.pre = load i32, ptr %0, align 4, !tbaa !5
  %xtraiter = and i64 %5, 1
  %8 = icmp eq i32 %indvars.iv27, 1
  br i1 %8, label %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.preheader
  %unroll_iter = and i64 %5, 4294967294
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %21, %.lr.ph.preheader.new
  %9 = phi i32 [ %.pre, %.lr.ph.preheader.new ], [ %22, %21 ]
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %21 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %niter.next.1, %21 ]
  %indvars.iv.next = or disjoint i64 %indvars.iv, 1
  %10 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp sgt i32 %9, %11
  br i1 %12, label %13, label %.lr.ph.1

13:                                               ; preds = %.lr.ph
  %14 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  store i32 %11, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  store i32 %9, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %13
  %15 = phi i32 [ %11, %.lr.ph ], [ %9, %13 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 2
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next.1
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  %18 = icmp sgt i32 %15, %17
  br i1 %18, label %19, label %21

19:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next
  store i32 %17, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  store i32 %15, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  br label %21

21:                                               ; preds = %19, %.lr.ph.1
  %22 = phi i32 [ %17, %.lr.ph.1 ], [ %15, %19 ]
  %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.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

._crit_edge.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %21, %.lr.ph.preheader
  %.unr = phi i32 [ %.pre, %.lr.ph.preheader ], [ %22, %21 ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.1, %21 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph.epil

.lr.ph.epil:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv.unr
  %23 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %24 = icmp sgt i32 %.unr, %23
  br i1 %24, label %25, label %._crit_edge

25:                                               ; preds = %.lr.ph.epil
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.unr
  store i32 %23, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  store i32 %.unr, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, %25, %.lr.ph.epil, %.preheader
  %27 = add nuw nsw i32 %.024, 1
  %indvars.iv.next28 = add i32 %indvars.iv27, -1
  %exitcond29.not = icmp eq i32 %27, %3
  br i1 %exitcond29.not, label %._crit_edge25, label %.preheader, !llvm.loop !11

._crit_edge25:                                    ; preds = %._crit_edge, %2
  ret void
}

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" }

!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"}
!11 = distinct !{!11, !10}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass