; LLVM IR from VAR-solutions/Algorithms :: Mathematics/fibonacci/cpp/matrix_fibo.ll (Z5poweri)

; 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"

@mat = external dso_local global [2 x [2 x i32]], align 16

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local void @_Z5poweri(i32 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca [2 x [2 x i32]], align 16
  %7 = alloca [2 x [2 x i32]], align 16
  store i32 %0, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %8 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %9 = icmp slt i32 %8, 2
  br i1 %9, label %10, label %11

10:                                               ; preds = %1
  br label %149

11:                                               ; preds = %1
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %3) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 16, ptr %6) #2
  %12 = load i32, ptr @mat, align 16, !tbaa !5
  %13 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %6, i64 0, i64 0
  %14 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %13, i64 0, i64 0
  store i32 %12, ptr %14, align 16, !tbaa !5
  %15 = load i32, ptr getelementptr inbounds ([2 x i32], ptr @mat, i64 0, i64 1), align 4, !tbaa !5
  %16 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %6, i64 0, i64 0
  %17 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %16, i64 0, i64 1
  store i32 %15, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr getelementptr inbounds ([2 x [2 x i32]], ptr @mat, i64 0, i64 1), align 8, !tbaa !5
  %19 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %6, i64 0, i64 1
  %20 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %19, i64 0, i64 0
  store i32 %18, ptr %20, align 8, !tbaa !5
  %21 = load i32, ptr getelementptr inbounds ([2 x i32], ptr getelementptr inbounds ([2 x [2 x i32]], ptr @mat, i64 0, i64 1), i64 0, i64 1), align 4, !tbaa !5
  %22 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %6, i64 0, i64 1
  %23 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %22, i64 0, i64 1
  store i32 %21, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 16, ptr %7) #2
  store i32 0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %24

24:                                               ; preds = %73, %11
  %25 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %26 = icmp slt i32 %25, 2
  br i1 %26, label %27, label %76

27:                                               ; preds = %24
  store i32 0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %28

28:                                               ; preds = %69, %27
  %29 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %30 = icmp slt i32 %29, 2
  br i1 %30, label %31, label %72

31:                                               ; preds = %28
  %32 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %36 = sext i32 %35 to i64
  %37 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %34, i64 0, i64 %36
  store i32 0, ptr %37, align 4, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %38

38:                                               ; preds = %65, %31
  %39 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %40 = icmp slt i32 %39, 2
  br i1 %40, label %41, label %68

41:                                               ; preds = %38
  %42 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr @mat, i64 0, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %44, i64 0, i64 %46
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  %49 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %50 = sext i32 %49 to i64
  %51 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr @mat, i64 0, i64 %50
  %52 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %51, i64 0, i64 %53
  %55 = load i32, ptr %54, align 4, !tbaa !5
  %56 = mul nsw i32 %48, %55
  %57 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %58 = sext i32 %57 to i64
  %59 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 %58
  %60 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %61 = sext i32 %60 to i64
  %62 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %59, i64 0, i64 %61
  %63 = load i32, ptr %62, align 4, !tbaa !5
  %64 = add nsw i32 %63, %56
  store i32 %64, ptr %62, align 4, !tbaa !5
  br label %65

65:                                               ; preds = %41
  %66 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %38, !llvm.loop !9

68:                                               ; preds = %38
  br label %69

69:                                               ; preds = %68
  %70 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %71 = add nsw i32 %70, 1
  store i32 %71, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %28, !llvm.loop !11

72:                                               ; preds = %28
  br label %73

73:                                               ; preds = %72
  %74 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %75 = add nsw i32 %74, 1
  store i32 %75, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %24, !llvm.loop !12

76:                                               ; preds = %24
  %77 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 0
  %78 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %77, i64 0, i64 0
  %79 = load i32, ptr %78, align 16, !tbaa !5
  store i32 %79, ptr @mat, align 16, !tbaa !5
  %80 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 0
  %81 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %80, i64 0, i64 1
  %82 = load i32, ptr %81, align 4, !tbaa !5
  store i32 %82, ptr getelementptr inbounds ([2 x i32], ptr @mat, i64 0, i64 1), align 4, !tbaa !5
  %83 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 1
  %84 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %83, i64 0, i64 0
  %85 = load i32, ptr %84, align 8, !tbaa !5
  store i32 %85, ptr getelementptr inbounds ([2 x [2 x i32]], ptr @mat, i64 0, i64 1), align 8, !tbaa !5
  %86 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 1
  %87 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %86, i64 0, i64 1
  %88 = load i32, ptr %87, align 4, !tbaa !5
  store i32 %88, ptr getelementptr inbounds ([2 x i32], ptr getelementptr inbounds ([2 x [2 x i32]], ptr @mat, i64 0, i64 1), i64 0, i64 1), align 4, !tbaa !5
  %89 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %90 = sdiv i32 %89, 2
  call void @_Z5poweri(i32 noundef %90)
  %91 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %92 = srem i32 %91, 2
  %93 = icmp eq i32 %92, 1
  br i1 %93, label %94, label %148

94:                                               ; preds = %76
  store i32 0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %95

95:                                               ; preds = %144, %94
  %96 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %97 = icmp slt i32 %96, 2
  br i1 %97, label %98, label %147

98:                                               ; preds = %95
  store i32 0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %99

99:                                               ; preds = %140, %98
  %100 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %101 = icmp slt i32 %100, 2
  br i1 %101, label %102, label %143

102:                                              ; preds = %99
  %103 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %104 = sext i32 %103 to i64
  %105 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 %104
  %106 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %107 = sext i32 %106 to i64
  %108 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %105, i64 0, i64 %107
  store i32 0, ptr %108, align 4, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %109

109:                                              ; preds = %136, %102
  %110 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %111 = icmp slt i32 %110, 2
  br i1 %111, label %112, label %139

112:                                              ; preds = %109
  %113 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %114 = sext i32 %113 to i64
  %115 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr @mat, i64 0, i64 %114
  %116 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %117 = sext i32 %116 to i64
  %118 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %115, i64 0, i64 %117
  %119 = load i32, ptr %118, align 4, !tbaa !5
  %120 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %121 = sext i32 %120 to i64
  %122 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %6, i64 0, i64 %121
  %123 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %124 = sext i32 %123 to i64
  %125 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %122, i64 0, i64 %124
  %126 = load i32, ptr %125, align 4, !tbaa !5
  %127 = mul nsw i32 %119, %126
  %128 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %129 = sext i32 %128 to i64
  %130 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i32]], ptr %7, i64 0, i64 %129
  %131 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %132 = sext i32 %131 to i64
  %133 = getelementptr inbounds [2 x i32], ptr %130, i64 0, i64 %132
  %134 = load i32, ptr %133, align 4, !tbaa !5
  %135 = add nsw i32 %134, %127
  store i32 %135, ptr %133, align 4, !tbaa !5
  br label %136

136:                                              ; preds = %112
  %137 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %138 = add nsw i32 %137, 1
  store i32 %138, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %109, !llvm.loop !13

139:                                              ; preds = %109
  br label %140

140:                                              ; preds = %139
  %141 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %142 = add nsw i32 %141, 1
  store i32 %142, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %99, !llvm.loop !14

143:                                              ; preds = %99
  br label %144

144:                                              ; preds = %143
  %145 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %146 = add nsw i32 %145, 1
  store i32 %146, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %95, !llvm.loop !15

147:                                              ; preds = %95
  br label %148

148:                                              ; preds = %147, %76
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 16, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 16, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %3) #2
  br label %149

149:                                              ; preds = %148, %10
  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 = { mustprogress 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 = !{!"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}
!12 = distinct !{!12, !10}
!13 = distinct !{!13, !10}
!14 = distinct !{!14, !10}
!15 = distinct !{!15, !10}


; 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"

@mat = external dso_local local_unnamed_addr global [2 x [2 x i32]], align 16

; Function Attrs: mustprogress nofree nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local void @_Z5poweri(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  br label %tailrecurse

tailrecurse:                                      ; preds = %.preheader37, %1
  %.tr = phi i32 [ %0, %1 ], [ %16, %.preheader37 ]
  %2 = icmp slt i32 %.tr, 2
  br i1 %2, label %.loopexit, label %.preheader37

.preheader37:                                     ; preds = %tailrecurse
  %3 = load i32, ptr @mat, align 16, !tbaa !5
  %4 = load i32, ptr getelementptr inbounds (i8, ptr @mat, i64 4), align 4, !tbaa !5
  %5 = load i32, ptr getelementptr inbounds (i8, ptr @mat, i64 8), align 8, !tbaa !5
  %6 = load i32, ptr getelementptr inbounds (i8, ptr @mat, i64 12), align 4, !tbaa !5
  %7 = mul nsw i32 %3, %3
  %8 = mul nsw i32 %5, %4
  %9 = add nsw i32 %7, %8
  %10 = add i32 %3, %6
  %11 = mul i32 %4, %10
  %12 = add i32 %3, %6
  %13 = mul i32 %12, %5
  %14 = mul nsw i32 %6, %6
  %15 = add nsw i32 %8, %14
  store i32 %9, ptr @mat, align 16, !tbaa !5
  store i32 %11, ptr getelementptr inbounds (i8, ptr @mat, i64 4), align 4, !tbaa !5
  store i32 %13, ptr getelementptr inbounds (i8, ptr @mat, i64 8), align 8, !tbaa !5
  store i32 %15, ptr getelementptr inbounds (i8, ptr @mat, i64 12), align 4, !tbaa !5
  %16 = lshr i32 %.tr, 1
  br label %tailrecurse

.loopexit:                                        ; preds = %tailrecurse
  ret void
}

attributes #0 = { mustprogress nofree nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, 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" }

!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"}


; Effective O3 passes: ADCEPass,BDCEPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass