; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C-Plus-Plus/sort/Merge_Sort.ll (Z5mergePiii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local void @_Z5mergePiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #0 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca [10000 x i32], align 16
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40000, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %13 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %15 = add nsw i32 %13, %14
  %16 = sdiv i32 %15, 2
  store i32 %16, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %17 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %17, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %18 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %19 = add nsw i32 %18, 1
  store i32 %19, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %20 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %20, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %21

21:                                               ; preds = %65, %3
  %22 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %23 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %24 = icmp sle i32 %22, %23
  br i1 %24, label %25, label %29

25:                                               ; preds = %21
  %26 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %27 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %28 = icmp sle i32 %26, %27
  br label %29

29:                                               ; preds = %25, %21
  %30 = phi i1 [ false, %21 ], [ %28, %25 ]
  br i1 %30, label %31, label %66

31:                                               ; preds = %29
  %32 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %32, i64 %34
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !9
  %37 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  %42 = icmp slt i32 %36, %41
  br i1 %42, label %43, label %54

43:                                               ; preds = %31
  %44 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %45 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %46 = add nsw i32 %45, 1
  store i32 %46, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %47 = sext i32 %45 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i32, ptr %44, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !9
  %50 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %50 to i64
  %53 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %7, i64 0, i64 %52
  store i32 %49, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  br label %65

54:                                               ; preds = %31
  %55 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %56 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %57 = add nsw i32 %56, 1
  store i32 %57, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %58 = sext i32 %56 to i64
  %59 = getelementptr inbounds i32, ptr %55, i64 %58
  %60 = load i32, ptr %59, align 4, !tbaa !9
  %61 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %62 = add nsw i32 %61, 1
  store i32 %62, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %63 = sext i32 %61 to i64
  %64 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %7, i64 0, i64 %63
  store i32 %60, ptr %64, align 4, !tbaa !9
  br label %65

65:                                               ; preds = %54, %43
  br label %21, !llvm.loop !11

66:                                               ; preds = %29
  br label %67

67:                                               ; preds = %71, %66
  %68 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %69 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %70 = icmp sle i32 %68, %69
  br i1 %70, label %71, label %82

71:                                               ; preds = %67
  %72 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %74 = add nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %75 = sext i32 %73 to i64
  %76 = getelementptr inbounds i32, ptr %72, i64 %75
  %77 = load i32, ptr %76, align 4, !tbaa !9
  %78 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %79 = add nsw i32 %78, 1
  store i32 %79, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %80 = sext i32 %78 to i64
  %81 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %7, i64 0, i64 %80
  store i32 %77, ptr %81, align 4, !tbaa !9
  br label %67, !llvm.loop !13

82:                                               ; preds = %67
  br label %83

83:                                               ; preds = %87, %82
  %84 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %85 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %86 = icmp sle i32 %84, %85
  br i1 %86, label %87, label %98

87:                                               ; preds = %83
  %88 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %89 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %90 = add nsw i32 %89, 1
  store i32 %90, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %91 = sext i32 %89 to i64
  %92 = getelementptr inbounds i32, ptr %88, i64 %91
  %93 = load i32, ptr %92, align 4, !tbaa !9
  %94 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %95 = add nsw i32 %94, 1
  store i32 %95, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %96 = sext i32 %94 to i64
  %97 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %7, i64 0, i64 %96
  store i32 %93, ptr %97, align 4, !tbaa !9
  br label %83, !llvm.loop !14

98:                                               ; preds = %83
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %99 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %99, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %100

100:                                              ; preds = %114, %98
  %101 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %102 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %103 = icmp sle i32 %101, %102
  br i1 %103, label %105, label %104

104:                                              ; preds = %100
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %117

105:                                              ; preds = %100
  %106 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %107 = sext i32 %106 to i64
  %108 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %7, i64 0, i64 %107
  %109 = load i32, ptr %108, align 4, !tbaa !9
  %110 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %111 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %112 = sext i32 %111 to i64
  %113 = getelementptr inbounds i32, ptr %110, i64 %112
  store i32 %109, ptr %113, align 4, !tbaa !9
  br label %114

114:                                              ; preds = %105
  %115 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %116 = add nsw i32 %115, 1
  store i32 %116, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %100, !llvm.loop !15

117:                                              ; preds = %104
  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
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40000, ptr %7) #2
  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 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 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 = !{!"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}


; 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 nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @_Z5mergePiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = alloca [10000 x i32], align 16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40000, ptr nonnull %4) #4
  %5 = add nsw i32 %2, %1
  %6 = sdiv i32 %5, 2
  %7 = add nsw i32 %6, 1
  %8 = icmp sge i32 %6, %1
  %9 = icmp slt i32 %6, %2
  %10 = and i1 %8, %9
  br i1 %10, label %.lr.ph.preheader, label %.preheader48

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %3
  %11 = sext i32 %1 to i64
  br label %.lr.ph

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

.preheader48:                                     ; preds = %.preheader48.loopexit, %3
  %.039.lcssa = phi i32 [ %1, %3 ], [ %.140, %.preheader48.loopexit ]
  %.036.lcssa = phi i32 [ %7, %3 ], [ %.137, %.preheader48.loopexit ]
  %.035.lcssa = phi i32 [ %1, %3 ], [ %12, %.preheader48.loopexit ]
  %.not54 = icmp sgt i32 %.039.lcssa, %6
  br i1 %.not54, label %.preheader47, label %.lr.ph57.preheader

.lr.ph57.preheader:                               ; preds = %.preheader48
  %13 = sext i32 %.035.lcssa to i64
  %14 = shl nsw i64 %13, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %4, i64 %14
  %15 = sext i32 %.039.lcssa to i64
  %16 = shl nsw i64 %15, 2
  %scevgep67 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %16
  %17 = sub i32 %6, %.039.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) %scevgep67, i64 %20, i1 false), !tbaa !5
  %21 = add i32 %.035.lcssa, %17
  %22 = add i32 %21, 1
  br label %.preheader47

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %11, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ]
  %.03650 = phi i32 [ %7, %.lr.ph.preheader ], [ %.137, %.lr.ph ]
  %.03949 = phi i32 [ %1, %.lr.ph.preheader ], [ %.140, %.lr.ph ]
  %23 = sext i32 %.03949 to i64
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %23
  %25 = load i32, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %26 = sext i32 %.03650 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  %29 = icmp slt i32 %25, %28
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %25, i32 %28)
  %30 = zext i1 %29 to i32
  %.140 = add nsw i32 %.03949, %30
  %not. = xor i1 %29, true
  %31 = zext i1 %not. to i32
  %.137 = add nsw i32 %.03650, %31
  %32 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %4, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %32, align 4
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %33 = icmp sle i32 %.140, %6
  %34 = icmp sle i32 %.137, %2
  %35 = select i1 %33, i1 %34, i1 false
  br i1 %35, label %.lr.ph, label %.preheader48.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader47:                                     ; preds = %.lr.ph57.preheader, %.preheader48
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.035.lcssa, %.preheader48 ], [ %22, %.lr.ph57.preheader ]
  %.not4559 = icmp sgt i32 %.036.lcssa, %2
  br i1 %.not4559, label %.preheader, label %.lr.ph62.preheader

.lr.ph62.preheader:                               ; preds = %.preheader47
  %36 = sext i32 %.2.lcssa to i64
  %37 = shl nsw i64 %36, 2
  %scevgep75 = getelementptr i8, ptr %4, i64 %37
  %38 = sext i32 %.036.lcssa to i64
  %39 = shl nsw i64 %38, 2
  %scevgep76 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %39
  %40 = sub i32 %2, %.036.lcssa
  %41 = zext i32 %40 to i64
  %42 = shl nuw nsw i64 %41, 2
  %43 = add nuw nsw i64 %42, 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 %43, i1 false), !tbaa !5
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph62.preheader, %.preheader47
  %.not4663 = icmp sgt i32 %1, %2
  br i1 %.not4663, label %._crit_edge, label %.lr.ph65.preheader

.lr.ph65.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %44 = sext i32 %1 to i64
  %45 = shl nsw i64 %44, 2
  %scevgep84 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %45
  %scevgep85 = getelementptr i8, ptr %4, i64 %45
  %46 = sub i32 %2, %1
  %47 = zext i32 %46 to i64
  %48 = shl nuw nsw i64 %47, 2
  %49 = add nuw nsw i64 %48, 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 %49, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph65.preheader, %.preheader
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40000, ptr nonnull %4) #4
  ret void
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; 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 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 #1 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
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++ 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,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass