; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C/ds (Spiral_Matrix)

; 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"

@.str.7 = external hidden unnamed_addr constant [32 x i8], align 1
@.str.8 = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

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

declare i32 @printf(ptr noundef, ...) #1

; 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 @spiral_matrix(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #2 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = 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
  %10 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.7)
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #3
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %11

11:                                               ; preds = %119, %3
  %12 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %13 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %14 = icmp slt i32 %12, %13
  br i1 %14, label %15, label %19

15:                                               ; preds = %11
  %16 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %17 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %18 = icmp slt i32 %16, %17
  br label %19

19:                                               ; preds = %15, %11
  %20 = phi i1 [ false, %11 ], [ %18, %15 ]
  br i1 %20, label %21, label %120

21:                                               ; preds = %19
  %22 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  store i32 %22, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %23

23:                                               ; preds = %37, %21
  %24 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %25 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %26 = icmp slt i32 %24, %25
  br i1 %26, label %27, label %40

27:                                               ; preds = %23
  %28 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %28, i64 %30
  %32 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %31, i64 0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !9
  %36 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.8, i32 noundef %35)
  br label %37

37:                                               ; preds = %27
  %38 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %39 = add nsw i32 %38, 1
  store i32 %39, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %23, !llvm.loop !11

40:                                               ; preds = %23
  %41 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %42 = add nsw i32 %41, 1
  store i32 %42, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %43 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %43, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %44

44:                                               ; preds = %59, %40
  %45 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %46 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %47 = icmp slt i32 %45, %46
  br i1 %47, label %48, label %62

48:                                               ; preds = %44
  %49 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %49, i64 %51
  %53 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %54 = sub nsw i32 %53, 1
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %52, i64 0, i64 %55
  %57 = load i32, ptr %56, align 4, !tbaa !9
  %58 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.8, i32 noundef %57)
  br label %59

59:                                               ; preds = %48
  %60 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %61 = add nsw i32 %60, 1
  store i32 %61, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %44, !llvm.loop !13

62:                                               ; preds = %44
  %63 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %64 = add nsw i32 %63, -1
  store i32 %64, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %65 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %66 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %67 = icmp slt i32 %65, %66
  br i1 %67, label %68, label %92

68:                                               ; preds = %62
  %69 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %70 = sub nsw i32 %69, 1
  store i32 %70, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %71

71:                                               ; preds = %86, %68
  %72 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %73 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %74 = icmp sge i32 %72, %73
  br i1 %74, label %75, label %89

75:                                               ; preds = %71
  %76 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %77 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %78 = sub nsw i32 %77, 1
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %76, i64 %79
  %81 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %82 = sext i32 %81 to i64
  %83 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %80, i64 0, i64 %82
  %84 = load i32, ptr %83, align 4, !tbaa !9
  %85 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.8, i32 noundef %84)
  br label %86

86:                                               ; preds = %75
  %87 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %88 = add nsw i32 %87, -1
  store i32 %88, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %71, !llvm.loop !14

89:                                               ; preds = %71
  %90 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %91 = add nsw i32 %90, -1
  store i32 %91, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  br label %92

92:                                               ; preds = %89, %62
  %93 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %94 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %95 = icmp slt i32 %93, %94
  br i1 %95, label %96, label %119

96:                                               ; preds = %92
  %97 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %98 = sub nsw i32 %97, 1
  store i32 %98, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %99

99:                                               ; preds = %113, %96
  %100 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %101 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %102 = icmp sge i32 %100, %101
  br i1 %102, label %103, label %116

103:                                              ; preds = %99
  %104 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %105 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %106 = sext i32 %105 to i64
  %107 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %104, i64 %106
  %108 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %109 = sext i32 %108 to i64
  %110 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %107, i64 0, i64 %109
  %111 = load i32, ptr %110, align 4, !tbaa !9
  %112 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.8, i32 noundef %111)
  br label %113

113:                                              ; preds = %103
  %114 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %115 = add nsw i32 %114, -1
  store i32 %115, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %99, !llvm.loop !15

116:                                              ; preds = %99
  %117 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %118 = add nsw i32 %117, 1
  store i32 %118, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %119

119:                                              ; preds = %116, %92
  br label %11, !llvm.loop !16

120:                                              ; preds = %19
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #3
  ret void
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { "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 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 #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/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"

@.str.7 = external hidden unnamed_addr constant [32 x i8], align 1
@.str.8 = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @printf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nofree nounwind uwtable
define dso_local void @spiral_matrix(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #1 {
  %4 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.7)
  %5 = icmp sgt i32 %1, 0
  %6 = icmp sgt i32 %2, 0
  %7 = and i1 %5, %6
  br i1 %7, label %.preheader46.lr.ph, label %._crit_edge62

.preheader46.lr.ph:                               ; preds = %3
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 -40
  %8 = add nsw i32 %2, -2
  %9 = zext nneg i32 %2 to i64
  br label %.preheader46

.preheader46:                                     ; preds = %.preheader46.lr.ph, %._crit_edge84
  %indvars.iv79 = phi i64 [ %9, %.preheader46.lr.ph ], [ %20, %._crit_edge84 ]
  %indvars.iv77 = phi i64 [ 0, %.preheader46.lr.ph ], [ %indvars.iv.next78, %._crit_edge84 ]
  %indvars.iv69 = phi i32 [ %8, %.preheader46.lr.ph ], [ %indvars.iv.next70, %._crit_edge84 ]
  %indvars.iv64 = phi i64 [ 1, %.preheader46.lr.ph ], [ %indvars.iv.next65, %._crit_edge84 ]
  %.061 = phi i32 [ 0, %.preheader46.lr.ph ], [ %.1, %._crit_edge84 ]
  %.04358 = phi i32 [ %1, %.preheader46.lr.ph ], [ %.144, %._crit_edge84 ]
  %10 = sext i32 %indvars.iv69 to i64
  %11 = sext i32 %.061 to i64
  br label %12

12:                                               ; preds = %.preheader46, %12
  %indvars.iv = phi i64 [ %11, %.preheader46 ], [ %indvars.iv.next, %12 ]
  %13 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %0, i64 %indvars.iv77, i64 %indvars.iv
  %14 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %15 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.8, i32 noundef %14)
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %16 = icmp slt i64 %indvars.iv.next, %indvars.iv79
  br i1 %16, label %12, label %17, !llvm.loop !9

17:                                               ; preds = %12
  %indvars.iv.next78 = add nuw nsw i64 %indvars.iv77, 1
  %18 = sext i32 %.04358 to i64
  %19 = icmp slt i64 %indvars.iv.next78, %18
  %20 = add nsw i64 %indvars.iv79, -1
  br i1 %19, label %.lr.ph, label %._crit_edge.thread

.lr.ph:                                           ; preds = %17
  %wide.trip.count = zext i32 %.04358 to i64
  br label %21

21:                                               ; preds = %.lr.ph, %21
  %indvars.iv66 = phi i64 [ %indvars.iv64, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next67, %21 ]
  %22 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %0, i64 %indvars.iv66, i64 %20
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  %24 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.8, i32 noundef %23)
  %indvars.iv.next67 = add nuw nsw i64 %indvars.iv66, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next67, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge, label %21, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %21
  br i1 %19, label %25, label %._crit_edge.thread

25:                                               ; preds = %._crit_edge
  %26 = add nsw i64 %indvars.iv79, -2
  %.not49 = icmp slt i64 %26, %11
  br i1 %.not49, label %._crit_edge53, label %.lr.ph52

.lr.ph52:                                         ; preds = %25, %.lr.ph52
  %indvars.iv71 = phi i64 [ %indvars.iv.next72, %.lr.ph52 ], [ %10, %25 ]
  %27 = getelementptr nusw [10 x i32], ptr %invariant.gep, i64 %18, i64 %indvars.iv71
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  %29 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.8, i32 noundef %28)
  %indvars.iv.next72 = add nsw i64 %indvars.iv71, -1
  %.not.not = icmp sgt i64 %indvars.iv71, %11
  br i1 %.not.not, label %.lr.ph52, label %._crit_edge53, !llvm.loop !12

._crit_edge53:                                    ; preds = %.lr.ph52, %25
  %30 = add nsw i32 %.04358, -1
  br label %._crit_edge.thread

._crit_edge.thread:                               ; preds = %17, %._crit_edge53, %._crit_edge
  %.144 = phi i32 [ %30, %._crit_edge53 ], [ %.04358, %._crit_edge ], [ %.04358, %17 ]
  %31 = icmp sgt i64 %20, %11
  %32 = sext i32 %.144 to i64
  br i1 %31, label %.preheader, label %._crit_edge84

.preheader:                                       ; preds = %._crit_edge.thread
  %.not45.not54 = icmp slt i64 %indvars.iv.next78, %32
  br i1 %.not45.not54, label %.lr.ph56, label %._crit_edge57

.lr.ph56:                                         ; preds = %.preheader, %.lr.ph56
  %indvars.iv74 = phi i64 [ %indvars.iv.next75, %.lr.ph56 ], [ %32, %.preheader ]
  %indvars.iv.next75 = add nsw i64 %indvars.iv74, -1
  %33 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %0, i64 %indvars.iv.next75, i64 %11
  %34 = load i32, ptr %33, align 4, !tbaa !5
  %35 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.8, i32 noundef %34)
  %.not45.not = icmp sgt i64 %indvars.iv.next75, %indvars.iv.next78
  br i1 %.not45.not, label %.lr.ph56, label %._crit_edge57, !llvm.loop !13

._crit_edge57:                                    ; preds = %.lr.ph56, %.preheader
  %36 = add nsw i32 %.061, 1
  %.pre = sext i32 %36 to i64
  br label %._crit_edge84

._crit_edge84:                                    ; preds = %._crit_edge.thread, %._crit_edge57
  %.pre-phi = phi i64 [ %.pre, %._crit_edge57 ], [ %11, %._crit_edge.thread ]
  %.1 = phi i32 [ %36, %._crit_edge57 ], [ %.061, %._crit_edge.thread ]
  %37 = icmp slt i64 %indvars.iv.next78, %32
  %38 = icmp slt i64 %.pre-phi, %20
  %39 = select i1 %37, i1 %38, i1 false
  %indvars.iv.next65 = add nuw nsw i64 %indvars.iv64, 1
  %indvars.iv.next70 = add i32 %indvars.iv69, -1
  br i1 %39, label %.preheader46, label %._crit_edge62, !llvm.loop !14

._crit_edge62:                                    ; preds = %._crit_edge84, %3
  ret void
}

attributes #0 = { nofree nounwind "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 = { nofree 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" }

!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}
!12 = distinct !{!12, !10}
!13 = distinct !{!13, !10}
!14 = distinct !{!14, !10}


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