; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C-Plus-Plus/sort/Bubble_Sort.ll (Z10bubblesortPii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local void @_Z10bubblesortPii(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
  %8 = alloca i8, align 1
  %9 = 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 %6, align 4, !tbaa !9
  br label %10

10:                                               ; preds = %72, %2
  %11 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %12 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %13 = sub nsw i32 %12, 1
  %14 = icmp slt i32 %11, %13
  br i1 %14, label %16, label %15

15:                                               ; preds = %10
  store i32 2, ptr %7, align 4
  br label %75

16:                                               ; preds = %10
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %8) #2
  store i8 1, ptr %8, align 1, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %17

17:                                               ; preds = %61, %16
  %18 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %19 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %20 = sub nsw i32 %19, 1
  %21 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %22 = sub nsw i32 %20, %21
  %23 = icmp slt i32 %18, %22
  br i1 %23, label %25, label %24

24:                                               ; preds = %17
  store i32 5, ptr %7, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %64

25:                                               ; preds = %17
  %26 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %27 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %28 = sext i32 %27 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %26, i64 %28
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !9
  %31 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %32 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %33 = add nsw i32 %32, 1
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %31, i64 %34
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !9
  %37 = icmp sgt i32 %30, %36
  br i1 %37, label %38, label %60

38:                                               ; preds = %25
  %39 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %41 = add nsw i32 %40, 1
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %39, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  store i32 %44, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %45 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i32, ptr %45, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !9
  %50 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %52 = add nsw i32 %51, 1
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %53
  store i32 %49, ptr %54, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %56 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %58 = sext i32 %57 to i64
  %59 = getelementptr inbounds i32, ptr %56, i64 %58
  store i32 %55, ptr %59, align 4, !tbaa !9
  store i8 0, ptr %8, align 1, !tbaa !11
  br label %60

60:                                               ; preds = %38, %25
  br label %61

61:                                               ; preds = %60
  %62 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %63 = add nsw i32 %62, 1
  store i32 %63, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %17, !llvm.loop !13

64:                                               ; preds = %24
  %65 = load i8, ptr %8, align 1, !tbaa !11, !range !15, !noundef !16
  %66 = trunc i8 %65 to i1
  br i1 %66, label %67, label %68

67:                                               ; preds = %64
  store i32 2, ptr %7, align 4
  br label %69

68:                                               ; preds = %64
  store i32 0, ptr %7, align 4
  br label %69

69:                                               ; preds = %68, %67
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %8) #2
  %70 = load i32, ptr %7, align 4
  switch i32 %70, label %75 [
    i32 0, label %71
  ]

71:                                               ; preds = %69
  br label %72

72:                                               ; preds = %71
  %73 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %74 = add nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %10, !llvm.loop !17

75:                                               ; preds = %69, %15
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  br label %76

76:                                               ; preds = %75
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  ret void
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #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 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"bool", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = !{i8 0, i8 2}
!16 = !{}
!17 = distinct !{!17, !14}


; 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 @_Z10bubblesortPii(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_edge30

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

5:                                                ; preds = %.critedge, %._crit_edge
  %6 = add nuw nsw i32 %.02329, 1
  %indvars.iv.next33 = add i32 %indvars.iv32, -1
  %exitcond34.not = icmp eq i32 %6, %3
  br i1 %exitcond34.not, label %._crit_edge30, label %.preheader, !llvm.loop !5

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.preheader, %5
  %indvars.iv32 = phi i32 [ %indvars.iv.next33, %5 ], [ %3, %.preheader.preheader ]
  %.02329 = phi i32 [ %6, %5 ], [ 0, %.preheader.preheader ]
  %7 = zext i32 %indvars.iv32 to i64
  %8 = icmp sgt i32 %3, %.02329
  br i1 %8, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge30

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %.preheader
  %.pre = load i32, ptr %0, align 4, !tbaa !7
  %xtraiter = and i64 %7, 1
  %9 = icmp eq i32 %indvars.iv32, 1
  br i1 %9, label %._crit_edge.unr-lcssa, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.preheader
  %unroll_iter = and i64 %7, 4294967294
  br label %.lr.ph

._crit_edge.unr-lcssa:                            ; preds = %25, %.lr.ph.preheader
  %.1.lcssa.ph = phi i1 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.1, %25 ]
  %.unr = phi i32 [ %.pre, %.lr.ph.preheader ], [ %26, %25 ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.1, %25 ]
  %.02127.unr = phi i1 [ true, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.1, %25 ]
  %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.unr-lcssa
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv.unr
  %10 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !7
  %11 = icmp sgt i32 %.unr, %10
  br i1 %11, label %.critedge, label %._crit_edge

.critedge:                                        ; preds = %.lr.ph.epil
  %12 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.unr
  store i32 %.unr, ptr %gep, align 4, !tbaa !7
  store i32 %10, ptr %12, align 4, !tbaa !7
  br label %5

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph.epil, %._crit_edge.unr-lcssa
  %.1.lcssa = phi i1 [ %.1.lcssa.ph, %._crit_edge.unr-lcssa ], [ %.02127.unr, %.lr.ph.epil ]
  br i1 %.1.lcssa, label %._crit_edge30, label %5

.lr.ph:                                           ; preds = %25, %.lr.ph.preheader.new
  %13 = phi i32 [ %.pre, %.lr.ph.preheader.new ], [ %26, %25 ]
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %25 ]
  %.02127 = phi i1 [ true, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.1.1, %25 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %niter.next.1, %25 ]
  %indvars.iv.next = or disjoint i64 %indvars.iv, 1
  %14 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next
  %15 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !7
  %16 = icmp sgt i32 %13, %15
  br i1 %16, label %17, label %.lr.ph.1

17:                                               ; preds = %.lr.ph
  %18 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  store i32 %13, ptr %14, align 4, !tbaa !7
  store i32 %15, ptr %18, align 4, !tbaa !7
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %17
  %19 = phi i32 [ %13, %17 ], [ %15, %.lr.ph ]
  %.1 = phi i1 [ false, %17 ], [ %.02127, %.lr.ph ]
  %indvars.iv.next.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 2
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next.1
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !7
  %22 = icmp sgt i32 %19, %21
  br i1 %22, label %23, label %25

23:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next
  store i32 %19, ptr %20, align 4, !tbaa !7
  store i32 %21, ptr %24, align 4, !tbaa !7
  br label %25

25:                                               ; preds = %23, %.lr.ph.1
  %26 = phi i32 [ %19, %23 ], [ %21, %.lr.ph.1 ]
  %.1.1 = phi i1 [ false, %23 ], [ %.1, %.lr.ph.1 ]
  %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.unr-lcssa, label %.lr.ph, !llvm.loop !11

._crit_edge30:                                    ; preds = %.preheader, %._crit_edge, %5, %2
  ret void
}

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" }

!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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!7 = !{!8, !8, i64 0}
!8 = !{!"int", !9, i64 0}
!9 = !{!"omnipotent char", !10, i64 0}
!10 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!11 = distinct !{!11, !6}


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