; LLVM IR from HarshCasper/NeoAlgo :: C-Plus-Plus/search/Randomized_Select.ll (Z9partitionPiii)

; 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 noundef i32 @_Z9partitionPiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #1 {
  %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
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = 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 4, ptr %7) #2
  %12 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %14 = sext i32 %13 to i64
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %12, i64 %14
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  store i32 %16, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %17 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %18 = sub nsw i32 %17, 1
  store i32 %18, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %19 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %19, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %20

20:                                               ; preds = %57, %3
  %21 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %22 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %23 = sub nsw i32 %22, 1
  %24 = icmp sle i32 %21, %23
  br i1 %24, label %26, label %25

25:                                               ; preds = %20
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %60

26:                                               ; preds = %20
  %27 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %28 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %29 = sext i32 %28 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %27, i64 %29
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp sle i32 %31, %32
  br i1 %33, label %34, label %56

34:                                               ; preds = %26
  %35 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %36 = add nsw i32 %35, 1
  store i32 %36, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %37 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %8, 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
  store i32 %41, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %42 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %8, 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 %10, align 4, !tbaa !9
  %52 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds i32, ptr %52, i64 %54
  store i32 %51, ptr %55, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %56

56:                                               ; preds = %34, %26
  br label %57

57:                                               ; preds = %56
  %58 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %59 = add nsw i32 %58, 1
  store i32 %59, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %20, !llvm.loop !11

60:                                               ; preds = %25
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %61 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %63 = add nsw i32 %62, 1
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds i32, ptr %61, i64 %64
  %66 = load i32, ptr %65, align 4, !tbaa !9
  store i32 %66, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %67 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %69 = sext i32 %68 to i64
  %70 = getelementptr inbounds i32, ptr %67, i64 %69
  %71 = load i32, ptr %70, align 4, !tbaa !9
  %72 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %74 = add nsw i32 %73, 1
  %75 = sext i32 %74 to i64
  %76 = getelementptr inbounds i32, ptr %72, i64 %75
  store i32 %71, ptr %76, align 4, !tbaa !9
  %77 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %78 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %79 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %80 = sext i32 %79 to i64
  %81 = getelementptr inbounds i32, ptr %78, i64 %80
  store i32 %77, ptr %81, align 4, !tbaa !9
  %82 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %83 = add nsw i32 %82, 1
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  ret i32 %83
}

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 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


; 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 noundef range(i32 -2147483647, -2147483648) i32 @_Z9partitionPiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = sext i32 %2 to i64
  %5 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %4
  %6 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %.not.not31 = icmp slt i32 %1, %2
  br i1 %.not.not31, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %3
  %7 = add nsw i32 %1, -1
  %8 = sext i32 %1 to i64
  %9 = sub nsw i64 %4, %8
  %xtraiter = and i64 %9, 1
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.lr.ph.prol.loopexit, label %.lr.ph.prol

.lr.ph.prol:                                      ; preds = %.lr.ph.preheader
  %10 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %8
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %.not.prol = icmp sgt i32 %11, %6
  br i1 %.not.prol, label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, label %12

12:                                               ; preds = %.lr.ph.prol
  %13 = sext i32 %1 to i64
  %14 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %13
  %15 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  store i32 %11, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  store i32 %15, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %12, %.lr.ph.prol
  %.1.prol = phi i32 [ %1, %12 ], [ %7, %.lr.ph.prol ]
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %8, 1
  br label %.lr.ph.prol.loopexit

.lr.ph.prol.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.preheader
  %.1.lcssa.unr = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %8, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %.033.unr = phi i32 [ %7, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %16 = add nsw i64 %4, -1
  %17 = icmp eq i64 %16, %8
  br i1 %17, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 4
  br label %.lr.ph

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %36, %.lr.ph.prol.loopexit
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.1.lcssa.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ], [ %.1.1, %36 ]
  %.pre = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %18 = add nsw i32 %.1.lcssa, 1
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %3
  %19 = phi i32 [ %6, %3 ], [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %1, %3 ], [ %18, %._crit_edge.loopexit ]
  %20 = sext i32 %.0.lcssa to i64
  %21 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %20
  %22 = load i32, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  store i32 %19, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  store i32 %22, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  ret i32 %.0.lcssa

.lr.ph:                                           ; preds = %36, %.lr.ph.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %36 ]
  %.033 = phi i32 [ %.033.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.1.1, %36 ]
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %.not = icmp sgt i32 %24, %6
  br i1 %.not, label %.lr.ph.1, label %25

25:                                               ; preds = %.lr.ph
  %26 = add nsw i32 %.033, 1
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  store i32 %24, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  store i32 %29, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %25
  %.1 = phi i32 [ %26, %25 ], [ %.033, %.lr.ph ]
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv
  %30 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %.not.1 = icmp sgt i32 %30, %6
  br i1 %.not.1, label %36, label %31

31:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %32 = add nsw i32 %.1, 1
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  store i32 %30, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  store i32 %35, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  br label %36

36:                                               ; preds = %31, %.lr.ph.1
  %.1.1 = phi i32 [ %32, %31 ], [ %.1, %.lr.ph.1 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, 2
  %exitcond.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next.1, %4
  br i1 %exitcond.not.1, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9
}

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 = !{!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,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass