; LLVM IR from tleonhardt/practical_cryptography_engineering :: mbedtls (bignum)

; 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"

%struct.mbedtls_mpi = type { i32, i64, ptr }

; 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @mbedtls_mpi_mod_int(ptr noundef %0, ptr noundef %1, i64 noundef %2) #1 {
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca i64, align 8
  %12 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store i64 %2, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %11) #2
  %13 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %14 = icmp eq i64 %13, 0
  br i1 %14, label %15, label %16

15:                                               ; preds = %3
  store i32 -12, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %97

16:                                               ; preds = %3
  %17 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %18 = icmp slt i64 %17, 0
  br i1 %18, label %19, label %20

19:                                               ; preds = %16
  store i32 -10, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %97

20:                                               ; preds = %16
  %21 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %22 = icmp eq i64 %21, 1
  br i1 %22, label %23, label %25

23:                                               ; preds = %20
  %24 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 0, ptr %24, align 8, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %97

25:                                               ; preds = %20
  %26 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %27 = icmp eq i64 %26, 2
  br i1 %27, label %28, label %36

28:                                               ; preds = %25
  %29 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %30 = getelementptr inbounds %struct.mbedtls_mpi, ptr %29, i32 0, i32 2
  %31 = load ptr, ptr %30, align 8, !tbaa !11
  %32 = getelementptr inbounds i64, ptr %31, i64 0
  %33 = load i64, ptr %32, align 8, !tbaa !9
  %34 = and i64 %33, 1
  %35 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %34, ptr %35, align 8, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %97

36:                                               ; preds = %25
  %37 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %38 = getelementptr inbounds %struct.mbedtls_mpi, ptr %37, i32 0, i32 1
  %39 = load i64, ptr %38, align 8, !tbaa !14
  store i64 %39, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  store i64 0, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  br label %40

40:                                               ; preds = %79, %36
  %41 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %42 = icmp ugt i64 %41, 0
  br i1 %42, label %43, label %82

43:                                               ; preds = %40
  %44 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %45 = getelementptr inbounds %struct.mbedtls_mpi, ptr %44, i32 0, i32 2
  %46 = load ptr, ptr %45, align 8, !tbaa !11
  %47 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %48 = sub i64 %47, 1
  %49 = getelementptr inbounds i64, ptr %46, i64 %48
  %50 = load i64, ptr %49, align 8, !tbaa !9
  store i64 %50, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %51 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %52 = shl i64 %51, 32
  %53 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %54 = lshr i64 %53, 32
  %55 = or i64 %52, %54
  store i64 %55, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %56 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %57 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %58 = udiv i64 %56, %57
  store i64 %58, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %59 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %60 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %61 = mul i64 %59, %60
  %62 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %63 = sub i64 %62, %61
  store i64 %63, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %64 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %65 = shl i64 %64, 32
  store i64 %65, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %66 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %67 = shl i64 %66, 32
  %68 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %69 = lshr i64 %68, 32
  %70 = or i64 %67, %69
  store i64 %70, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %71 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %72 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %73 = udiv i64 %71, %72
  store i64 %73, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %74 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %75 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %76 = mul i64 %74, %75
  %77 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %78 = sub i64 %77, %76
  store i64 %78, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  br label %79

79:                                               ; preds = %43
  %80 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %81 = add i64 %80, -1
  store i64 %81, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  br label %40, !llvm.loop !15

82:                                               ; preds = %40
  %83 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %84 = getelementptr inbounds %struct.mbedtls_mpi, ptr %83, i32 0, i32 0
  %85 = load i32, ptr %84, align 8, !tbaa !17
  %86 = icmp slt i32 %85, 0
  br i1 %86, label %87, label %94

87:                                               ; preds = %82
  %88 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %89 = icmp ne i64 %88, 0
  br i1 %89, label %90, label %94

90:                                               ; preds = %87
  %91 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %92 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %93 = sub i64 %91, %92
  store i64 %93, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  br label %94

94:                                               ; preds = %90, %87, %82
  %95 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %96 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %95, ptr %96, align 8, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %97

97:                                               ; preds = %94, %28, %23, %19, %15
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %98 = load i32, ptr %4, align 4
  ret i32 %98
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !6, i64 16}
!12 = !{!"", !13, i64 0, !10, i64 8, !6, i64 16}
!13 = !{!"int", !7, i64 0}
!14 = !{!12, !10, i64 8}
!15 = distinct !{!15, !16}
!16 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!17 = !{!12, !13, i64 0}


; 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: nofree norecurse nosync nounwind memory(read, argmem: readwrite, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local range(i32 -12, 1) i32 @mbedtls_mpi_mod_int(ptr nocapture noundef writeonly %0, ptr nocapture noundef readonly %1, i64 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = icmp eq i64 %2, 0
  br i1 %4, label %31, label %5

5:                                                ; preds = %3
  %6 = icmp slt i64 %2, 0
  br i1 %6, label %31, label %7

7:                                                ; preds = %5
  switch i64 %2, label %13 [
    i64 1, label %.sink.split
    i64 2, label %8
  ]

8:                                                ; preds = %7
  %9 = getelementptr inbounds i8, ptr %1, i64 16
  %10 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %11 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !12
  %12 = and i64 %11, 1
  br label %.sink.split

13:                                               ; preds = %7
  %14 = getelementptr inbounds i8, ptr %1, i64 8
  %15 = load i64, ptr %14, align 8, !tbaa !13
  %.not40 = icmp eq i64 %15, 0
  br i1 %.not40, label %._crit_edge, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %13
  %16 = getelementptr inbounds i8, ptr %1, i64 16
  %17 = load ptr, ptr %16, align 8, !tbaa !5
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %17, i64 -8
  br label %18

18:                                               ; preds = %.lr.ph, %18
  %.03442 = phi i64 [ 0, %.lr.ph ], [ %25, %18 ]
  %.03541 = phi i64 [ %15, %.lr.ph ], [ %26, %18 ]
  %gep = getelementptr i64, ptr %invariant.gep, i64 %.03541
  %19 = load i64, ptr %gep, align 8, !tbaa !12
  %.fr39 = freeze i64 %19
  %20 = tail call i64 @llvm.fshl.i64(i64 %.03442, i64 %.fr39, i64 32)
  %21 = urem i64 %20, %2
  %22 = and i64 %.fr39, 4294967295
  %23 = shl i64 %21, 32
  %24 = or disjoint i64 %23, %22
  %25 = urem i64 %24, %2
  %26 = add i64 %.03541, -1
  %.not = icmp eq i64 %26, 0
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %18, !llvm.loop !14

._crit_edge:                                      ; preds = %18, %13
  %.034.lcssa = phi i64 [ 0, %13 ], [ %25, %18 ]
  %27 = load i32, ptr %1, align 8, !tbaa !16
  %28 = icmp slt i32 %27, 0
  %29 = icmp ne i64 %.034.lcssa, 0
  %or.cond = select i1 %28, i1 %29, i1 false
  %30 = sub i64 %2, %.034.lcssa
  %spec.select = select i1 %or.cond, i64 %30, i64 %.034.lcssa
  br label %.sink.split

.sink.split:                                      ; preds = %7, %8, %._crit_edge
  %spec.select.sink = phi i64 [ %spec.select, %._crit_edge ], [ %12, %8 ], [ 0, %7 ]
  store i64 %spec.select.sink, ptr %0, align 8, !tbaa !12
  br label %31

31:                                               ; preds = %.sink.split, %5, %3
  %.0 = phi i32 [ -12, %3 ], [ -10, %5 ], [ 0, %.sink.split ]
  ret i32 %.0
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i64 @llvm.fshl.i64(i64, i64, i64) #1

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(read, argmem: readwrite, 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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }

!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, !11, i64 16}
!6 = !{!"", !7, i64 0, !10, i64 8, !11, i64 16}
!7 = !{!"int", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!10 = !{!"long", !8, i64 0}
!11 = !{!"any pointer", !8, i64 0}
!12 = !{!10, !10, i64 0}
!13 = !{!6, !10, i64 8}
!14 = distinct !{!14, !15}
!15 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!16 = !{!6, !7, i64 0}


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