; LLVM IR from Ayon-SSP/The-SDE-Prep :: 2]_Algorithms/3]_BinarySearch/square_root using bin_search.ll (Z10squareRootii)

; 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 noundef float @_Z10squareRootii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca float, align 4
  %9 = alloca float, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %11 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %11, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %12

12:                                               ; preds = %45, %2
  %13 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %15 = icmp sle i32 %13, %14
  br i1 %15, label %16, label %46

16:                                               ; preds = %12
  %17 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %19 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %20 = sub nsw i32 %18, %19
  %21 = sdiv i32 %20, 2
  %22 = sub nsw i32 %17, %21
  store i32 %22, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %23 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %25 = mul nsw i32 %23, %24
  %26 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %27 = icmp eq i32 %25, %26
  br i1 %27, label %28, label %31

28:                                               ; preds = %16
  %29 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %30 = sitofp i32 %29 to float
  store float %30, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %46

31:                                               ; preds = %16
  %32 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %34 = mul nsw i32 %32, %33
  %35 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %36 = icmp slt i32 %34, %35
  br i1 %36, label %37, label %42

37:                                               ; preds = %31
  %38 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %39 = add nsw i32 %38, 1
  store i32 %39, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %41 = sitofp i32 %40 to float
  store float %41, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %45

42:                                               ; preds = %31
  %43 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %44 = sub nsw i32 %43, 1
  store i32 %44, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %45

45:                                               ; preds = %42, %37
  br label %12, !llvm.loop !11

46:                                               ; preds = %28, %12
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store float 0x3FB99999A0000000, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %47

47:                                               ; preds = %70, %46
  %48 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %49 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %50 = icmp slt i32 %48, %49
  br i1 %50, label %52, label %51

51:                                               ; preds = %47
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %73

52:                                               ; preds = %47
  br label %53

53:                                               ; preds = %60, %52
  %54 = load float, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %55 = load float, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %56 = fmul float %54, %55
  %57 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %58 = sitofp i32 %57 to float
  %59 = fcmp ole float %56, %58
  br i1 %59, label %60, label %64

60:                                               ; preds = %53
  %61 = load float, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %62 = load float, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %63 = fadd float %62, %61
  store float %63, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %53, !llvm.loop !13

64:                                               ; preds = %53
  %65 = load float, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %66 = load float, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %67 = fsub float %65, %66
  store float %67, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %68 = load float, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %69 = fdiv float %68, 1.000000e+01
  store float %69, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %70

70:                                               ; preds = %64
  %71 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %72 = add nsw i32 %71, 1
  store i32 %72, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %47, !llvm.loop !14

73:                                               ; preds = %51
  %74 = load float, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  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 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  ret float %74
}

; 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"float", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !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 willreturn memory(none) uwtable
define dso_local noundef float @_Z10squareRootii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %.not36 = icmp slt i32 %0, 0
  br i1 %.not36, label %.loopexit, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %2, %9
  %.02839 = phi float [ %.1, %9 ], [ undef, %2 ]
  %.02938 = phi i32 [ %.130, %9 ], [ 0, %2 ]
  %.03137 = phi i32 [ %.132, %9 ], [ %0, %2 ]
  %3 = sub nsw i32 %.03137, %.02938
  %.neg = sdiv i32 %3, -2
  %4 = add i32 %.neg, %.03137
  %5 = mul nsw i32 %4, %4
  %6 = icmp eq i32 %5, %0
  br i1 %6, label %7, label %9

7:                                                ; preds = %.lr.ph
  %8 = sitofp i32 %4 to float
  br label %.loopexit

9:                                                ; preds = %.lr.ph
  %10 = icmp slt i32 %5, %0
  %11 = add nsw i32 %4, 1
  %12 = sitofp i32 %4 to float
  %13 = add nsw i32 %4, -1
  %.132 = select i1 %10, i32 %.03137, i32 %13
  %.130 = select i1 %10, i32 %11, i32 %.02938
  %.1 = select i1 %10, float %12, float %.02839
  %.not = icmp sgt i32 %.130, %.132
  br i1 %.not, label %.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !5

.loopexit:                                        ; preds = %9, %2, %7
  %.2 = phi float [ %8, %7 ], [ undef, %2 ], [ %.1, %9 ]
  %14 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %14, label %.preheader.lr.ph, label %._crit_edge46

.preheader.lr.ph:                                 ; preds = %.loopexit
  %15 = sitofp i32 %0 to float
  %xtraiter = and i32 %1, 1
  %16 = icmp eq i32 %1, 1
  br i1 %16, label %._crit_edge46.loopexit.unr-lcssa, label %.preheader.lr.ph.new

.preheader.lr.ph.new:                             ; preds = %.preheader.lr.ph
  %unroll_iter = and i32 %1, 2147483646
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %._crit_edge.1, %.preheader.lr.ph.new
  %.02744 = phi float [ 0x3FB99999A0000000, %.preheader.lr.ph.new ], [ %36, %._crit_edge.1 ]
  %.343 = phi float [ %.2, %.preheader.lr.ph.new ], [ %35, %._crit_edge.1 ]
  %niter = phi i32 [ 0, %.preheader.lr.ph.new ], [ %niter.next.1, %._crit_edge.1 ]
  %17 = fmul float %.343, %.343
  %18 = fcmp ugt float %17, %15
  br i1 %18, label %._crit_edge, label %.lr.ph41

._crit_edge46.loopexit.unr-lcssa:                 ; preds = %._crit_edge.1, %.preheader.lr.ph
  %.lcssa57.ph = phi float [ poison, %.preheader.lr.ph ], [ %35, %._crit_edge.1 ]
  %.02744.unr = phi float [ 0x3FB99999A0000000, %.preheader.lr.ph ], [ %36, %._crit_edge.1 ]
  %.343.unr = phi float [ %.2, %.preheader.lr.ph ], [ %35, %._crit_edge.1 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i32 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge46, label %.preheader.epil

.preheader.epil:                                  ; preds = %._crit_edge46.loopexit.unr-lcssa
  %19 = fmul float %.343.unr, %.343.unr
  %20 = fcmp ugt float %19, %15
  br i1 %20, label %._crit_edge.epil, label %.lr.ph41.epil

.lr.ph41.epil:                                    ; preds = %.preheader.epil, %.lr.ph41.epil
  %.440.epil = phi float [ %21, %.lr.ph41.epil ], [ %.343.unr, %.preheader.epil ]
  %21 = fadd float %.02744.unr, %.440.epil
  %22 = fmul float %21, %21
  %23 = fcmp ugt float %22, %15
  br i1 %23, label %._crit_edge.epil, label %.lr.ph41.epil, !llvm.loop !7

._crit_edge.epil:                                 ; preds = %.lr.ph41.epil, %.preheader.epil
  %.4.lcssa.epil = phi float [ %.343.unr, %.preheader.epil ], [ %21, %.lr.ph41.epil ]
  %24 = fsub float %.4.lcssa.epil, %.02744.unr
  br label %._crit_edge46

._crit_edge46:                                    ; preds = %._crit_edge.epil, %._crit_edge46.loopexit.unr-lcssa, %.loopexit
  %.3.lcssa = phi float [ %.2, %.loopexit ], [ %.lcssa57.ph, %._crit_edge46.loopexit.unr-lcssa ], [ %24, %._crit_edge.epil ]
  ret float %.3.lcssa

.lr.ph41:                                         ; preds = %.preheader, %.lr.ph41
  %.440 = phi float [ %25, %.lr.ph41 ], [ %.343, %.preheader ]
  %25 = fadd float %.02744, %.440
  %26 = fmul float %25, %25
  %27 = fcmp ugt float %26, %15
  br i1 %27, label %._crit_edge, label %.lr.ph41, !llvm.loop !7

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph41, %.preheader
  %.4.lcssa = phi float [ %.343, %.preheader ], [ %25, %.lr.ph41 ]
  %28 = fsub float %.4.lcssa, %.02744
  %29 = fdiv float %.02744, 1.000000e+01
  %30 = fmul float %28, %28
  %31 = fcmp ugt float %30, %15
  br i1 %31, label %._crit_edge.1, label %.lr.ph41.1

.lr.ph41.1:                                       ; preds = %._crit_edge, %.lr.ph41.1
  %.440.1 = phi float [ %32, %.lr.ph41.1 ], [ %28, %._crit_edge ]
  %32 = fadd float %29, %.440.1
  %33 = fmul float %32, %32
  %34 = fcmp ugt float %33, %15
  br i1 %34, label %._crit_edge.1, label %.lr.ph41.1, !llvm.loop !7

._crit_edge.1:                                    ; preds = %.lr.ph41.1, %._crit_edge
  %.4.lcssa.1 = phi float [ %28, %._crit_edge ], [ %32, %.lr.ph41.1 ]
  %35 = fsub float %.4.lcssa.1, %29
  %36 = fdiv float %29, 1.000000e+01
  %niter.next.1 = add i32 %niter, 2
  %niter.ncmp.1 = icmp eq i32 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1, label %._crit_edge46.loopexit.unr-lcssa, label %.preheader, !llvm.loop !8
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(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" }

!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 = distinct !{!7, !6}
!8 = distinct !{!8, !6}


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