; LLVM IR from ahampriyanshu/algo-ds-101 :: Algorithms/Sorting/Quick_Sort (quicksort)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @partition(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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %12 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %12, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %12, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %13 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %13, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %14

14:                                               ; preds = %143, %3
  %15 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %16 = icmp ne i32 %15, 1
  br i1 %16, label %17, label %144

17:                                               ; preds = %14
  br label %18

18:                                               ; preds = %36, %17
  %19 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %20 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %21 = sext i32 %20 to i64
  %22 = getelementptr inbounds i32, ptr %19, i64 %21
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !9
  %24 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp sle i32 %23, %28
  br i1 %29, label %30, label %34

30:                                               ; preds = %18
  %31 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp ne i32 %31, %32
  br label %34

34:                                               ; preds = %30, %18
  %35 = phi i1 [ false, %18 ], [ %33, %30 ]
  br i1 %35, label %36, label %39

36:                                               ; preds = %34
  %37 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %38 = add nsw i32 %37, -1
  store i32 %38, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %18, !llvm.loop !11

39:                                               ; preds = %34
  %40 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %41 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %42 = icmp eq i32 %40, %41
  br i1 %42, label %43, label %44

43:                                               ; preds = %39
  store i32 1, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %78

44:                                               ; preds = %39
  %45 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %10, 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 %4, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  %55 = icmp sgt i32 %49, %54
  br i1 %55, label %56, label %77

56:                                               ; preds = %44
  %57 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %58 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %59 = sext i32 %58 to i64
  %60 = getelementptr inbounds i32, ptr %57, i64 %59
  %61 = load i32, ptr %60, align 4, !tbaa !9
  store i32 %61, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %62 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %63 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds i32, ptr %62, i64 %64
  %66 = load i32, ptr %65, align 4, !tbaa !9
  %67 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %69 = sext i32 %68 to i64
  %70 = getelementptr inbounds i32, ptr %67, i64 %69
  store i32 %66, ptr %70, align 4, !tbaa !9
  %71 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %72 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %74 = sext i32 %73 to i64
  %75 = getelementptr inbounds i32, ptr %72, i64 %74
  store i32 %71, ptr %75, align 4, !tbaa !9
  %76 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %76, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %77

77:                                               ; preds = %56, %44
  br label %78

78:                                               ; preds = %77, %43
  %79 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %80 = icmp ne i32 %79, 1
  br i1 %80, label %81, label %143

81:                                               ; preds = %78
  br label %82

82:                                               ; preds = %100, %81
  %83 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %84 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %85 = sext i32 %84 to i64
  %86 = getelementptr inbounds i32, ptr %83, i64 %85
  %87 = load i32, ptr %86, align 4, !tbaa !9
  %88 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %89 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = getelementptr inbounds i32, ptr %88, i64 %90
  %92 = load i32, ptr %91, align 4, !tbaa !9
  %93 = icmp sge i32 %87, %92
  br i1 %93, label %94, label %98

94:                                               ; preds = %82
  %95 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %96 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %97 = icmp ne i32 %95, %96
  br label %98

98:                                               ; preds = %94, %82
  %99 = phi i1 [ false, %82 ], [ %97, %94 ]
  br i1 %99, label %100, label %103

100:                                              ; preds = %98
  %101 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %102 = add nsw i32 %101, 1
  store i32 %102, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %82, !llvm.loop !13

103:                                              ; preds = %98
  %104 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %105 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %106 = icmp eq i32 %104, %105
  br i1 %106, label %107, label %108

107:                                              ; preds = %103
  store i32 1, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %142

108:                                              ; preds = %103
  %109 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %110 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %111 = sext i32 %110 to i64
  %112 = getelementptr inbounds i32, ptr %109, i64 %111
  %113 = load i32, ptr %112, align 4, !tbaa !9
  %114 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %115 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %116 = sext i32 %115 to i64
  %117 = getelementptr inbounds i32, ptr %114, i64 %116
  %118 = load i32, ptr %117, align 4, !tbaa !9
  %119 = icmp slt i32 %113, %118
  br i1 %119, label %120, label %141

120:                                              ; preds = %108
  %121 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %122 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %123 = sext i32 %122 to i64
  %124 = getelementptr inbounds i32, ptr %121, i64 %123
  %125 = load i32, ptr %124, align 4, !tbaa !9
  store i32 %125, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %126 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %127 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %128 = sext i32 %127 to i64
  %129 = getelementptr inbounds i32, ptr %126, i64 %128
  %130 = load i32, ptr %129, align 4, !tbaa !9
  %131 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %132 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %133 = sext i32 %132 to i64
  %134 = getelementptr inbounds i32, ptr %131, i64 %133
  store i32 %130, ptr %134, align 4, !tbaa !9
  %135 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %136 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %137 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %138 = sext i32 %137 to i64
  %139 = getelementptr inbounds i32, ptr %136, i64 %138
  store i32 %135, ptr %139, align 4, !tbaa !9
  %140 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %140, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %141

141:                                              ; preds = %120, %108
  br label %142

142:                                              ; preds = %141, %107
  br label %143

143:                                              ; preds = %142, %78
  br label %14, !llvm.loop !14

144:                                              ; preds = %14
  %145 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  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
  ret i32 %145
}

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 = !{!"int", !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: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local i32 @partition(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.backedge, %3
  %.05079 = phi i32 [ %1, %3 ], [ %.05079.be, %.preheader.backedge ]
  %.05378 = phi i32 [ %2, %3 ], [ %16, %.preheader.backedge ]
  %.05577 = phi i32 [ %1, %3 ], [ %33, %.preheader.backedge ]
  %4 = sext i32 %.05079 to i64
  %5 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %4
  %6 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %7 = sext i32 %.05378 to i64
  br label %8

8:                                                ; preds = %8, %.preheader
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %8 ], [ %7, %.preheader ]
  %9 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %11 = icmp sle i32 %6, %10
  %12 = icmp ne i64 %indvars.iv, %4
  %13 = and i1 %11, %12
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  br i1 %13, label %8, label %14, !llvm.loop !9

14:                                               ; preds = %8
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %16 = trunc nsw i64 %indvars.iv to i32
  %17 = icmp eq i32 %.05079, %16
  br i1 %17, label %.thread.thread, label %18

18:                                               ; preds = %14
  %19 = icmp sgt i32 %6, %10
  br i1 %19, label %20, label %21

20:                                               ; preds = %18
  store i32 %10, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store i32 %6, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %sext = shl i64 %indvars.iv, 32
  %.pre = ashr exact i64 %sext, 32
  %.phi.trans.insert = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %.pre
  %.pre89 = load i32, ptr %.phi.trans.insert, align 4, !tbaa !5
  br label %21

21:                                               ; preds = %18, %20
  %22 = phi i32 [ %6, %18 ], [ %.pre89, %20 ]
  %.pre-phi = phi i64 [ %4, %18 ], [ %.pre, %20 ]
  %.151 = phi i32 [ %.05079, %18 ], [ %16, %20 ]
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %.pre-phi
  %24 = sext i32 %.05577 to i64
  br label %25

25:                                               ; preds = %25, %21
  %indvars.iv85 = phi i64 [ %indvars.iv.next86, %25 ], [ %24, %21 ]
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv85
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  %28 = icmp sge i32 %22, %27
  %29 = icmp ne i64 %indvars.iv85, %.pre-phi
  %30 = and i1 %28, %29
  %indvars.iv.next86 = add nsw i64 %indvars.iv85, 1
  br i1 %30, label %25, label %31, !llvm.loop !11

31:                                               ; preds = %25
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv85
  %33 = trunc nsw i64 %indvars.iv85 to i32
  %34 = icmp eq i32 %.151, %33
  br i1 %34, label %.thread.thread, label %35

35:                                               ; preds = %31
  %36 = icmp slt i32 %22, %27
  br i1 %36, label %37, label %.preheader.backedge

37:                                               ; preds = %35
  store i32 %27, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  store i32 %22, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  br label %.preheader.backedge

.preheader.backedge:                              ; preds = %37, %35
  %.05079.be = phi i32 [ %33, %37 ], [ %.151, %35 ]
  br label %.preheader, !llvm.loop !12

.thread.thread:                                   ; preds = %14, %31
  %.25294 = phi i32 [ %.05079, %14 ], [ %.151, %31 ]
  ret i32 %.25294
}

attributes #0 = { 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/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}


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