; LLVM IR from 6leetcode/6leetcode :: questions/Algorithms/0046. Permutations (Solution)

; 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"

@_index = external dso_local global i32, align 4
@ans = external dso_local global ptr, align 8

; 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
declare dso_local void @swap(ptr noundef, ptr noundef) #1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @perm(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
  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
  %9 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %10 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %11 = sub nsw i32 %10, 1
  %12 = icmp eq i32 %9, %11
  br i1 %12, label %13, label %39

13:                                               ; preds = %3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %14

14:                                               ; preds = %33, %13
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %17 = icmp slt i32 %15, %16
  br i1 %17, label %19, label %18

18:                                               ; preds = %14
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %36

19:                                               ; preds = %14
  %20 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %21 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %20, i64 %22
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !9
  %25 = load ptr, ptr @ans, align 8, !tbaa !5
  %26 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds ptr, ptr %25, i64 %27
  %29 = load ptr, ptr %28, align 8, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %31 = sext i32 %30 to i64
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %29, i64 %31
  store i32 %24, ptr %32, align 4, !tbaa !9
  br label %33

33:                                               ; preds = %19
  %34 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %35 = add nsw i32 %34, 1
  store i32 %35, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %14, !llvm.loop !11

36:                                               ; preds = %18
  %37 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %38 = add nsw i32 %37, 1
  store i32 %38, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  br label %71

39:                                               ; preds = %3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %40 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %40, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %41

41:                                               ; preds = %67, %39
  %42 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %43 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %44 = icmp slt i32 %42, %43
  br i1 %44, label %46, label %45

45:                                               ; preds = %41
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  br label %70

46:                                               ; preds = %41
  %47 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %47, i64 %49
  %51 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i32, ptr %51, i64 %53
  call void @swap(ptr noundef %50, ptr noundef %54)
  %55 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %56 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %57 = add nsw i32 %56, 1
  %58 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @perm(ptr noundef %55, i32 noundef %57, i32 noundef %58)
  %59 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %60 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %61 = sext i32 %60 to i64
  %62 = getelementptr inbounds i32, ptr %59, i64 %61
  %63 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %64 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds i32, ptr %63, i64 %65
  call void @swap(ptr noundef %62, ptr noundef %66)
  br label %67

67:                                               ; preds = %46
  %68 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %69 = add nsw i32 %68, 1
  store i32 %69, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %41, !llvm.loop !13

70:                                               ; preds = %45
  br label %71

71:                                               ; preds = %70, %36
  ret void
}

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}


; 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"

@_index = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@ans = external dso_local local_unnamed_addr global ptr, align 8

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local void @swap(ptr noundef, ptr noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @perm(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = add nsw i32 %2, -1
  %5 = icmp eq i32 %4, %1
  br i1 %5, label %.preheader, label %.preheader25

.preheader25:                                     ; preds = %3
  %6 = icmp slt i32 %1, %2
  br i1 %6, label %.lr.ph, label %.loopexit

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader25
  %7 = sext i32 %1 to i64
  %8 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %7
  %9 = add nsw i32 %1, 1
  br label %51

.preheader:                                       ; preds = %3
  %10 = icmp sgt i32 %2, 0
  br i1 %10, label %.lr.ph28, label %._crit_edge

.lr.ph28:                                         ; preds = %.preheader
  %11 = load ptr, ptr @ans, align 8, !tbaa !5
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %2 to i64
  %xtraiter = and i64 %wide.trip.count, 3
  %12 = icmp ult i32 %2, 4
  br i1 %12, label %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph28.new

.lr.ph28.new:                                     ; preds = %.lr.ph28
  %unroll_iter = and i64 %wide.trip.count, 2147483644
  br label %22

._crit_edge.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %22, %.lr.ph28
  %indvars.iv30.unr = phi i64 [ 0, %.lr.ph28 ], [ %indvars.iv.next31.3, %22 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge, label %.epil.preheader

.epil.preheader:                                  ; preds = %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, %.epil.preheader
  %indvars.iv30.epil = phi i64 [ %indvars.iv.next31.epil, %.epil.preheader ], [ %indvars.iv30.unr, %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa ]
  %epil.iter = phi i64 [ %epil.iter.next, %.epil.preheader ], [ 0, %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa ]
  %13 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv30.epil
  %14 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %15 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %16 = sext i32 %15 to i64
  %17 = getelementptr inbounds ptr, ptr %11, i64 %16
  %18 = load ptr, ptr %17, align 8, !tbaa !5
  %19 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %indvars.iv30.epil
  store i32 %14, ptr %19, align 4, !tbaa !9
  %indvars.iv.next31.epil = add nuw nsw i64 %indvars.iv30.epil, 1
  %epil.iter.next = add i64 %epil.iter, 1
  %epil.iter.cmp.not = icmp eq i64 %epil.iter.next, %xtraiter
  br i1 %epil.iter.cmp.not, label %._crit_edge, label %.epil.preheader, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, %.epil.preheader, %.preheader
  %20 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %21 = add nsw i32 %20, 1
  store i32 %21, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  br label %.loopexit

22:                                               ; preds = %22, %.lr.ph28.new
  %indvars.iv30 = phi i64 [ 0, %.lr.ph28.new ], [ %indvars.iv.next31.3, %22 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph28.new ], [ %niter.next.3, %22 ]
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv30
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !9
  %25 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds ptr, ptr %11, i64 %26
  %28 = load ptr, ptr %27, align 8, !tbaa !5
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %28, i64 %indvars.iv30
  store i32 %24, ptr %29, align 4, !tbaa !9
  %indvars.iv.next31 = or disjoint i64 %indvars.iv30, 1
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next31
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds ptr, ptr %11, i64 %33
  %35 = load ptr, ptr %34, align 8, !tbaa !5
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %35, i64 %indvars.iv.next31
  store i32 %31, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  %indvars.iv.next31.1 = or disjoint i64 %indvars.iv30, 2
  %37 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next31.1
  %38 = load i32, ptr %37, align 4, !tbaa !9
  %39 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds ptr, ptr %11, i64 %40
  %42 = load ptr, ptr %41, align 8, !tbaa !5
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %indvars.iv.next31.1
  store i32 %38, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  %indvars.iv.next31.2 = or disjoint i64 %indvars.iv30, 3
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next31.2
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !9
  %46 = load i32, ptr @_index, align 4, !tbaa !9
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds ptr, ptr %11, i64 %47
  %49 = load ptr, ptr %48, align 8, !tbaa !5
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %49, i64 %indvars.iv.next31.2
  store i32 %45, ptr %50, align 4, !tbaa !9
  %indvars.iv.next31.3 = add nuw nsw i64 %indvars.iv30, 4
  %niter.next.3 = add i64 %niter, 4
  %niter.ncmp.3 = icmp eq i64 %niter.next.3, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.3, label %._crit_edge.loopexit.unr-lcssa, label %22, !llvm.loop !13

51:                                               ; preds = %.lr.ph, %51
  %indvars.iv = phi i64 [ %7, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %51 ]
  %52 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  tail call void @swap(ptr noundef %8, ptr noundef %52)
  tail call void @perm(ptr noundef %0, i32 noundef %9, i32 noundef %2)
  tail call void @swap(ptr noundef %8, ptr noundef %52)
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next to i32
  %exitcond.not = icmp eq i32 %lftr.wideiv, %2
  br i1 %exitcond.not, label %.loopexit, label %51, !llvm.loop !15

.loopexit:                                        ; preds = %51, %.preheader25, %._crit_edge
  ret void
}

attributes #0 = { 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" }

!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.unroll.disable"}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = distinct !{!15, !14}


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