; LLVM IR from Lakhankumawat/LearnCPP :: S-SortingAlgorithms/MergeSort.ll (Z5MergePiiii)

; 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 void @_Z5MergePiiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #0 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %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
  %12 = alloca ptr, align 8
  %13 = alloca i64, align 8
  %14 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %15 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %17 = sub nsw i32 %15, %16
  %18 = add nsw i32 %17, 1
  %19 = zext i32 %18 to i64
  %20 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %20, ptr %12, align 8
  %21 = alloca i32, i64 %19, align 16
  store i64 %19, ptr %13, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %22 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %23 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %24 = sub nsw i32 %22, %23
  %25 = add nsw i32 %24, 1
  store i32 %25, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %26 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %26, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %27 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %28 = add nsw i32 %27, 1
  store i32 %28, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %29

29:                                               ; preds = %73, %4
  %30 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %31 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %32 = icmp sle i32 %30, %31
  br i1 %32, label %33, label %37

33:                                               ; preds = %29
  %34 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %35 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %36 = icmp sle i32 %34, %35
  br label %37

37:                                               ; preds = %33, %29
  %38 = phi i1 [ false, %29 ], [ %36, %33 ]
  br i1 %38, label %39, label %74

39:                                               ; preds = %37
  %40 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %40, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  %45 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %11, 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 = icmp sle i32 %44, %49
  br i1 %50, label %51, label %62

51:                                               ; preds = %39
  %52 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %54 = add nsw i32 %53, 1
  store i32 %54, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %55 = sext i32 %53 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %52, i64 %55
  %57 = load i32, ptr %56, align 4, !tbaa !9
  %58 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %59 = add nsw i32 %58, 1
  store i32 %59, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %60 = sext i32 %58 to i64
  %61 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %60
  store i32 %57, ptr %61, align 4, !tbaa !9
  br label %73

62:                                               ; preds = %39
  %63 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %64 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %65 = add nsw i32 %64, 1
  store i32 %65, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %66 = sext i32 %64 to i64
  %67 = getelementptr inbounds i32, ptr %63, i64 %66
  %68 = load i32, ptr %67, align 4, !tbaa !9
  %69 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %70 = add nsw i32 %69, 1
  store i32 %70, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %71 = sext i32 %69 to i64
  %72 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %71
  store i32 %68, ptr %72, align 4, !tbaa !9
  br label %73

73:                                               ; preds = %62, %51
  br label %29, !llvm.loop !11

74:                                               ; preds = %37
  br label %75

75:                                               ; preds = %79, %74
  %76 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %77 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %78 = icmp sle i32 %76, %77
  br i1 %78, label %79, label %90

79:                                               ; preds = %75
  %80 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %82 = add nsw i32 %81, 1
  store i32 %82, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %83 = sext i32 %81 to i64
  %84 = getelementptr inbounds i32, ptr %80, i64 %83
  %85 = load i32, ptr %84, align 4, !tbaa !9
  %86 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %87 = add nsw i32 %86, 1
  store i32 %87, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %88 = sext i32 %86 to i64
  %89 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %88
  store i32 %85, ptr %89, align 4, !tbaa !9
  br label %75, !llvm.loop !13

90:                                               ; preds = %75
  br label %91

91:                                               ; preds = %95, %90
  %92 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %93 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %94 = icmp sle i32 %92, %93
  br i1 %94, label %95, label %106

95:                                               ; preds = %91
  %96 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %97 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %98 = add nsw i32 %97, 1
  store i32 %98, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %99 = sext i32 %97 to i64
  %100 = getelementptr inbounds i32, ptr %96, i64 %99
  %101 = load i32, ptr %100, align 4, !tbaa !9
  %102 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %103 = add nsw i32 %102, 1
  store i32 %103, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %104 = sext i32 %102 to i64
  %105 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %104
  store i32 %101, ptr %105, align 4, !tbaa !9
  br label %91, !llvm.loop !14

106:                                              ; preds = %91
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %107 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %107, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %108

108:                                              ; preds = %112, %106
  %109 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %110 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %111 = icmp slt i32 %109, %110
  br i1 %111, label %112, label %123

112:                                              ; preds = %108
  %113 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %114 = add nsw i32 %113, 1
  store i32 %114, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %115 = sext i32 %113 to i64
  %116 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %115
  %117 = load i32, ptr %116, align 4, !tbaa !9
  %118 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %119 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %120 = add nsw i32 %119, 1
  store i32 %120, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %121 = sext i32 %119 to i64
  %122 = getelementptr inbounds i32, ptr %118, i64 %121
  store i32 %117, ptr %122, align 4, !tbaa !9
  br label %108, !llvm.loop !15

123:                                              ; preds = %108
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %124 = load ptr, ptr %12, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %124)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  ret void
}

; 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
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #2

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 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn }
attributes #3 = { 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"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}
!15 = distinct !{!15, !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 memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @_Z5MergePiiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = sub nsw i32 %3, %1
  %6 = add nsw i32 %5, 1
  %7 = zext i32 %6 to i64
  %8 = alloca i32, i64 %7, align 16
  %9 = add i32 %2, 1
  %10 = icmp sle i32 %1, %2
  %11 = icmp slt i32 %2, %3
  %12 = and i1 %10, %11
  br i1 %12, label %.lr.ph, label %.preheader49

.preheader49.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %13 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader49

.preheader49:                                     ; preds = %.preheader49.loopexit, %4
  %.040.lcssa = phi i32 [ %9, %4 ], [ %.141, %.preheader49.loopexit ]
  %.036.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.137, %.preheader49.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ 0, %4 ], [ %13, %.preheader49.loopexit ]
  %.not55 = icmp sgt i32 %.036.lcssa, %2
  br i1 %.not55, label %.preheader48, label %.lr.ph58.preheader

.lr.ph58.preheader:                               ; preds = %.preheader49
  %14 = zext i32 %.0.lcssa to i64
  %15 = shl nuw nsw i64 %14, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %8, i64 %15
  %16 = sext i32 %.036.lcssa to i64
  %17 = shl nsw i64 %16, 2
  %scevgep69 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %17
  %18 = sub i32 %2, %.036.lcssa
  %19 = zext i32 %18 to i64
  %20 = shl nuw nsw i64 %19, 2
  %21 = add nuw nsw i64 %20, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep69, i64 %21, i1 false), !tbaa !5
  %22 = add i32 %.0.lcssa, %18
  %23 = add i32 %22, 1
  br label %.preheader48

.lr.ph:                                           ; preds = %4, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %4 ]
  %.03651 = phi i32 [ %.137, %.lr.ph ], [ %1, %4 ]
  %.04050 = phi i32 [ %.141, %.lr.ph ], [ %9, %4 ]
  %24 = sext i32 %.03651 to i64
  %25 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = sext i32 %.04050 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %.not47 = icmp sgt i32 %26, %29
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %26, i32 %29)
  %30 = zext i1 %.not47 to i32
  %.141 = add nsw i32 %.04050, %30
  %not..not47 = xor i1 %.not47, true
  %31 = zext i1 %not..not47 to i32
  %.137 = add nsw i32 %.03651, %31
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %8, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %32, align 4
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %33 = icmp sle i32 %.137, %2
  %34 = icmp sle i32 %.141, %3
  %35 = select i1 %33, i1 %34, i1 false
  br i1 %35, label %.lr.ph, label %.preheader49.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader48:                                     ; preds = %.lr.ph58.preheader, %.preheader49
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.0.lcssa, %.preheader49 ], [ %23, %.lr.ph58.preheader ]
  %.not4560 = icmp sgt i32 %.040.lcssa, %3
  br i1 %.not4560, label %.preheader, label %.lr.ph63.preheader

.lr.ph63.preheader:                               ; preds = %.preheader48
  %36 = zext i32 %.2.lcssa to i64
  %37 = shl nuw nsw i64 %36, 2
  %scevgep77 = getelementptr i8, ptr %8, i64 %37
  %38 = sext i32 %.040.lcssa to i64
  %39 = shl nsw i64 %38, 2
  %scevgep78 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %39
  %40 = sub i32 %3, %.040.lcssa
  %41 = zext i32 %40 to i64
  %42 = shl nuw nsw i64 %41, 2
  %43 = add nuw nsw i64 %42, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep77, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep78, i64 %43, i1 false), !tbaa !5
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph63.preheader, %.preheader48
  %.not4664 = icmp slt i32 %5, 0
  br i1 %.not4664, label %._crit_edge, label %.lr.ph67.preheader

.lr.ph67.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %44 = sext i32 %1 to i64
  %45 = shl nsw i64 %44, 2
  %scevgep86 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %45
  %46 = add i32 %3, 1
  %47 = sub i32 %46, %1
  %48 = zext i32 %47 to i64
  %49 = shl nuw nsw i64 %48, 2
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 4 %scevgep86, ptr nonnull align 16 %8, i64 %49, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph67.preheader, %.preheader
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smin.i32(i32, i32) #2

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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { 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, !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,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass