; LLVM IR from Lakhankumawat/LearnCPP :: R-Recursion/InversionCount.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 noundef i32 @_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 [10000 x i32], align 16
  %13 = alloca i32, align 4
  %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) #2
  %15 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %15, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %16 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %17 = add nsw i32 %16, 1
  store i32 %17, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %18 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %18, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40000, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #2
  store i32 0, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %19

19:                                               ; preds = %69, %4
  %20 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %22 = icmp sle i32 %20, %21
  br i1 %22, label %23, label %27

23:                                               ; preds = %19
  %24 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %25 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %26 = icmp sle i32 %24, %25
  br label %27

27:                                               ; preds = %23, %19
  %28 = phi i1 [ false, %19 ], [ %26, %23 ]
  br i1 %28, label %29, label %70

29:                                               ; preds = %27
  %30 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %32
  %34 = load i32, ptr %33, align 4, !tbaa !9
  %35 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %35, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !9
  %40 = icmp sle i32 %34, %39
  br i1 %40, label %41, label %52

41:                                               ; preds = %29
  %42 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %44 = add nsw i32 %43, 1
  store i32 %44, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %45 = sext i32 %43 to i64
  %46 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %45
  %47 = load i32, ptr %46, align 4, !tbaa !9
  %48 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %49 = add nsw i32 %48, 1
  store i32 %49, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %50 = sext i32 %48 to i64
  %51 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %50
  store i32 %47, ptr %51, align 4, !tbaa !9
  br label %69

52:                                               ; preds = %29
  %53 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %54 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %55 = add nsw i32 %54, 1
  store i32 %55, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %56 = sext i32 %54 to i64
  %57 = getelementptr inbounds i32, ptr %53, i64 %56
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !9
  %59 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %60 = add nsw i32 %59, 1
  store i32 %60, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %61 = sext i32 %59 to i64
  %62 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %61
  store i32 %58, ptr %62, align 4, !tbaa !9
  %63 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %64 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %65 = sub nsw i32 %63, %64
  %66 = add nsw i32 %65, 1
  %67 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %68 = add nsw i32 %67, %66
  store i32 %68, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %69

69:                                               ; preds = %52, %41
  br label %19, !llvm.loop !11

70:                                               ; preds = %27
  br label %71

71:                                               ; preds = %75, %70
  %72 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %73 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %74 = icmp sle i32 %72, %73
  br i1 %74, label %75, label %86

75:                                               ; preds = %71
  %76 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %77 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %78 = add nsw i32 %77, 1
  store i32 %78, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %79 = sext i32 %77 to i64
  %80 = getelementptr inbounds i32, ptr %76, i64 %79
  %81 = load i32, ptr %80, align 4, !tbaa !9
  %82 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %83 = add nsw i32 %82, 1
  store i32 %83, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %84 = sext i32 %82 to i64
  %85 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %84
  store i32 %81, ptr %85, align 4, !tbaa !9
  br label %71, !llvm.loop !13

86:                                               ; preds = %71
  br label %87

87:                                               ; preds = %91, %86
  %88 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %89 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %90 = icmp sle i32 %88, %89
  br i1 %90, label %91, label %102

91:                                               ; preds = %87
  %92 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %93 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %94 = add nsw i32 %93, 1
  store i32 %94, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %95 = sext i32 %93 to i64
  %96 = getelementptr inbounds i32, ptr %92, i64 %95
  %97 = load i32, ptr %96, align 4, !tbaa !9
  %98 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %99 = add nsw i32 %98, 1
  store i32 %99, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %100 = sext i32 %98 to i64
  %101 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %100
  store i32 %97, ptr %101, align 4, !tbaa !9
  br label %87, !llvm.loop !14

102:                                              ; preds = %87
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #2
  %103 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %103, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %104

104:                                              ; preds = %118, %102
  %105 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %106 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %107 = icmp sle i32 %105, %106
  br i1 %107, label %109, label %108

108:                                              ; preds = %104
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #2
  br label %121

109:                                              ; preds = %104
  %110 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %111 = sext i32 %110 to i64
  %112 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %12, i64 0, i64 %111
  %113 = load i32, ptr %112, align 4, !tbaa !9
  %114 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %115 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %116 = sext i32 %115 to i64
  %117 = getelementptr inbounds i32, ptr %114, i64 %116
  store i32 %113, ptr %117, align 4, !tbaa !9
  br label %118

118:                                              ; preds = %109
  %119 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %120 = add nsw i32 %119, 1
  store i32 %120, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %104, !llvm.loop !15

121:                                              ; preds = %108
  unreachable
}

; 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 = !{!"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 noreturn nosync nounwind memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: write) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z5MergePiiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = alloca [10000 x i32], align 16
  %6 = add i32 %2, 1
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40000, ptr nonnull %5) #5
  %7 = icmp sle i32 %1, %2
  %8 = icmp slt i32 %2, %3
  %9 = and i1 %7, %8
  br i1 %9, label %.lr.ph, label %.preheader52

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %10 = sext i32 %1 to i64
  br label %22

.preheader52.loopexit:                            ; preds = %22
  %11 = trunc nsw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader52

.preheader52:                                     ; preds = %.preheader52.loopexit, %4
  %.042.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.143, %.preheader52.loopexit ]
  %.039.lcssa = phi i32 [ %6, %4 ], [ %.140, %.preheader52.loopexit ]
  %.037.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %11, %.preheader52.loopexit ]
  %.not59 = icmp sgt i32 %.042.lcssa, %2
  br i1 %.not59, label %.preheader51, label %.lr.ph62.preheader

.lr.ph62.preheader:                               ; preds = %.preheader52
  %12 = sext i32 %.037.lcssa to i64
  %13 = shl nsw i64 %12, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %5, i64 %13
  %14 = sext i32 %.042.lcssa to i64
  %15 = shl nsw i64 %14, 2
  %scevgep69 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %15
  %16 = sub i32 %2, %.042.lcssa
  %17 = zext i32 %16 to i64
  %18 = shl nuw nsw i64 %17, 2
  %19 = add nuw nsw i64 %18, 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 %19, i1 false), !tbaa !5
  %20 = add i32 %.037.lcssa, %16
  %21 = add i32 %20, 1
  br label %.preheader51

22:                                               ; preds = %.lr.ph, %22
  %indvars.iv = phi i64 [ %10, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %22 ]
  %.03954 = phi i32 [ %6, %.lr.ph ], [ %.140, %22 ]
  %.04253 = phi i32 [ %1, %.lr.ph ], [ %.143, %22 ]
  %23 = sext i32 %.04253 to i64
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %23
  %25 = load i32, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %26 = sext i32 %.03954 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  %.not50 = icmp sle i32 %25, %28
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %25, i32 %28)
  %29 = zext i1 %.not50 to i32
  %.143 = add nsw i32 %.04253, %29
  %not..not50 = xor i1 %.not50, true
  %30 = zext i1 %not..not50 to i32
  %.140 = add nsw i32 %.03954, %30
  %31 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %5, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %31, align 4
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %32 = icmp sle i32 %.143, %2
  %33 = icmp sle i32 %.140, %3
  %34 = select i1 %32, i1 %33, i1 false
  br i1 %34, label %22, label %.preheader52.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader51:                                     ; preds = %.lr.ph62.preheader, %.preheader52
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.037.lcssa, %.preheader52 ], [ %21, %.lr.ph62.preheader ]
  %.not4964 = icmp sgt i32 %.039.lcssa, %3
  br i1 %.not4964, label %.preheader, label %.lr.ph67.preheader

.lr.ph67.preheader:                               ; preds = %.preheader51
  %35 = sext i32 %.2.lcssa to i64
  %36 = shl nsw i64 %35, 2
  %scevgep77 = getelementptr i8, ptr %5, i64 %36
  %37 = sext i32 %.039.lcssa to i64
  %38 = shl nsw i64 %37, 2
  %scevgep78 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %38
  %39 = sub i32 %3, %.039.lcssa
  %40 = zext i32 %39 to i64
  %41 = shl nuw nsw i64 %40, 2
  %42 = add nuw nsw i64 %41, 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 %42, i1 false), !tbaa !5
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph67.preheader, %.preheader51
  %43 = sext i32 %1 to i64
  %44 = sext i32 %3 to i64
  br label %45

45:                                               ; preds = %.preheader, %45
  %indvars.iv86 = phi i64 [ %43, %.preheader ], [ %indvars.iv.next87, %45 ]
  %46 = icmp sle i64 %indvars.iv86, %44
  tail call void @llvm.assume(i1 %46)
  %47 = getelementptr inbounds [10000 x i32], ptr %5, i64 0, i64 %indvars.iv86
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  %49 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv86
  store i32 %48, ptr %49, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next87 = add nsw i64 %indvars.iv86, 1
  br label %45, !llvm.loop !11
}

; Function Attrs: mustprogress 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(inaccessiblemem: write)
declare void @llvm.assume(i1 noundef) #2

; 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) #3

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smin.i32(i32, i32) #4

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse noreturn nosync nounwind memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: write) 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 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(inaccessiblemem: write) }
attributes #3 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #4 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #5 = { 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 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


; Effective O3 passes: BDCEPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass