; LLVM IR from ahampriyanshu/algo-ds-101 :: Algorithms/Sorting/Merge_Sort/Non_recursive_merge_sort.ll (Z5mergePiiiii)

; 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 uwtable
define dso_local void @_Z5mergePiiiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3, i32 noundef %4) #0 {
  %6 = alloca ptr, align 8
  %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 i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca ptr, align 8
  store ptr %0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  store i32 %4, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %14) #4
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = sext i32 %15 to i64
  %17 = call { i64, i1 } @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %16, i64 4)
  %18 = extractvalue { i64, i1 } %17, 1
  %19 = extractvalue { i64, i1 } %17, 0
  %20 = select i1 %18, i64 -1, i64 %19
  %21 = call noalias noundef nonnull ptr @_Znam(i64 noundef %20) #5
  store ptr %21, ptr %14, align 8, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %22, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %23 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %23, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %24 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %25 = add nsw i32 %24, 1
  store i32 %25, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %26

26:                                               ; preds = %76, %5
  %27 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp sle i32 %27, %28
  br i1 %29, label %30, label %34

30:                                               ; preds = %26
  %31 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp sle i32 %31, %32
  br label %34

34:                                               ; preds = %30, %26
  %35 = phi i1 [ false, %26 ], [ %33, %30 ]
  br i1 %35, label %36, label %77

36:                                               ; preds = %34
  %37 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  %42 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = icmp slt i32 %41, %46
  br i1 %47, label %48, label %62

48:                                               ; preds = %36
  %49 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = getelementptr inbounds i32, ptr %49, i64 %51
  %53 = load i32, ptr %52, align 4, !tbaa !9
  %54 = load ptr, ptr %14, align 8, !tbaa !5
  %55 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %56 = sext i32 %55 to i64
  %57 = getelementptr inbounds i32, ptr %54, i64 %56
  store i32 %53, ptr %57, align 4, !tbaa !9
  %58 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %59 = add nsw i32 %58, 1
  store i32 %59, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %60 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %61 = add nsw i32 %60, 1
  store i32 %61, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %76

62:                                               ; preds = %36
  %63 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %64 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds i32, ptr %63, i64 %65
  %67 = load i32, ptr %66, align 4, !tbaa !9
  %68 = load ptr, ptr %14, align 8, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i32, ptr %68, i64 %70
  store i32 %67, ptr %71, align 4, !tbaa !9
  %72 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %73 = add nsw i32 %72, 1
  store i32 %73, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %75 = add nsw i32 %74, 1
  store i32 %75, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %76

76:                                               ; preds = %62, %48
  br label %26, !llvm.loop !11

77:                                               ; preds = %34
  br label %78

78:                                               ; preds = %82, %77
  %79 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %80 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %81 = icmp sle i32 %79, %80
  br i1 %81, label %82, label %96

82:                                               ; preds = %78
  %83 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %84 = load i32, ptr %11, 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 %14, align 8, !tbaa !5
  %89 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = getelementptr inbounds i32, ptr %88, i64 %90
  store i32 %87, ptr %91, align 4, !tbaa !9
  %92 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %93 = add nsw i32 %92, 1
  store i32 %93, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %94 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %95 = add nsw i32 %94, 1
  store i32 %95, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %78, !llvm.loop !13

96:                                               ; preds = %78
  br label %97

97:                                               ; preds = %101, %96
  %98 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %99 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %100 = icmp sle i32 %98, %99
  br i1 %100, label %101, label %115

101:                                              ; preds = %97
  %102 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %103 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %104 = sext i32 %103 to i64
  %105 = getelementptr inbounds i32, ptr %102, i64 %104
  %106 = load i32, ptr %105, align 4, !tbaa !9
  %107 = load ptr, ptr %14, align 8, !tbaa !5
  %108 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %109 = sext i32 %108 to i64
  %110 = getelementptr inbounds i32, ptr %107, i64 %109
  store i32 %106, ptr %110, align 4, !tbaa !9
  %111 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %112 = add nsw i32 %111, 1
  store i32 %112, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %113 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %114 = add nsw i32 %113, 1
  store i32 %114, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %97, !llvm.loop !14

115:                                              ; preds = %97
  %116 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %116, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %117

117:                                              ; preds = %131, %115
  %118 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %119 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %120 = icmp slt i32 %118, %119
  br i1 %120, label %121, label %134

121:                                              ; preds = %117
  %122 = load ptr, ptr %14, align 8, !tbaa !5
  %123 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %124 = sext i32 %123 to i64
  %125 = getelementptr inbounds i32, ptr %122, i64 %124
  %126 = load i32, ptr %125, align 4, !tbaa !9
  %127 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %128 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %129 = sext i32 %128 to i64
  %130 = getelementptr inbounds i32, ptr %127, i64 %129
  store i32 %126, ptr %130, align 4, !tbaa !9
  br label %131

131:                                              ; preds = %121
  %132 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %133 = add nsw i32 %132, 1
  store i32 %133, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %117, !llvm.loop !15

134:                                              ; preds = %117
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %14) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #4
  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 speculatable willreturn memory(none)
declare { i64, i1 } @llvm.umul.with.overflow.i64(i64, i64) #2

; Function Attrs: nobuiltin allocsize(0)
declare noundef nonnull ptr @_Znam(i64 noundef) #3

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

attributes #0 = { mustprogress 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 speculatable willreturn memory(none) }
attributes #3 = { nobuiltin allocsize(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 #4 = { nounwind }
attributes #5 = { builtin allocsize(0) }

!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 uwtable
define dso_local void @_Z5mergePiiiii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3, i32 noundef %4) local_unnamed_addr #0 {
  %6 = zext nneg i32 %1 to i64
  %7 = icmp slt i32 %1, 0
  %8 = shl nuw nsw i64 %6, 2
  %9 = select i1 %7, i64 -1, i64 %8
  %10 = tail call noalias noundef nonnull ptr @_Znam(i64 noundef %9) #4
  %11 = add i32 %4, 1
  %12 = icmp sle i32 %2, %4
  %13 = icmp slt i32 %4, %3
  %14 = and i1 %12, %13
  br i1 %14, label %.lr.ph.preheader, label %.preheader58

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %5
  %15 = sext i32 %2 to i64
  br label %.lr.ph

.preheader58.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %16 = trunc nsw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader58

.preheader58:                                     ; preds = %.preheader58.loopexit, %5
  %.051.lcssa = phi i32 [ %11, %5 ], [ %.152, %.preheader58.loopexit ]
  %.047.lcssa = phi i32 [ %2, %5 ], [ %16, %.preheader58.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %2, %5 ], [ %.1, %.preheader58.loopexit ]
  %.not64 = icmp sgt i32 %.0.lcssa, %4
  br i1 %.not64, label %.preheader57, label %.lr.ph67.preheader

.lr.ph67.preheader:                               ; preds = %.preheader58
  %17 = sext i32 %.047.lcssa to i64
  %18 = shl nsw i64 %17, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %10, i64 %18
  %19 = sext i32 %.0.lcssa to i64
  %20 = shl nsw i64 %19, 2
  %scevgep78 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %20
  %21 = sub i32 %4, %.0.lcssa
  %22 = zext i32 %21 to i64
  %23 = shl nuw nsw i64 %22, 2
  %24 = add nuw nsw i64 %23, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep78, i64 %24, i1 false), !tbaa !5
  %25 = add i32 %.047.lcssa, %21
  %26 = add i32 %25, 1
  br label %.preheader57

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %15, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ]
  %.061 = phi i32 [ %2, %.lr.ph.preheader ], [ %.1, %.lr.ph ]
  %.05159 = phi i32 [ %11, %.lr.ph.preheader ], [ %.152, %.lr.ph ]
  %27 = sext i32 %.061 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %30 = sext i32 %.05159 to i64
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %30
  %32 = load i32, ptr %31, align 4, !tbaa !5
  %33 = icmp sge i32 %29, %32
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %29, i32 %32)
  %34 = zext i1 %33 to i32
  %.152 = add nsw i32 %.05159, %34
  %not. = xor i1 %33, true
  %35 = zext i1 %not. to i32
  %.1 = add nsw i32 %.061, %35
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %10, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %36, align 4
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %37 = icmp sle i32 %.1, %4
  %38 = icmp sle i32 %.152, %3
  %39 = select i1 %37, i1 %38, i1 false
  br i1 %39, label %.lr.ph, label %.preheader58.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader57:                                     ; preds = %.lr.ph67.preheader, %.preheader58
  %.249.lcssa = phi i32 [ %.047.lcssa, %.preheader58 ], [ %26, %.lr.ph67.preheader ]
  %.not5669 = icmp sgt i32 %.051.lcssa, %3
  br i1 %.not5669, label %.preheader, label %.lr.ph72.preheader

.lr.ph72.preheader:                               ; preds = %.preheader57
  %40 = sext i32 %.249.lcssa to i64
  %41 = shl nsw i64 %40, 2
  %scevgep86 = getelementptr i8, ptr %10, i64 %41
  %42 = sext i32 %.051.lcssa to i64
  %43 = shl nsw i64 %42, 2
  %scevgep87 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %43
  %44 = sub i32 %3, %.051.lcssa
  %45 = zext i32 %44 to i64
  %46 = shl nuw nsw i64 %45, 2
  %47 = add nuw nsw i64 %46, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep86, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep87, i64 %47, i1 false), !tbaa !5
  %48 = add i32 %.249.lcssa, %44
  %49 = add i32 %48, 1
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph72.preheader, %.preheader57
  %.350.lcssa = phi i32 [ %.249.lcssa, %.preheader57 ], [ %49, %.lr.ph72.preheader ]
  %50 = icmp sgt i32 %.350.lcssa, %2
  br i1 %50, label %.lr.ph75.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph75.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %51 = sext i32 %2 to i64
  %52 = shl nsw i64 %51, 2
  %scevgep95 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %52
  %scevgep96 = getelementptr i8, ptr %10, i64 %52
  %53 = xor i32 %2, -1
  %54 = add i32 %.350.lcssa, %53
  %55 = zext i32 %54 to i64
  %56 = shl nuw nsw i64 %55, 2
  %57 = add nuw nsw i64 %56, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep95, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep96, i64 %57, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph75.preheader, %.preheader
  ret void
}

; Function Attrs: nobuiltin allocsize(0)
declare noundef nonnull ptr @_Znam(i64 noundef) local_unnamed_addr #1

; 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) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smin.i32(i32, i32) #3

attributes #0 = { mustprogress 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 = { nobuiltin allocsize(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 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #3 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #4 = { builtin allocsize(0) }

!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: BDCEPass,CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass