; LLVM IR from Ayon-SSP/The-SDE-Prep :: 2]_Algorithms/2]_Sorting/Sorting in C++/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
  %15 = 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
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %16, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  %17 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %18 = add nsw i32 %17, 1
  store i32 %18, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %19 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %20 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %21 = sub nsw i32 %19, %20
  %22 = add nsw i32 %21, 1
  %23 = zext i32 %22 to i64
  %24 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %24, ptr %12, align 8
  %25 = alloca i32, i64 %23, align 16
  store i64 %23, ptr %13, align 8
  br label %26

26:                                               ; preds = %74, %4
  %27 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp sle i32 %27, %28
  br i1 %29, label %30, label %34

30:                                               ; preds = %26
  %31 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %8, 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 %75

36:                                               ; preds = %34
  %37 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %9, 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 %5, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %10, 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 sle i32 %41, %46
  br i1 %47, label %48, label %61

48:                                               ; preds = %36
  %49 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %9, 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 i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %25, i64 %55
  store i32 %53, ptr %56, align 4, !tbaa !9
  %57 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %58 = add nsw i32 %57, 1
  store i32 %58, ptr %9, 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
  br label %74

61:                                               ; preds = %36
  %62 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %63 = load i32, ptr %10, 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 i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = getelementptr inbounds i32, ptr %25, i64 %68
  store i32 %66, ptr %69, align 4, !tbaa !9
  %70 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %71 = add nsw i32 %70, 1
  store i32 %71, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %72 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %73 = add nsw i32 %72, 1
  store i32 %73, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %74

74:                                               ; preds = %61, %48
  br label %26, !llvm.loop !11

75:                                               ; preds = %34
  %76 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %77 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %78 = icmp sgt i32 %76, %77
  br i1 %78, label %79, label %98

79:                                               ; preds = %75
  br label %80

80:                                               ; preds = %84, %79
  %81 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %82 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %83 = icmp sle i32 %81, %82
  br i1 %83, label %84, label %97

84:                                               ; preds = %80
  %85 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %87 = sext i32 %86 to i64
  %88 = getelementptr inbounds i32, ptr %85, i64 %87
  %89 = load i32, ptr %88, align 4, !tbaa !9
  %90 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %91 = sext i32 %90 to i64
  %92 = getelementptr inbounds i32, ptr %25, i64 %91
  store i32 %89, ptr %92, align 4, !tbaa !9
  %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 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %96 = add nsw i32 %95, 1
  store i32 %96, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %80, !llvm.loop !13

97:                                               ; preds = %80
  br label %117

98:                                               ; preds = %75
  br label %99

99:                                               ; preds = %103, %98
  %100 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %101 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %102 = icmp sle i32 %100, %101
  br i1 %102, label %103, label %116

103:                                              ; preds = %99
  %104 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %105 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %106 = sext i32 %105 to i64
  %107 = getelementptr inbounds i32, ptr %104, i64 %106
  %108 = load i32, ptr %107, align 4, !tbaa !9
  %109 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %110 = sext i32 %109 to i64
  %111 = getelementptr inbounds i32, ptr %25, i64 %110
  store i32 %108, ptr %111, align 4, !tbaa !9
  %112 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %113 = add nsw i32 %112, 1
  store i32 %113, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %114 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %115 = add nsw i32 %114, 1
  store i32 %115, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %99, !llvm.loop !14

116:                                              ; preds = %99
  br label %117

117:                                              ; preds = %116, %97
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  store i32 0, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %15) #3
  %118 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %118, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  br label %119

119:                                              ; preds = %135, %117
  %120 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %121 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %122 = icmp sle i32 %120, %121
  br i1 %122, label %124, label %123

123:                                              ; preds = %119
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %15) #3
  br label %138

124:                                              ; preds = %119
  %125 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %126 = sext i32 %125 to i64
  %127 = getelementptr inbounds i32, ptr %25, i64 %126
  %128 = load i32, ptr %127, align 4, !tbaa !9
  %129 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %130 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %131 = sext i32 %130 to i64
  %132 = getelementptr inbounds i32, ptr %129, i64 %131
  store i32 %128, ptr %132, align 4, !tbaa !9
  %133 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %134 = add nsw i32 %133, 1
  store i32 %134, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %135

135:                                              ; preds = %124
  %136 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %137 = add nsw i32 %136, 1
  store i32 %137, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  br label %119, !llvm.loop !15

138:                                              ; preds = %123
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %139 = load ptr, ptr %12, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %139)
  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 = add nsw i32 %2, 1
  %reass.sub = sub i32 %3, %1
  %6 = add i32 %reass.sub, 1
  %7 = zext i32 %6 to i64
  %8 = alloca i32, i64 %7, align 16
  %9 = icmp sle i32 %1, %2
  %10 = icmp slt i32 %2, %3
  %11 = and i1 %9, %10
  br i1 %11, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %4, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %4 ]
  %.04763 = phi i32 [ %.1, %.lr.ph ], [ %1, %4 ]
  %.04862 = phi i32 [ %.149, %.lr.ph ], [ %5, %4 ]
  %12 = sext i32 %.04763 to i64
  %13 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %12
  %14 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %15 = sext i32 %.04862 to i64
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %15
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  %.not58 = icmp sgt i32 %14, %17
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %14, i32 %17)
  %18 = zext i1 %.not58 to i32
  %.149 = add nsw i32 %.04862, %18
  %not..not58 = xor i1 %.not58, true
  %19 = zext i1 %not..not58 to i32
  %.1 = add nsw i32 %.04763, %19
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %8, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %20, align 4
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %21 = icmp sle i32 %.1, %2
  %22 = icmp sle i32 %.149, %3
  %23 = select i1 %21, i1 %22, i1 false
  br i1 %23, label %.lr.ph, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !9

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph
  %24 = shl i64 %indvars.iv.next, 2
  %25 = and i64 %24, 17179869180
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %4
  %.051.lcssa = phi i64 [ 0, %4 ], [ %25, %._crit_edge.loopexit ]
  %.048.lcssa = phi i32 [ %5, %4 ], [ %.149, %._crit_edge.loopexit ]
  %.047.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.1, %._crit_edge.loopexit ]
  %26 = icmp sgt i32 %.047.lcssa, %2
  br i1 %26, label %.preheader, label %.preheader59.preheader

.preheader59.preheader:                           ; preds = %._crit_edge
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %8, i64 %.051.lcssa
  %27 = sext i32 %.047.lcssa to i64
  %28 = shl nsw i64 %27, 2
  %scevgep80 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %28
  %29 = sub i32 %2, %.047.lcssa
  %30 = zext i32 %29 to i64
  %31 = shl nuw nsw i64 %30, 2
  %32 = add nuw nsw i64 %31, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep80, i64 %32, i1 false), !tbaa !5
  br label %.loopexit

.preheader:                                       ; preds = %._crit_edge
  %.not5668 = icmp sgt i32 %.048.lcssa, %3
  br i1 %.not5668, label %.loopexit, label %.lr.ph71.preheader

.lr.ph71.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %scevgep88 = getelementptr i8, ptr %8, i64 %.051.lcssa
  %33 = sext i32 %.048.lcssa to i64
  %34 = shl nsw i64 %33, 2
  %scevgep89 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %34
  %35 = sub i32 %3, %.048.lcssa
  %36 = zext i32 %35 to i64
  %37 = shl nuw nsw i64 %36, 2
  %38 = add nuw nsw i64 %37, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep88, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep89, i64 %38, i1 false), !tbaa !5
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.preheader59.preheader, %.lr.ph71.preheader, %.preheader
  %.not5772 = icmp sgt i32 %1, %3
  br i1 %.not5772, label %._crit_edge77, label %.lr.ph76.preheader

.lr.ph76.preheader:                               ; preds = %.loopexit
  %39 = sext i32 %1 to i64
  %40 = shl nsw i64 %39, 2
  %scevgep97 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %40
  %41 = zext i32 %reass.sub 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) %scevgep97, ptr noundef nonnull align 16 dereferenceable(1) %8, i64 %43, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge77

._crit_edge77:                                    ; preds = %.lr.ph76.preheader, %.loopexit
  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,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass