; LLVM IR from ritikbanger/Hacktoberfest2022-DSA :: 01. Mathematics/fibonacci matrix.ll (Z3mulPA2_xS0_)

; 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 @_Z3mulPA2_xS0_(ptr noundef %0, ptr noundef %1) #0 {
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca [2 x [2 x i64]], align 16
  store ptr %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 32, ptr %8) #2
  store i64 0, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  br label %9

9:                                                ; preds = %52, %2
  %10 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %11 = icmp slt i64 %10, 2
  br i1 %11, label %12, label %55

12:                                               ; preds = %9
  store i64 0, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  br label %13

13:                                               ; preds = %48, %12
  %14 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %15 = icmp slt i64 %14, 2
  br i1 %15, label %16, label %51

16:                                               ; preds = %13
  %17 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %18 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i64]], ptr %8, i64 0, i64 %17
  %19 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %20 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %18, i64 0, i64 %19
  store i64 0, ptr %20, align 8, !tbaa !9
  store i64 0, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  br label %21

21:                                               ; preds = %44, %16
  %22 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %23 = icmp slt i64 %22, 2
  br i1 %23, label %24, label %47

24:                                               ; preds = %21
  %25 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %26 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %27 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %25, i64 %26
  %28 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %29 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %27, i64 0, i64 %28
  %30 = load i64, ptr %29, align 8, !tbaa !9
  %31 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %32 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %33 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %31, i64 %32
  %34 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %35 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %33, i64 0, i64 %34
  %36 = load i64, ptr %35, align 8, !tbaa !9
  %37 = mul nsw i64 %30, %36
  %38 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %39 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i64]], ptr %8, i64 0, i64 %38
  %40 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %41 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %39, i64 0, i64 %40
  %42 = load i64, ptr %41, align 8, !tbaa !9
  %43 = add nsw i64 %42, %37
  store i64 %43, ptr %41, align 8, !tbaa !9
  br label %44

44:                                               ; preds = %24
  %45 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %46 = add nsw i64 %45, 1
  store i64 %46, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  br label %21, !llvm.loop !11

47:                                               ; preds = %21
  br label %48

48:                                               ; preds = %47
  %49 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %50 = add nsw i64 %49, 1
  store i64 %50, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  br label %13, !llvm.loop !13

51:                                               ; preds = %13
  br label %52

52:                                               ; preds = %51
  %53 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %54 = add nsw i64 %53, 1
  store i64 %54, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  br label %9, !llvm.loop !14

55:                                               ; preds = %9
  %56 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i64]], ptr %8, i64 0, i64 0
  %57 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %56, i64 0, i64 0
  %58 = load i64, ptr %57, align 16, !tbaa !9
  %59 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %60 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %59, i64 0
  %61 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %60, i64 0, i64 0
  store i64 %58, ptr %61, align 8, !tbaa !9
  %62 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i64]], ptr %8, i64 0, i64 0
  %63 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %62, i64 0, i64 1
  %64 = load i64, ptr %63, align 8, !tbaa !9
  %65 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %66 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %65, i64 0
  %67 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %66, i64 0, i64 1
  store i64 %64, ptr %67, align 8, !tbaa !9
  %68 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i64]], ptr %8, i64 0, i64 1
  %69 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %68, i64 0, i64 0
  %70 = load i64, ptr %69, align 16, !tbaa !9
  %71 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %72 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %71, i64 1
  %73 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %72, i64 0, i64 0
  store i64 %70, ptr %73, align 8, !tbaa !9
  %74 = getelementptr inbounds [2 x [2 x i64]], ptr %8, i64 0, i64 1
  %75 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %74, i64 0, i64 1
  %76 = load i64, ptr %75, align 8, !tbaa !9
  %77 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %78 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %77, i64 1
  %79 = getelementptr inbounds [2 x i64], ptr %78, i64 0, i64 1
  store i64 %76, ptr %79, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 32, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #2
  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 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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !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 willreturn memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @_Z3mulPA2_xS0_(ptr nocapture noundef %0, ptr nocapture noundef readonly %1) local_unnamed_addr #0 {
.preheader:
  %2 = load i64, ptr %0, align 8, !tbaa !5
  %3 = load i64, ptr %1, align 8, !tbaa !5
  %4 = mul nsw i64 %3, %2
  %5 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 8
  %6 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %7 = getelementptr inbounds i8, ptr %1, i64 16
  %8 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %9 = mul nsw i64 %8, %6
  %10 = add nsw i64 %4, %9
  %11 = getelementptr inbounds i8, ptr %1, i64 8
  %12 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %13 = mul nsw i64 %12, %2
  %14 = getelementptr inbounds i8, ptr %1, i64 24
  %15 = load i64, ptr %14, align 8, !tbaa !5
  %16 = mul nsw i64 %15, %6
  %17 = add nsw i64 %13, %16
  %18 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 16
  %19 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !5
  %20 = mul nsw i64 %3, %19
  %21 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 24
  %22 = load i64, ptr %21, align 8, !tbaa !5
  %23 = mul nsw i64 %8, %22
  %24 = add nsw i64 %20, %23
  %25 = mul nsw i64 %12, %19
  %26 = mul nsw i64 %15, %22
  %27 = add nsw i64 %25, %26
  store i64 %10, ptr %0, align 8, !tbaa !5
  store i64 %17, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %24, ptr %18, align 8, !tbaa !5
  store i64 %27, ptr %21, align 8, !tbaa !5
  ret void
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn 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" }

!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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass