; LLVM IR from adamdempsey90/MultiGrid :: src (smoothing)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local void @gauss_seidel(ptr noundef %0, ptr noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #0 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %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 double, align 8
  %15 = alloca double, align 8
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  %16 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %17 = shl i32 2, %16
  store i32 %17, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %14) #3
  %18 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %19 = sitofp i32 %18 to double
  %20 = fdiv double 1.000000e+00, %19
  store double %20, ptr %14, align 8, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %15) #3
  %21 = load double, ptr %14, align 8, !tbaa !11
  %22 = load double, ptr %14, align 8, !tbaa !11
  %23 = fmul double %21, %22
  store double %23, ptr %15, align 8, !tbaa !11
  %24 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %25 = add nsw i32 %24, 1
  store i32 %25, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %26

26:                                               ; preds = %171, %4
  %27 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp slt i32 %27, %28
  br i1 %29, label %30, label %174

30:                                               ; preds = %26
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %31

31:                                               ; preds = %97, %30
  %32 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %33 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %34 = sub nsw i32 %33, 1
  %35 = icmp slt i32 %32, %34
  br i1 %35, label %36, label %100

36:                                               ; preds = %31
  %37 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %38 = and i32 %37, 1
  %39 = add nsw i32 1, %38
  store i32 %39, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %40

40:                                               ; preds = %93, %36
  %41 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %42 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %43 = sub nsw i32 %42, 1
  %44 = icmp slt i32 %41, %43
  br i1 %44, label %45, label %96

45:                                               ; preds = %40
  %46 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %47 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %48 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %49 = mul nsw i32 %47, %48
  %50 = add nsw i32 %46, %49
  store i32 %50, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %51 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %53 = add nsw i32 %52, 1
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds double, ptr %51, i64 %54
  %56 = load double, ptr %55, align 8, !tbaa !11
  %57 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %58 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %59 = sub nsw i32 %58, 1
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds double, ptr %57, i64 %60
  %62 = load double, ptr %61, align 8, !tbaa !11
  %63 = fadd double %56, %62
  %64 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %65 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %66 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %67 = add nsw i32 %65, %66
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = getelementptr inbounds double, ptr %64, i64 %68
  %70 = load double, ptr %69, align 8, !tbaa !11
  %71 = fadd double %63, %70
  %72 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %75 = sub nsw i32 %73, %74
  %76 = sext i32 %75 to i64
  %77 = getelementptr inbounds double, ptr %72, i64 %76
  %78 = load double, ptr %77, align 8, !tbaa !11
  %79 = fadd double %71, %78
  %80 = load double, ptr %15, align 8, !tbaa !11
  %81 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %82 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %83 = sext i32 %82 to i64
  %84 = getelementptr inbounds double, ptr %81, i64 %83
  %85 = load double, ptr %84, align 8, !tbaa !11
  %86 = fneg double %80
  %87 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %86, double %85, double %79)
  %88 = fmul double 2.500000e-01, %87
  %89 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %90 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %91 = sext i32 %90 to i64
  %92 = getelementptr inbounds double, ptr %89, i64 %91
  store double %88, ptr %92, align 8, !tbaa !11
  br label %93

93:                                               ; preds = %45
  %94 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %95 = add nsw i32 %94, 2
  store i32 %95, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %40, !llvm.loop !13

96:                                               ; preds = %40
  br label %97

97:                                               ; preds = %96
  %98 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %99 = add nsw i32 %98, 1
  store i32 %99, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %31, !llvm.loop !15

100:                                              ; preds = %31
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %101

101:                                              ; preds = %167, %100
  %102 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %103 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %104 = sub nsw i32 %103, 1
  %105 = icmp slt i32 %102, %104
  br i1 %105, label %106, label %170

106:                                              ; preds = %101
  %107 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %108 = and i32 %107, 1
  %109 = sub nsw i32 2, %108
  store i32 %109, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %110

110:                                              ; preds = %163, %106
  %111 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %112 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %113 = sub nsw i32 %112, 1
  %114 = icmp slt i32 %111, %113
  br i1 %114, label %115, label %166

115:                                              ; preds = %110
  %116 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %117 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %118 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %119 = mul nsw i32 %117, %118
  %120 = add nsw i32 %116, %119
  store i32 %120, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %121 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %122 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %123 = add nsw i32 %122, 1
  %124 = sext i32 %123 to i64
  %125 = getelementptr inbounds double, ptr %121, i64 %124
  %126 = load double, ptr %125, align 8, !tbaa !11
  %127 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %128 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %129 = sub nsw i32 %128, 1
  %130 = sext i32 %129 to i64
  %131 = getelementptr inbounds double, ptr %127, i64 %130
  %132 = load double, ptr %131, align 8, !tbaa !11
  %133 = fadd double %126, %132
  %134 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %135 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %136 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %137 = add nsw i32 %135, %136
  %138 = sext i32 %137 to i64
  %139 = getelementptr inbounds double, ptr %134, i64 %138
  %140 = load double, ptr %139, align 8, !tbaa !11
  %141 = fadd double %133, %140
  %142 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %143 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %144 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %145 = sub nsw i32 %143, %144
  %146 = sext i32 %145 to i64
  %147 = getelementptr inbounds double, ptr %142, i64 %146
  %148 = load double, ptr %147, align 8, !tbaa !11
  %149 = fadd double %141, %148
  %150 = load double, ptr %15, align 8, !tbaa !11
  %151 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %152 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %153 = sext i32 %152 to i64
  %154 = getelementptr inbounds double, ptr %151, i64 %153
  %155 = load double, ptr %154, align 8, !tbaa !11
  %156 = fneg double %150
  %157 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %156, double %155, double %149)
  %158 = fmul double 2.500000e-01, %157
  %159 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %160 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %161 = sext i32 %160 to i64
  %162 = getelementptr inbounds double, ptr %159, i64 %161
  store double %158, ptr %162, align 8, !tbaa !11
  br label %163

163:                                              ; preds = %115
  %164 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %165 = add nsw i32 %164, 2
  store i32 %165, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %110, !llvm.loop !16

166:                                              ; preds = %110
  br label %167

167:                                              ; preds = %166
  %168 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %169 = add nsw i32 %168, 1
  store i32 %169, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %101, !llvm.loop !17

170:                                              ; preds = %101
  br label %171

171:                                              ; preds = %170
  %172 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %173 = add nsw i32 %172, 1
  store i32 %173, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %26, !llvm.loop !18

174:                                              ; preds = %26
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %15) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %14) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  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 speculatable willreturn memory(none)
declare double @llvm.fmuladd.f64(double, double, double) #2

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

attributes #0 = { 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 speculatable willreturn memory(none) }
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/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"double", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = distinct !{!15, !14}
!16 = distinct !{!16, !14}
!17 = distinct !{!17, !14}
!18 = distinct !{!18, !14}


; 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: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @gauss_seidel(ptr nocapture noundef %0, ptr nocapture noundef readonly %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = shl i32 2, %2
  %6 = or disjoint i32 %5, 1
  %7 = icmp sgt i32 %3, 0
  br i1 %7, label %.preheader62.lr.ph, label %._crit_edge74

.preheader62.lr.ph:                               ; preds = %4
  %8 = sitofp i32 %5 to double
  %9 = fdiv double 1.000000e+00, %8
  %10 = icmp sgt i32 %5, 1
  %11 = fneg double %9
  %12 = fmul double %9, %11
  br i1 %10, label %.preheader62.us.us.preheader, label %._crit_edge74

.preheader62.us.us.preheader:                     ; preds = %.preheader62.lr.ph
  %13 = zext nneg i32 %6 to i64
  %14 = zext nneg i32 %5 to i64
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %5 to i64
  %invariant.gep = getelementptr inbounds double, ptr %0, i64 %13
  %invariant.gep100 = getelementptr inbounds double, ptr %0, i64 %13
  br label %.preheader62.us.us

.preheader62.us.us:                               ; preds = %.preheader62.us.us.preheader, %._crit_edge72.us.us
  %.05973.us.us = phi i32 [ %70, %._crit_edge72.us.us ], [ 0, %.preheader62.us.us.preheader ]
  br label %39

..preheader_crit_edge.us.us:                      ; preds = %._crit_edge.us.us, %._crit_edge69.us.us
  %indvars.iv93 = phi i64 [ %indvars.iv.next94, %._crit_edge69.us.us ], [ 1, %._crit_edge.us.us ]
  %.170.us.us = phi i32 [ %19, %._crit_edge69.us.us ], [ 1, %._crit_edge.us.us ]
  %15 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv93 to i32
  %16 = and i32 %15, 1
  %17 = sub nuw nsw i32 2, %16
  %18 = icmp slt i32 %17, %5
  br i1 %18, label %.lr.ph68.us.us, label %._crit_edge69.us.us

._crit_edge69.us.us:                              ; preds = %20, %..preheader_crit_edge.us.us
  %indvars.iv.next94 = add nuw nsw i64 %indvars.iv93, 1
  %19 = add nuw nsw i32 %.170.us.us, 1
  %exitcond97.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next94, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond97.not, label %._crit_edge72.us.us, label %..preheader_crit_edge.us.us, !llvm.loop !5

20:                                               ; preds = %.lr.ph68.us.us, %20
  %indvars.iv90 = phi i64 [ %68, %.lr.ph68.us.us ], [ %indvars.iv.next91, %20 ]
  %21 = add nuw nsw i64 %indvars.iv90, %69
  %22 = getelementptr double, ptr %0, i64 %21
  %23 = getelementptr i8, ptr %22, i64 8
  %24 = load double, ptr %23, align 8, !tbaa !7
  %25 = getelementptr i8, ptr %22, i64 -8
  %26 = load double, ptr %25, align 8, !tbaa !7
  %27 = fadd double %24, %26
  %gep101 = getelementptr inbounds double, ptr %invariant.gep100, i64 %21
  %28 = load double, ptr %gep101, align 8, !tbaa !7
  %29 = fadd double %27, %28
  %30 = sub nsw i64 %21, %13
  %31 = getelementptr inbounds double, ptr %0, i64 %30
  %32 = load double, ptr %31, align 8, !tbaa !7
  %33 = fadd double %29, %32
  %34 = getelementptr inbounds double, ptr %1, i64 %21
  %35 = load double, ptr %34, align 8, !tbaa !7
  %36 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %12, double %35, double %33)
  %37 = fmul double %36, 2.500000e-01
  store double %37, ptr %22, align 8, !tbaa !7
  %indvars.iv.next91 = add nuw nsw i64 %indvars.iv90, 2
  %38 = icmp ult i64 %indvars.iv.next91, %14
  br i1 %38, label %20, label %._crit_edge69.us.us, !llvm.loop !11

39:                                               ; preds = %._crit_edge.us.us, %.preheader62.us.us
  %indvars.iv87 = phi i64 [ %indvars.iv.next88, %._crit_edge.us.us ], [ 1, %.preheader62.us.us ]
  %.064.us.us = phi i32 [ %44, %._crit_edge.us.us ], [ 1, %.preheader62.us.us ]
  %40 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv87 to i32
  %41 = and i32 %40, 1
  %42 = add nuw nsw i32 %41, 1
  %43 = icmp slt i32 %42, %5
  br i1 %43, label %.lr.ph.us.us, label %._crit_edge.us.us

._crit_edge.us.us:                                ; preds = %45, %39
  %indvars.iv.next88 = add nuw nsw i64 %indvars.iv87, 1
  %44 = add nuw nsw i32 %.064.us.us, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next88, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %..preheader_crit_edge.us.us, label %39, !llvm.loop !12

45:                                               ; preds = %.lr.ph.us.us, %45
  %indvars.iv84 = phi i64 [ %65, %.lr.ph.us.us ], [ %indvars.iv.next85, %45 ]
  %46 = add nuw nsw i64 %indvars.iv84, %66
  %47 = getelementptr double, ptr %0, i64 %46
  %48 = getelementptr i8, ptr %47, i64 8
  %49 = load double, ptr %48, align 8, !tbaa !7
  %50 = getelementptr i8, ptr %47, i64 -8
  %51 = load double, ptr %50, align 8, !tbaa !7
  %52 = fadd double %49, %51
  %gep = getelementptr inbounds double, ptr %invariant.gep, i64 %46
  %53 = load double, ptr %gep, align 8, !tbaa !7
  %54 = fadd double %52, %53
  %55 = sub nsw i64 %46, %13
  %56 = getelementptr inbounds double, ptr %0, i64 %55
  %57 = load double, ptr %56, align 8, !tbaa !7
  %58 = fadd double %54, %57
  %59 = getelementptr inbounds double, ptr %1, i64 %46
  %60 = load double, ptr %59, align 8, !tbaa !7
  %61 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %12, double %60, double %58)
  %62 = fmul double %61, 2.500000e-01
  store double %62, ptr %47, align 8, !tbaa !7
  %indvars.iv.next85 = add nuw nsw i64 %indvars.iv84, 2
  %63 = icmp ult i64 %indvars.iv.next85, %14
  br i1 %63, label %45, label %._crit_edge.us.us, !llvm.loop !13

.lr.ph.us.us:                                     ; preds = %39
  %64 = and i32 %.064.us.us, 1
  %narrow = add nuw nsw i32 %64, 1
  %65 = zext nneg i32 %narrow to i64
  %66 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv87, %13
  br label %45

.lr.ph68.us.us:                                   ; preds = %..preheader_crit_edge.us.us
  %67 = and i32 %.170.us.us, 1
  %narrow99 = sub nuw nsw i32 2, %67
  %68 = zext nneg i32 %narrow99 to i64
  %69 = mul nuw nsw i64 %indvars.iv93, %13
  br label %20

._crit_edge72.us.us:                              ; preds = %._crit_edge69.us.us
  %70 = add nuw nsw i32 %.05973.us.us, 1
  %exitcond98.not = icmp eq i32 %70, %3
  br i1 %exitcond98.not, label %._crit_edge74, label %.preheader62.us.us, !llvm.loop !14

._crit_edge74:                                    ; preds = %._crit_edge72.us.us, %.preheader62.lr.ph, %4
  ret void
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare double @llvm.fmuladd.f64(double, double, double) #1

attributes #0 = { 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 = { mustprogress 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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!7 = !{!8, !8, i64 0}
!8 = !{!"double", !9, i64 0}
!9 = !{!"omnipotent char", !10, i64 0}
!10 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!11 = distinct !{!11, !6}
!12 = distinct !{!12, !6}
!13 = distinct !{!13, !6}
!14 = distinct !{!14, !6}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass