; LLVM IR from scandum/binary_search :: binary_search (monobound_quaternary_search)

; 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"

@checks = external dso_local global i32, align 4

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @monobound_quaternary_search(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #1 {
  %4 = alloca i32, align 4
  %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
  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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %12 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %13 = icmp eq i32 %12, 0
  br i1 %13, label %14, label %15

14:                                               ; preds = %3
  store i32 -1, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %127

15:                                               ; preds = %3
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %16, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %17

17:                                               ; preds = %77, %15
  %18 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %19 = icmp uge i32 %18, 65536
  br i1 %19, label %20, label %78

20:                                               ; preds = %17
  %21 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %22 = udiv i32 %21, 4
  store i32 %22, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %23 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %24 = mul i32 %23, 3
  %25 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %26 = sub i32 %25, %24
  store i32 %26, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %27 = load i32, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %28 = add i32 %27, 1
  store i32 %28, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %29 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %30 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %33 = mul i32 %32, 2
  %34 = add i32 %31, %33
  %35 = zext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  %38 = icmp slt i32 %29, %37
  br i1 %38, label %39, label %56

39:                                               ; preds = %20
  %40 = load i32, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %41 = add i32 %40, 1
  store i32 %41, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %42 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %43 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %44 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %45 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %46 = add i32 %44, %45
  %47 = zext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i32, ptr %43, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !9
  %50 = icmp sge i32 %42, %49
  br i1 %50, label %51, label %55

51:                                               ; preds = %39
  %52 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %53 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %54 = add i32 %53, %52
  store i32 %54, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %55

55:                                               ; preds = %51, %39
  br label %77

56:                                               ; preds = %20
  %57 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %58 = mul i32 %57, 2
  %59 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %60 = add i32 %59, %58
  store i32 %60, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %61 = load i32, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %62 = add i32 %61, 1
  store i32 %62, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %63 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %64 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %65 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %66 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %67 = add i32 %65, %66
  %68 = zext i32 %67 to i64
  %69 = getelementptr inbounds i32, ptr %64, i64 %68
  %70 = load i32, ptr %69, align 4, !tbaa !9
  %71 = icmp sge i32 %63, %70
  br i1 %71, label %72, label %76

72:                                               ; preds = %56
  %73 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %75 = add i32 %74, %73
  store i32 %75, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %76

76:                                               ; preds = %72, %56
  br label %77

77:                                               ; preds = %76, %55
  br label %17, !llvm.loop !11

78:                                               ; preds = %17
  br label %79

79:                                               ; preds = %100, %78
  %80 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %81 = icmp ugt i32 %80, 3
  br i1 %81, label %82, label %104

82:                                               ; preds = %79
  %83 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %84 = udiv i32 %83, 2
  store i32 %84, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %85 = load i32, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %86 = add i32 %85, 1
  store i32 %86, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %87 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %88 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %89 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %90 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %91 = add i32 %89, %90
  %92 = zext i32 %91 to i64
  %93 = getelementptr inbounds i32, ptr %88, i64 %92
  %94 = load i32, ptr %93, align 4, !tbaa !9
  %95 = icmp sge i32 %87, %94
  br i1 %95, label %96, label %100

96:                                               ; preds = %82
  %97 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %98 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %99 = add i32 %98, %97
  store i32 %99, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %100

100:                                              ; preds = %96, %82
  %101 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %102 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %103 = sub i32 %102, %101
  store i32 %103, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %79, !llvm.loop !13

104:                                              ; preds = %79
  br label %105

105:                                              ; preds = %125, %104
  %106 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %107 = add i32 %106, -1
  store i32 %107, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %108 = icmp ne i32 %106, 0
  br i1 %108, label %109, label %126

109:                                              ; preds = %105
  %110 = load i32, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %111 = add i32 %110, 1
  store i32 %111, ptr @checks, align 4, !tbaa !9
  %112 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %113 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %114 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %115 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %116 = add i32 %114, %115
  %117 = zext i32 %116 to i64
  %118 = getelementptr inbounds i32, ptr %113, i64 %117
  %119 = load i32, ptr %118, align 4, !tbaa !9
  %120 = icmp eq i32 %112, %119
  br i1 %120, label %121, label %125

121:                                              ; preds = %109
  %122 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %123 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %124 = add i32 %122, %123
  store i32 %124, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %127

125:                                              ; preds = %109
  br label %105, !llvm.loop !14

126:                                              ; preds = %105
  store i32 -1, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %127

127:                                              ; preds = %126, %121, %14
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %128 = load i32, ptr %4, align 4
  ret i32 %128
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #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/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}


; 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"

@checks = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4

; Function Attrs: nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: read, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local i32 @monobound_quaternary_search(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = icmp eq i32 %1, 0
  br i1 %4, label %.loopexit, label %.preheader54

.preheader54:                                     ; preds = %3
  %checks.promoted = load i32, ptr @checks, align 4, !tbaa !5
  %5 = icmp ugt i32 %1, 65535
  br i1 %5, label %.lr.ph, label %.preheader53

.preheader53:                                     ; preds = %28, %.preheader54
  %checks.promoted58 = phi i32 [ %checks.promoted, %.preheader54 ], [ %17, %28 ]
  %.041.lcssa = phi i32 [ 0, %.preheader54 ], [ %.142, %28 ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %1, %.preheader54 ], [ %9, %28 ]
  %6 = icmp ugt i32 %.0.lcssa, 3
  br i1 %6, label %.lr.ph61, label %.preheader

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader54, %28
  %.056 = phi i32 [ %9, %28 ], [ %1, %.preheader54 ]
  %.04155 = phi i32 [ %.142, %28 ], [ 0, %.preheader54 ]
  %7 = phi i32 [ %17, %28 ], [ %checks.promoted, %.preheader54 ]
  %8 = lshr i32 %.056, 2
  %.neg = mul i32 %8, -3
  %9 = add i32 %.neg, %.056
  %10 = add i32 %7, 1
  store i32 %10, ptr @checks, align 4, !tbaa !5
  %11 = shl nuw nsw i32 %8, 1
  %12 = add i32 %11, %.04155
  %13 = zext i32 %12 to i64
  %14 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %13
  %15 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %16 = icmp sgt i32 %15, %2
  %17 = add i32 %7, 2
  store i32 %17, ptr @checks, align 4, !tbaa !5
  br i1 %16, label %18, label %23

18:                                               ; preds = %.lr.ph
  %19 = add i32 %8, %.04155
  %20 = zext i32 %19 to i64
  %21 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %20
  %22 = load i32, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  %.not50 = icmp sgt i32 %22, %2
  %spec.select = select i1 %.not50, i32 %.04155, i32 %19
  br label %28

23:                                               ; preds = %.lr.ph
  %24 = add i32 %12, %8
  %25 = zext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  %.not49 = icmp sgt i32 %27, %2
  %spec.select51 = select i1 %.not49, i32 %12, i32 %24
  br label %28

28:                                               ; preds = %23, %18
  %.142 = phi i32 [ %spec.select, %18 ], [ %spec.select51, %23 ]
  %29 = icmp ugt i32 %9, 65535
  br i1 %29, label %.lr.ph, label %.preheader53, !llvm.loop !9

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph61, %.preheader53
  %checks.promoted64 = phi i32 [ %checks.promoted58, %.preheader53 ], [ %33, %.lr.ph61 ]
  %.243.lcssa = phi i32 [ %.041.lcssa, %.preheader53 ], [ %spec.select52, %.lr.ph61 ]
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.0.lcssa, %.preheader53 ], [ %38, %.lr.ph61 ]
  %30 = zext nneg i32 %.1.lcssa to i64
  br label %40

.lr.ph61:                                         ; preds = %.preheader53, %.lr.ph61
  %.160 = phi i32 [ %38, %.lr.ph61 ], [ %.0.lcssa, %.preheader53 ]
  %.24359 = phi i32 [ %spec.select52, %.lr.ph61 ], [ %.041.lcssa, %.preheader53 ]
  %31 = phi i32 [ %33, %.lr.ph61 ], [ %checks.promoted58, %.preheader53 ]
  %32 = lshr i32 %.160, 1
  %33 = add i32 %31, 1
  store i32 %33, ptr @checks, align 4, !tbaa !5
  %34 = add i32 %32, %.24359
  %35 = zext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !5
  %.not48 = icmp sgt i32 %37, %2
  %spec.select52 = select i1 %.not48, i32 %.24359, i32 %34
  %38 = sub i32 %.160, %32
  %39 = icmp ugt i32 %38, 3
  br i1 %39, label %.lr.ph61, label %.preheader, !llvm.loop !11

40:                                               ; preds = %.preheader, %42
  %indvars.iv = phi i64 [ %30, %.preheader ], [ %indvars.iv.next, %42 ]
  %41 = phi i32 [ %checks.promoted64, %.preheader ], [ %43, %42 ]
  %.not = icmp eq i64 %indvars.iv, 0
  br i1 %.not, label %.loopexit, label %42

42:                                               ; preds = %40
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %indvars = trunc i64 %indvars.iv.next to i32
  %43 = add i32 %41, 1
  store i32 %43, ptr @checks, align 4, !tbaa !5
  %44 = add i32 %.243.lcssa, %indvars
  %45 = zext i32 %44 to i64
  %46 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %45
  %47 = load i32, ptr %46, align 4, !tbaa !5
  %48 = icmp eq i32 %47, %2
  br i1 %48, label %.loopexit, label %40, !llvm.loop !12

.loopexit:                                        ; preds = %40, %42, %3
  %.044 = phi i32 [ -1, %3 ], [ -1, %40 ], [ %44, %42 ]
  ret i32 %.044
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: read, inaccessiblemem: none) 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}


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