; LLVM IR from sbu-fsl/kernel-ml :: src/math (matrix)

; 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"

%union.val = type { double }
%struct.matrix = type { i32, i32, i32, %union.anon }
%union.anon = type { ptr }

; 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 void @set_random_matrix(ptr noundef %0, i64 %1) #1 {
  %3 = alloca %union.val, align 8
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca %union.val, align 8
  %8 = getelementptr inbounds %union.val, ptr %3, i32 0, i32 0
  store i64 %1, ptr %8, align 8
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #4
  %9 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %10 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %9, i32 0, i32 2
  %11 = load i32, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  switch i32 %11, label %36 [
    i32 0, label %12
    i32 1, label %21
    i32 2, label %29
  ]

12:                                               ; preds = %2
  %13 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %14 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %13, i32 0, i32 0
  %15 = load i32, ptr %14, align 8, !tbaa !12
  %16 = sitofp i32 %15 to double
  %17 = fdiv double 1.000000e+00, %16
  %18 = fptrunc double %17 to float
  %19 = call float @fast_sqrt_f(float noundef %18)
  %20 = fptosi float %19 to i32
  store i32 %20, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  br label %36

21:                                               ; preds = %2
  %22 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %23 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %22, i32 0, i32 0
  %24 = load i32, ptr %23, align 8, !tbaa !12
  %25 = sitofp i32 %24 to double
  %26 = fdiv double 1.000000e+00, %25
  %27 = fptrunc double %26 to float
  %28 = call float @fast_sqrt_f(float noundef %27)
  store float %28, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  br label %36

29:                                               ; preds = %2
  %30 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %31 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %30, i32 0, i32 0
  %32 = load i32, ptr %31, align 8, !tbaa !12
  %33 = sitofp i32 %32 to double
  %34 = fdiv double 1.000000e+00, %33
  %35 = call double @fast_sqrt_d(double noundef %34)
  store double %35, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  br label %36

36:                                               ; preds = %29, %21, %12, %2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  br label %37

37:                                               ; preds = %130, %36
  %38 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %39 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %40 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %39, i32 0, i32 0
  %41 = load i32, ptr %40, align 8, !tbaa !12
  %42 = icmp slt i32 %38, %41
  br i1 %42, label %43, label %133

43:                                               ; preds = %37
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !14
  br label %44

44:                                               ; preds = %126, %43
  %45 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !14
  %46 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %47 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %46, i32 0, i32 1
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !15
  %49 = icmp slt i32 %45, %48
  br i1 %49, label %50, label %129

50:                                               ; preds = %44
  %51 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %52 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %51, i32 0, i32 2
  %53 = load i32, ptr %52, align 8, !tbaa !9
  switch i32 %53, label %125 [
    i32 0, label %54
    i32 1, label %75
    i32 2, label %100
  ]

54:                                               ; preds = %50
  %55 = call i32 @kml_random()
  %56 = load i32, ptr %3, align 8, !tbaa !13
  %57 = srem i32 %55, %56
  %58 = mul nsw i32 %57, 2
  %59 = load i32, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  %60 = mul nsw i32 %58, %59
  %61 = load i32, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  %62 = sub nsw i32 %60, %61
  %63 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %64 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %63, i32 0, i32 3
  %65 = load ptr, ptr %64, align 8, !tbaa !13
  %66 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %67 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %68 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %67, i32 0, i32 1
  %69 = load i32, ptr %68, align 4, !tbaa !15
  %70 = mul nsw i32 %66, %69
  %71 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !14
  %72 = add nsw i32 %70, %71
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %73
  store i32 %62, ptr %74, align 4, !tbaa !14
  br label %125

75:                                               ; preds = %50
  %76 = call i32 @kml_random()
  %77 = load float, ptr %3, align 8, !tbaa !13
  %78 = fptosi float %77 to i32
  %79 = srem i32 %76, %78
  %80 = sitofp i32 %79 to float
  %81 = load float, ptr %3, align 8, !tbaa !13
  %82 = fdiv float %80, %81
  %83 = fmul float %82, 2.000000e+00
  %84 = load float, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  %85 = load float, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  %86 = fneg float %85
  %87 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %83, float %84, float %86)
  %88 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %89 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %88, i32 0, i32 3
  %90 = load ptr, ptr %89, align 8, !tbaa !13
  %91 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %92 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %93 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %92, i32 0, i32 1
  %94 = load i32, ptr %93, align 4, !tbaa !15
  %95 = mul nsw i32 %91, %94
  %96 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !14
  %97 = add nsw i32 %95, %96
  %98 = sext i32 %97 to i64
  %99 = getelementptr inbounds float, ptr %90, i64 %98
  store float %87, ptr %99, align 4, !tbaa !16
  br label %125

100:                                              ; preds = %50
  %101 = call i32 @kml_random()
  %102 = load double, ptr %3, align 8, !tbaa !13
  %103 = fptosi double %102 to i32
  %104 = srem i32 %101, %103
  %105 = sitofp i32 %104 to double
  %106 = load double, ptr %3, align 8, !tbaa !13
  %107 = fdiv double %105, %106
  %108 = fmul double %107, 2.000000e+00
  %109 = load double, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  %110 = load double, ptr %7, align 8, !tbaa !13
  %111 = fneg double %110
  %112 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %108, double %109, double %111)
  %113 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %114 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %113, i32 0, i32 3
  %115 = load ptr, ptr %114, align 8, !tbaa !13
  %116 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %117 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %118 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %117, i32 0, i32 1
  %119 = load i32, ptr %118, align 4, !tbaa !15
  %120 = mul nsw i32 %116, %119
  %121 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !14
  %122 = add nsw i32 %120, %121
  %123 = sext i32 %122 to i64
  %124 = getelementptr inbounds double, ptr %115, i64 %123
  store double %112, ptr %124, align 8, !tbaa !18
  br label %125

125:                                              ; preds = %100, %75, %54, %50
  br label %126

126:                                              ; preds = %125
  %127 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !14
  %128 = add nsw i32 %127, 1
  store i32 %128, ptr %6, align 4, !tbaa !14
  br label %44, !llvm.loop !20

129:                                              ; preds = %44
  br label %130

130:                                              ; preds = %129
  %131 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %132 = add nsw i32 %131, 1
  store i32 %132, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  br label %37, !llvm.loop !22

133:                                              ; preds = %37
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #4
  ret void
}

declare float @fast_sqrt_f(float noundef) #2

declare double @fast_sqrt_d(double noundef) #2

declare i32 @kml_random() #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare float @llvm.fmuladd.f32(float, float, float) #3

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare double @llvm.fmuladd.f64(double, double, double) #3

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 = { "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 #3 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #4 = { 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, !11, i64 8}
!10 = !{!"matrix", !11, i64 0, !11, i64 4, !11, i64 8, !7, i64 16}
!11 = !{!"int", !7, i64 0}
!12 = !{!10, !11, i64 0}
!13 = !{!7, !7, i64 0}
!14 = !{!11, !11, i64 0}
!15 = !{!10, !11, i64 4}
!16 = !{!17, !17, i64 0}
!17 = !{!"float", !7, i64 0}
!18 = !{!19, !19, i64 0}
!19 = !{!"double", !7, i64 0}
!20 = distinct !{!20, !21}
!21 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!22 = distinct !{!22, !21}


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

; Function Attrs: mustprogress 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 void @set_random_matrix(ptr nocapture noundef readonly %0, i64 %1) local_unnamed_addr #1 {
  %.sroa.0 = alloca double, align 8
  %3 = bitcast i64 %1 to double
  %.sroa.027.sroa.0.0.extract.trunc = trunc i64 %1 to i32
  %4 = bitcast i32 %.sroa.027.sroa.0.0.extract.trunc to float
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr nonnull %.sroa.0)
  %5 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 8
  %6 = load i32, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  switch i32 %6, label %25 [
    i32 0, label %7
    i32 1, label %14
    i32 2, label %20
  ]

7:                                                ; preds = %2
  %8 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  %9 = sitofp i32 %8 to double
  %10 = fdiv double 1.000000e+00, %9
  %11 = fptrunc double %10 to float
  %12 = tail call float @fast_sqrt_f(float noundef %11) #4
  %13 = fptosi float %12 to i32
  store i32 %13, ptr %.sroa.0, align 8, !tbaa !11
  br label %25

14:                                               ; preds = %2
  %15 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  %16 = sitofp i32 %15 to double
  %17 = fdiv double 1.000000e+00, %16
  %18 = fptrunc double %17 to float
  %19 = tail call float @fast_sqrt_f(float noundef %18) #4
  store float %19, ptr %.sroa.0, align 8, !tbaa !11
  br label %25

20:                                               ; preds = %2
  %21 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  %22 = sitofp i32 %21 to double
  %23 = fdiv double 1.000000e+00, %22
  %24 = tail call double @fast_sqrt_d(double noundef %23) #4
  store double %24, ptr %.sroa.0, align 8, !tbaa !11
  br label %25

25:                                               ; preds = %20, %14, %7, %2
  %26 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  %27 = icmp sgt i32 %26, 0
  br i1 %27, label %.preheader.lr.ph, label %._crit_edge35

.preheader.lr.ph:                                 ; preds = %25
  %28 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 4
  %29 = fptosi double %3 to i32
  %.sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0. = load double, ptr %.sroa.0, align 8
  %30 = fneg double %.sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0.
  %31 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 16
  %32 = fptosi float %4 to i32
  %33 = bitcast double %.sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0. to i64
  %34 = trunc i64 %33 to i32
  %35 = bitcast i32 %34 to float
  %36 = fneg float %35
  %37 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !12
  %38 = icmp sgt i32 %37, 0
  br i1 %38, label %.preheader, label %._crit_edge35

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.lr.ph, %._crit_edge
  %39 = phi i32 [ %87, %._crit_edge ], [ %26, %.preheader.lr.ph ]
  %40 = phi i32 [ %88, %._crit_edge ], [ %37, %.preheader.lr.ph ]
  %41 = phi i32 [ %89, %._crit_edge ], [ %37, %.preheader.lr.ph ]
  %.03234 = phi i32 [ %90, %._crit_edge ], [ 0, %.preheader.lr.ph ]
  %42 = icmp sgt i32 %41, 0
  br i1 %42, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader, %83
  %43 = phi i32 [ %84, %83 ], [ %40, %.preheader ]
  %.033 = phi i32 [ %85, %83 ], [ 0, %.preheader ]
  %44 = load i32, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  switch i32 %44, label %83 [
    i32 0, label %45
    i32 1, label %57
    i32 2, label %70
  ]

45:                                               ; preds = %.lr.ph
  %46 = tail call i32 @kml_random() #4
  %47 = srem i32 %46, %.sroa.027.sroa.0.0.extract.trunc
  %48 = shl nsw i32 %47, 1
  %49 = add i32 %48, -1
  %50 = mul i32 %49, %34
  %51 = load ptr, ptr %31, align 8, !tbaa !11
  %52 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !12
  %53 = mul nsw i32 %52, %.03234
  %54 = add nsw i32 %53, %.033
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %51, i64 %55
  store i32 %50, ptr %56, align 4, !tbaa !13
  %.pre = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !12
  br label %83

57:                                               ; preds = %.lr.ph
  %58 = tail call i32 @kml_random() #4
  %59 = srem i32 %58, %32
  %60 = sitofp i32 %59 to float
  %61 = fdiv float %60, %4
  %62 = fmul float %61, 2.000000e+00
  %63 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %62, float %35, float %36)
  %64 = load ptr, ptr %31, align 8, !tbaa !11
  %65 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !12
  %66 = mul nsw i32 %65, %.03234
  %67 = add nsw i32 %66, %.033
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = getelementptr inbounds float, ptr %64, i64 %68
  store float %63, ptr %69, align 4, !tbaa !14
  br label %83

70:                                               ; preds = %.lr.ph
  %71 = tail call i32 @kml_random() #4
  %72 = srem i32 %71, %29
  %73 = sitofp i32 %72 to double
  %74 = fdiv double %73, %3
  %75 = fmul double %74, 2.000000e+00
  %76 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %75, double %.sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0..sroa.0.0., double %30)
  %77 = load ptr, ptr %31, align 8, !tbaa !11
  %78 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !12
  %79 = mul nsw i32 %78, %.03234
  %80 = add nsw i32 %79, %.033
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds double, ptr %77, i64 %81
  store double %76, ptr %82, align 8, !tbaa !16
  br label %83

83:                                               ; preds = %.lr.ph, %45, %57, %70
  %84 = phi i32 [ %43, %.lr.ph ], [ %.pre, %45 ], [ %65, %57 ], [ %78, %70 ]
  %85 = add nuw nsw i32 %.033, 1
  %86 = icmp slt i32 %85, %84
  br i1 %86, label %.lr.ph, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !18

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %83
  %.pre37 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %.preheader
  %87 = phi i32 [ %.pre37, %._crit_edge.loopexit ], [ %39, %.preheader ]
  %88 = phi i32 [ %84, %._crit_edge.loopexit ], [ %40, %.preheader ]
  %89 = phi i32 [ %84, %._crit_edge.loopexit ], [ %41, %.preheader ]
  %90 = add nuw nsw i32 %.03234, 1
  %91 = icmp slt i32 %90, %87
  br i1 %91, label %.preheader, label %._crit_edge35, !llvm.loop !20

._crit_edge35:                                    ; preds = %._crit_edge, %.preheader.lr.ph, %25
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr nonnull %.sroa.0)
  ret void
}

declare float @fast_sqrt_f(float noundef) local_unnamed_addr #2

declare double @fast_sqrt_d(double noundef) local_unnamed_addr #2

declare i32 @kml_random() local_unnamed_addr #2

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare float @llvm.fmuladd.f32(float, float, float) #3

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare double @llvm.fmuladd.f64(double, double, double) #3

attributes #0 = { mustprogress 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 = { "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 #3 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #4 = { 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, !7, i64 8}
!6 = !{!"matrix", !7, i64 0, !7, i64 4, !7, i64 8, !8, i64 16}
!7 = !{!"int", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!10 = !{!6, !7, i64 0}
!11 = !{!8, !8, i64 0}
!12 = !{!6, !7, i64 4}
!13 = !{!7, !7, i64 0}
!14 = !{!15, !15, i64 0}
!15 = !{!"float", !8, i64 0}
!16 = !{!17, !17, i64 0}
!17 = !{!"double", !8, i64 0}
!18 = distinct !{!18, !19}
!19 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!20 = distinct !{!20, !19, !21}
!21 = !{!"llvm.loop.unswitch.partial.disable"}


; Effective O3 passes: BDCEPass,CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimpleLoopUnswitchPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass