; 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"

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

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local ptr @allocate_matrix(i32 noundef, i32 noundef, i32 noundef) #0

; 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

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local ptr @matrix_transpose(ptr noundef %0) #0 {
  %2 = alloca ptr, align 8
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  %8 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %9 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %8, i32 0, i32 1
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %11 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %12 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %11, i32 0, i32 0
  %13 = load i32, ptr %12, align 8, !tbaa !12
  %14 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %15 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %14, i32 0, i32 2
  %16 = load i32, ptr %15, align 8, !tbaa !13
  %17 = call ptr @allocate_matrix(i32 noundef %10, i32 noundef %13, i32 noundef %16)
  store ptr %17, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %18 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %19 = icmp eq ptr %18, null
  br i1 %19, label %20, label %21

20:                                               ; preds = %1
  store ptr null, ptr %2, align 8
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %127

21:                                               ; preds = %1
  store i32 0, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  br label %22

22:                                               ; preds = %122, %21
  %23 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %24 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %25 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %24, i32 0, i32 0
  %26 = load i32, ptr %25, align 8, !tbaa !12
  %27 = icmp slt i32 %23, %26
  br i1 %27, label %28, label %125

28:                                               ; preds = %22
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  br label %29

29:                                               ; preds = %118, %28
  %30 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %31 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %32 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %31, i32 0, i32 1
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !9
  %34 = icmp slt i32 %30, %33
  br i1 %34, label %35, label %121

35:                                               ; preds = %29
  %36 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %37 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %36, i32 0, i32 2
  %38 = load i32, ptr %37, align 8, !tbaa !13
  switch i32 %38, label %117 [
    i32 0, label %39
    i32 1, label %65
    i32 2, label %91
  ]

39:                                               ; preds = %35
  %40 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %41 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %40, i32 0, i32 3
  %42 = load ptr, ptr %41, align 8, !tbaa !15
  %43 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %44 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %45 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %44, i32 0, i32 1
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = mul nsw i32 %43, %46
  %48 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %49 = add nsw i32 %47, %48
  %50 = sext i32 %49 to i64
  %51 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %50
  %52 = load i32, ptr %51, align 4, !tbaa !14
  %53 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %54 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %53, i32 0, i32 3
  %55 = load ptr, ptr %54, align 8, !tbaa !15
  %56 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %57 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %58 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %57, i32 0, i32 1
  %59 = load i32, ptr %58, align 4, !tbaa !9
  %60 = mul nsw i32 %56, %59
  %61 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %62 = add nsw i32 %60, %61
  %63 = sext i32 %62 to i64
  %64 = getelementptr inbounds i32, ptr %55, i64 %63
  store i32 %52, ptr %64, align 4, !tbaa !14
  br label %117

65:                                               ; preds = %35
  %66 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %67 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %66, i32 0, i32 3
  %68 = load ptr, ptr %67, align 8, !tbaa !15
  %69 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %70 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %71 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %70, i32 0, i32 1
  %72 = load i32, ptr %71, align 4, !tbaa !9
  %73 = mul nsw i32 %69, %72
  %74 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %75 = add nsw i32 %73, %74
  %76 = sext i32 %75 to i64
  %77 = getelementptr inbounds float, ptr %68, i64 %76
  %78 = load float, ptr %77, align 4, !tbaa !16
  %79 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %80 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %79, i32 0, i32 3
  %81 = load ptr, ptr %80, align 8, !tbaa !15
  %82 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %83 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %84 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %83, i32 0, i32 1
  %85 = load i32, ptr %84, align 4, !tbaa !9
  %86 = mul nsw i32 %82, %85
  %87 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %88 = add nsw i32 %86, %87
  %89 = sext i32 %88 to i64
  %90 = getelementptr inbounds float, ptr %81, i64 %89
  store float %78, ptr %90, align 4, !tbaa !16
  br label %117

91:                                               ; preds = %35
  %92 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %93 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %92, i32 0, i32 3
  %94 = load ptr, ptr %93, align 8, !tbaa !15
  %95 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %96 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %97 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %96, i32 0, i32 1
  %98 = load i32, ptr %97, align 4, !tbaa !9
  %99 = mul nsw i32 %95, %98
  %100 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %101 = add nsw i32 %99, %100
  %102 = sext i32 %101 to i64
  %103 = getelementptr inbounds double, ptr %94, i64 %102
  %104 = load double, ptr %103, align 8, !tbaa !18
  %105 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %106 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %105, i32 0, i32 3
  %107 = load ptr, ptr %106, align 8, !tbaa !15
  %108 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %109 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %110 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %109, i32 0, i32 1
  %111 = load i32, ptr %110, align 4, !tbaa !9
  %112 = mul nsw i32 %108, %111
  %113 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %114 = add nsw i32 %112, %113
  %115 = sext i32 %114 to i64
  %116 = getelementptr inbounds double, ptr %107, i64 %115
  store double %104, ptr %116, align 8, !tbaa !18
  br label %117

117:                                              ; preds = %91, %65, %39, %35
  br label %118

118:                                              ; preds = %117
  %119 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  %120 = add nsw i32 %119, 1
  store i32 %120, ptr %5, align 4, !tbaa !14
  br label %29, !llvm.loop !20

121:                                              ; preds = %29
  br label %122

122:                                              ; preds = %121
  %123 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  %124 = add nsw i32 %123, 1
  store i32 %124, ptr %4, align 4, !tbaa !14
  br label %22, !llvm.loop !22

125:                                              ; preds = %22
  %126 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store ptr %126, ptr %2, align 8
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %127

127:                                              ; preds = %125, %20
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %128 = load ptr, ptr %2, align 8
  ret ptr %128
}

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 = { 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 4}
!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 = !{!10, !11, i64 8}
!14 = !{!11, !11, i64 0}
!15 = !{!7, !7, i64 0}
!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: nounwind uwtable
declare dso_local ptr @allocate_matrix(i32 noundef, i32 noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local ptr @matrix_transpose(ptr nocapture noundef readonly %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 4
  %3 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %4 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  %5 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 8
  %6 = load i32, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %7 = tail call ptr @allocate_matrix(i32 noundef %3, i32 noundef %4, i32 noundef %6)
  %8 = icmp eq ptr %7, null
  br i1 %8, label %.loopexit, label %.preheader40

.preheader40:                                     ; preds = %1
  %9 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  %10 = icmp sgt i32 %9, 0
  br i1 %10, label %.preheader.lr.ph, label %.loopexit

.preheader.lr.ph:                                 ; preds = %.preheader40
  %11 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 16
  %12 = getelementptr inbounds i8, ptr %7, i64 16
  %13 = getelementptr inbounds i8, ptr %7, i64 4
  %14 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %15 = icmp sgt i32 %14, 0
  br i1 %15, label %.preheader, label %.loopexit

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.lr.ph, %._crit_edge
  %16 = phi i32 [ %66, %._crit_edge ], [ %9, %.preheader.lr.ph ]
  %17 = phi i32 [ %67, %._crit_edge ], [ %14, %.preheader.lr.ph ]
  %18 = phi i32 [ %68, %._crit_edge ], [ %14, %.preheader.lr.ph ]
  %.03742 = phi i32 [ %69, %._crit_edge ], [ 0, %.preheader.lr.ph ]
  %19 = icmp sgt i32 %18, 0
  br i1 %19, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader, %62
  %20 = phi i32 [ %63, %62 ], [ %17, %.preheader ]
  %21 = phi i32 [ %63, %62 ], [ %18, %.preheader ]
  %.03641 = phi i32 [ %64, %62 ], [ 0, %.preheader ]
  %22 = load i32, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  switch i32 %22, label %62 [
    i32 0, label %23
    i32 1, label %36
    i32 2, label %49
  ]

23:                                               ; preds = %.lr.ph
  %24 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !12
  %25 = mul nsw i32 %21, %.03742
  %26 = add nsw i32 %25, %.03641
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !13
  %30 = load ptr, ptr %12, align 8, !tbaa !12
  %31 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %32 = mul nsw i32 %31, %.03641
  %33 = add nsw i32 %32, %.03742
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %34
  store i32 %29, ptr %35, align 4, !tbaa !13
  %.pre = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  br label %62

36:                                               ; preds = %.lr.ph
  %37 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !12
  %38 = mul nsw i32 %21, %.03742
  %39 = add nsw i32 %38, %.03641
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds float, ptr %37, i64 %40
  %42 = load float, ptr %41, align 4, !tbaa !14
  %43 = load ptr, ptr %12, align 8, !tbaa !12
  %44 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %45 = mul nsw i32 %44, %.03641
  %46 = add nsw i32 %45, %.03742
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds float, ptr %43, i64 %47
  store float %42, ptr %48, align 4, !tbaa !14
  br label %62

49:                                               ; preds = %.lr.ph
  %50 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !12
  %51 = mul nsw i32 %21, %.03742
  %52 = add nsw i32 %51, %.03641
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds double, ptr %50, i64 %53
  %55 = load double, ptr %54, align 8, !tbaa !16
  %56 = load ptr, ptr %12, align 8, !tbaa !12
  %57 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %58 = mul nsw i32 %57, %.03641
  %59 = add nsw i32 %58, %.03742
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds double, ptr %56, i64 %60
  store double %55, ptr %61, align 8, !tbaa !16
  br label %62

62:                                               ; preds = %.lr.ph, %23, %36, %49
  %63 = phi i32 [ %20, %.lr.ph ], [ %.pre, %23 ], [ %20, %36 ], [ %20, %49 ]
  %64 = add nuw nsw i32 %.03641, 1
  %65 = icmp slt i32 %64, %63
  br i1 %65, label %.lr.ph, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !18

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %62
  %.pre44 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !10
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %.preheader
  %66 = phi i32 [ %.pre44, %._crit_edge.loopexit ], [ %16, %.preheader ]
  %67 = phi i32 [ %63, %._crit_edge.loopexit ], [ %17, %.preheader ]
  %68 = phi i32 [ %63, %._crit_edge.loopexit ], [ %18, %.preheader ]
  %69 = add nuw nsw i32 %.03742, 1
  %70 = icmp slt i32 %69, %66
  br i1 %70, label %.preheader, label %.loopexit, !llvm.loop !20

.loopexit:                                        ; preds = %._crit_edge, %.preheader.lr.ph, %.preheader40, %1
  ret ptr %7
}

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" }

!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 4}
!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 = !{!6, !7, i64 8}
!12 = !{!8, !8, i64 0}
!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: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimpleLoopUnswitchPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass