; LLVM IR from Wilson-ZheLin/Introduction-to-Digital-Image-Processing :: 7. Image Noise and Noise Reduction, Homomorphic Filter, and Band Stop Filter/src/ma_1acef0f5 (Z20ArithmeticMeanFilterP5Image)

; 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.Image = type { i32, i32, i32, ptr, [15 x [100 x i8]], i32 }

@.str.14 = external hidden unnamed_addr constant [18 x i8], align 1
@.str.15 = external hidden unnamed_addr constant [25 x i8], align 1

; 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: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef, ptr noundef) #1

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local void @_Z12SavePNMImageP5ImagePc(ptr noundef, ptr noundef) #1

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local void @_Z20ArithmeticMeanFilterP5Image(ptr noundef %0) #1 {
  %2 = alloca ptr, align 8
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca [9 x i8], align 1
  %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 i32, align 4
  store ptr %0, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %3) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 9, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  %15 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %16 = call noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef %15, ptr noundef @.str.14)
  store ptr %16, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %17 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %18 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %17, i32 0, i32 3
  %19 = load ptr, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  store ptr %19, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %20 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %21 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %20, i32 0, i32 3
  %22 = load ptr, ptr %21, align 8, !tbaa !9
  store ptr %22, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 1, ptr %7, align 4, !tbaa !12
  br label %23

23:                                               ; preds = %120, %1
  %24 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !12
  %25 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %26 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %25, i32 0, i32 1
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !13
  %28 = sub nsw i32 %27, 1
  %29 = icmp slt i32 %24, %28
  br i1 %29, label %31, label %30

30:                                               ; preds = %23
  store i32 2, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %123

31:                                               ; preds = %23
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !12
  br label %32

32:                                               ; preds = %116, %31
  %33 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !12
  %34 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %35 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %34, i32 0, i32 0
  %36 = load i32, ptr %35, align 8, !tbaa !14
  %37 = sub nsw i32 %36, 1
  %38 = icmp slt i32 %33, %37
  br i1 %38, label %40, label %39

39:                                               ; preds = %32
  store i32 5, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %119

40:                                               ; preds = %32
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !12
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  store i32 -1, ptr %11, align 4, !tbaa !12
  br label %41

41:                                               ; preds = %74, %40
  %42 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !12
  %43 = icmp sle i32 %42, 1
  br i1 %43, label %45, label %44

44:                                               ; preds = %41
  store i32 8, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  br label %77

45:                                               ; preds = %41
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  store i32 -1, ptr %12, align 4, !tbaa !12
  br label %46

46:                                               ; preds = %70, %45
  %47 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !12
  %48 = icmp sle i32 %47, 1
  br i1 %48, label %50, label %49

49:                                               ; preds = %46
  store i32 11, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %73

50:                                               ; preds = %46
  %51 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %52 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %53 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %52, i32 0, i32 0
  %54 = load i32, ptr %53, align 8, !tbaa !14
  %55 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !12
  %56 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !12
  %57 = add nsw i32 %55, %56
  %58 = mul nsw i32 %54, %57
  %59 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !12
  %60 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !12
  %61 = add nsw i32 %59, %60
  %62 = add nsw i32 %58, %61
  %63 = sext i32 %62 to i64
  %64 = getelementptr inbounds i8, ptr %51, i64 %63
  %65 = load i8, ptr %64, align 1, !tbaa !15
  %66 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !12
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %10, align 4, !tbaa !12
  %68 = sext i32 %66 to i64
  %69 = getelementptr inbounds [9 x i8], ptr %5, i64 0, i64 %68
  store i8 %65, ptr %69, align 1, !tbaa !15
  br label %70

70:                                               ; preds = %50
  %71 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !12
  %72 = add nsw i32 %71, 1
  store i32 %72, ptr %12, align 4, !tbaa !12
  br label %46, !llvm.loop !16

73:                                               ; preds = %49
  br label %74

74:                                               ; preds = %73
  %75 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !12
  %76 = add nsw i32 %75, 1
  store i32 %76, ptr %11, align 4, !tbaa !12
  br label %41, !llvm.loop !18

77:                                               ; preds = %44
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #2
  store i32 0, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #2
  store i32 0, ptr %14, align 4, !tbaa !12
  br label %78

78:                                               ; preds = %90, %77
  %79 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !12
  %80 = icmp slt i32 %79, 9
  br i1 %80, label %82, label %81

81:                                               ; preds = %78
  store i32 14, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #2
  br label %93

82:                                               ; preds = %78
  %83 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !12
  %84 = sext i32 %83 to i64
  %85 = getelementptr inbounds [9 x i8], ptr %5, i64 0, i64 %84
  %86 = load i8, ptr %85, align 1, !tbaa !15
  %87 = zext i8 %86 to i32
  %88 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  %89 = add nsw i32 %88, %87
  store i32 %89, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  br label %90

90:                                               ; preds = %82
  %91 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !12
  %92 = add nsw i32 %91, 1
  store i32 %92, ptr %14, align 4, !tbaa !12
  br label %78, !llvm.loop !19

93:                                               ; preds = %81
  %94 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  %95 = sdiv i32 %94, 9
  store i32 %95, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  %96 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  %97 = icmp sgt i32 %96, 255
  br i1 %97, label %98, label %99

98:                                               ; preds = %93
  store i32 255, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  br label %99

99:                                               ; preds = %98, %93
  %100 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  %101 = icmp slt i32 %100, 0
  br i1 %101, label %102, label %103

102:                                              ; preds = %99
  store i32 0, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  br label %103

103:                                              ; preds = %102, %99
  %104 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !12
  %105 = trunc i32 %104 to i8
  %106 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %107 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %108 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %107, i32 0, i32 0
  %109 = load i32, ptr %108, align 8, !tbaa !14
  %110 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !12
  %111 = mul nsw i32 %109, %110
  %112 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !12
  %113 = add nsw i32 %111, %112
  %114 = sext i32 %113 to i64
  %115 = getelementptr inbounds i8, ptr %106, i64 %114
  store i8 %105, ptr %115, align 1, !tbaa !15
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %116

116:                                              ; preds = %103
  %117 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !12
  %118 = add nsw i32 %117, 1
  store i32 %118, ptr %9, align 4, !tbaa !12
  br label %32, !llvm.loop !20

119:                                              ; preds = %39
  br label %120

120:                                              ; preds = %119
  %121 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !12
  %122 = add nsw i32 %121, 1
  store i32 %122, ptr %7, align 4, !tbaa !12
  br label %23, !llvm.loop !21

123:                                              ; preds = %30
  %124 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @_Z12SavePNMImageP5ImagePc(ptr noundef %124, ptr noundef @.str.15)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 9, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %3) #2
  ret void
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { mustprogress 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++ TBAA"}
!9 = !{!10, !6, i64 16}
!10 = !{!"_ZTS5Image", !11, i64 0, !11, i64 4, !11, i64 8, !6, i64 16, !7, i64 24, !11, i64 1524}
!11 = !{!"int", !7, i64 0}
!12 = !{!11, !11, i64 0}
!13 = !{!10, !11, i64 4}
!14 = !{!10, !11, i64 0}
!15 = !{!7, !7, i64 0}
!16 = distinct !{!16, !17}
!17 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!18 = distinct !{!18, !17}
!19 = distinct !{!19, !17}
!20 = distinct !{!20, !17}
!21 = distinct !{!21, !17}


; 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"

@.str.14 = external hidden unnamed_addr constant [18 x i8], align 1
@.str.15 = external hidden unnamed_addr constant [25 x i8], align 1

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef, ptr noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local void @_Z12SavePNMImageP5ImagePc(ptr noundef, ptr noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local void @_Z20ArithmeticMeanFilterP5Image(ptr noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = tail call noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef %0, ptr noundef nonnull @.str.14)
  %3 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 16
  %4 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %5 = getelementptr inbounds i8, ptr %2, i64 16
  %6 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %7 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 4
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  %9 = icmp sgt i32 %8, 2
  br i1 %9, label %.preheader41.lr.ph, label %._crit_edge50

.preheader41.lr.ph:                               ; preds = %1
  %10 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !12
  %11 = icmp sgt i32 %10, 2
  br i1 %11, label %.preheader41, label %._crit_edge50

.preheader41:                                     ; preds = %.preheader41.lr.ph, %._crit_edge
  %12 = phi i32 [ %87, %._crit_edge ], [ %8, %.preheader41.lr.ph ]
  %13 = phi i32 [ %88, %._crit_edge ], [ %10, %.preheader41.lr.ph ]
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next.pre-phi, %._crit_edge ], [ 1, %.preheader41.lr.ph ]
  %14 = icmp sgt i32 %13, 2
  br i1 %14, label %.preheader40.preheader, label %.preheader41.._crit_edge_crit_edge

.preheader41.._crit_edge_crit_edge:               ; preds = %.preheader41
  %.pre66 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  br label %._crit_edge

.preheader40.preheader:                           ; preds = %.preheader41
  %15 = trunc i64 %indvars.iv to i32
  %16 = add i32 %15, -1
  %17 = trunc i64 %indvars.iv to i32
  %18 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %19 = trunc i64 %18 to i32
  %20 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %.preheader40

._crit_edge50:                                    ; preds = %._crit_edge, %.preheader41.lr.ph, %1
  tail call void @_Z12SavePNMImageP5ImagePc(ptr noundef %2, ptr noundef nonnull @.str.15)
  ret void

.preheader40:                                     ; preds = %.preheader40.preheader, %.preheader40
  %21 = phi i32 [ %84, %.preheader40 ], [ %13, %.preheader40.preheader ]
  %.03748 = phi i32 [ %83, %.preheader40 ], [ 1, %.preheader40.preheader ]
  %22 = mul i32 %16, %21
  %23 = add i32 %22, %.03748
  %24 = add i32 %23, -1
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %25
  %27 = load i8, ptr %26, align 1, !tbaa !13
  %28 = sext i32 %23 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %28
  %30 = load i8, ptr %29, align 1, !tbaa !13
  %31 = add i32 %23, 1
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %32
  %34 = load i8, ptr %33, align 1, !tbaa !13
  %35 = mul i32 %21, %17
  %36 = add i32 %35, %.03748
  %37 = add i32 %36, -1
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %38
  %40 = load i8, ptr %39, align 1, !tbaa !13
  %41 = sext i32 %36 to i64
  %42 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %41
  %43 = load i8, ptr %42, align 1, !tbaa !13
  %44 = add i32 %36, 1
  %45 = sext i32 %44 to i64
  %46 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %45
  %47 = load i8, ptr %46, align 1, !tbaa !13
  %48 = mul i32 %21, %19
  %49 = add i32 %48, %.03748
  %50 = add i32 %49, -1
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %51
  %53 = load i8, ptr %52, align 1, !tbaa !13
  %54 = sext i32 %49 to i64
  %55 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %54
  %56 = load i8, ptr %55, align 1, !tbaa !13
  %57 = add i32 %49, 1
  %58 = sext i32 %57 to i64
  %59 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %58
  %60 = load i8, ptr %59, align 1, !tbaa !13
  %61 = zext i8 %27 to i16
  %62 = zext i8 %30 to i16
  %63 = add nuw nsw i16 %61, %62
  %64 = zext i8 %34 to i16
  %65 = add nuw nsw i16 %63, %64
  %66 = zext i8 %40 to i16
  %67 = add nuw nsw i16 %65, %66
  %68 = zext i8 %43 to i16
  %69 = add nuw nsw i16 %67, %68
  %70 = zext i8 %47 to i16
  %71 = add nuw nsw i16 %69, %70
  %72 = zext i8 %53 to i16
  %73 = add nuw nsw i16 %71, %72
  %74 = zext i8 %56 to i16
  %75 = add i16 %73, %74
  %76 = zext i8 %60 to i16
  %.lhs.trunc = add i16 %75, %76
  %77 = udiv i16 %.lhs.trunc, 9
  %78 = trunc i16 %77 to i8
  %79 = mul nsw i32 %21, %20
  %80 = add nsw i32 %79, %.03748
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i8, ptr %6, i64 %81
  store i8 %78, ptr %82, align 1, !tbaa !13
  %83 = add nuw nsw i32 %.03748, 1
  %84 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !12
  %85 = add nsw i32 %84, -1
  %86 = icmp slt i32 %83, %85
  br i1 %86, label %.preheader40, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !14

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %.preheader40
  %.pre = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.preheader41.._crit_edge_crit_edge, %._crit_edge.loopexit
  %indvars.iv.next.pre-phi = phi i64 [ %.pre66, %.preheader41.._crit_edge_crit_edge ], [ %18, %._crit_edge.loopexit ]
  %87 = phi i32 [ %12, %.preheader41.._crit_edge_crit_edge ], [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ]
  %88 = phi i32 [ %13, %.preheader41.._crit_edge_crit_edge ], [ %84, %._crit_edge.loopexit ]
  %89 = add nsw i32 %87, -1
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = icmp slt i64 %indvars.iv.next.pre-phi, %90
  br i1 %91, label %.preheader41, label %._crit_edge50, !llvm.loop !16
}

attributes #0 = { mustprogress 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, !10, i64 16}
!6 = !{!"_ZTS5Image", !7, i64 0, !7, i64 4, !7, i64 8, !10, i64 16, !8, i64 24, !7, i64 1524}
!7 = !{!"int", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!10 = !{!"any pointer", !8, i64 0}
!11 = !{!6, !7, i64 4}
!12 = !{!6, !7, i64 0}
!13 = !{!8, !8, i64 0}
!14 = distinct !{!14, !15}
!15 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!16 = distinct !{!16, !15, !17}
!17 = !{!"llvm.loop.unswitch.partial.disable"}


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