; LLVM IR from ritikbanger/Hacktoberfest2022-DSA :: 15. Binary Search Tree/agnostic_search.ll (Z13binary_searchPiiii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z13binary_searchPiiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #0 {
  %5 = alloca i32, align 4
  %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
  store ptr %0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %13 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %14 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %15 = sext i32 %14 to i64
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %13, i64 %15
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !9
  %18 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %19 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %20 = sext i32 %19 to i64
  %21 = getelementptr inbounds i32, ptr %18, i64 %20
  %22 = load i32, ptr %21, align 4, !tbaa !9
  %23 = icmp slt i32 %17, %22
  br i1 %23, label %24, label %25

24:                                               ; preds = %4
  store i32 1, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %25

25:                                               ; preds = %24, %4
  br label %26

26:                                               ; preds = %82, %25
  %27 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp sle i32 %27, %28
  br i1 %29, label %30, label %83

30:                                               ; preds = %26
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %31 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %33 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %34 = sub nsw i32 %32, %33
  %35 = sdiv i32 %34, 2
  %36 = add nsw i32 %31, %35
  store i32 %36, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %37 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  %42 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %43 = icmp eq i32 %41, %42
  br i1 %43, label %44, label %46

44:                                               ; preds = %30
  %45 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  store i32 %45, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %80

46:                                               ; preds = %30
  %47 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %48 = icmp eq i32 %47, 1
  br i1 %48, label %49, label %64

49:                                               ; preds = %46
  %50 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %50, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %56 = icmp slt i32 %54, %55
  br i1 %56, label %57, label %60

57:                                               ; preds = %49
  %58 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %59 = add nsw i32 %58, 1
  store i32 %59, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %63

60:                                               ; preds = %49
  %61 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %62 = sub nsw i32 %61, 1
  store i32 %62, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %63

63:                                               ; preds = %60, %57
  br label %79

64:                                               ; preds = %46
  %65 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %67
  %69 = load i32, ptr %68, align 4, !tbaa !9
  %70 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %71 = icmp slt i32 %69, %70
  br i1 %71, label %72, label %75

72:                                               ; preds = %64
  %73 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %74 = sub nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %78

75:                                               ; preds = %64
  %76 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %77 = add nsw i32 %76, 1
  store i32 %77, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %78

78:                                               ; preds = %75, %72
  br label %79

79:                                               ; preds = %78, %63
  store i32 0, ptr %12, align 4
  br label %80

80:                                               ; preds = %79, %44
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %81 = load i32, ptr %12, align 4
  switch i32 %81, label %84 [
    i32 0, label %82
  ]

82:                                               ; preds = %80
  br label %26, !llvm.loop !11

83:                                               ; preds = %26
  store i32 -1, ptr %5, align 4
  store i32 1, ptr %12, align 4
  br label %84

84:                                               ; preds = %83, %80
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %85 = load i32, ptr %5, align 4
  ret i32 %85
}

; 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

attributes #0 = { mustprogress 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++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


; 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 nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z13binary_searchPiiii(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %.not39 = icmp sgt i32 %1, %2
  br i1 %.not39, label %.thread, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %5 = sext i32 %1 to i64
  %6 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %5
  %7 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %8 = sext i32 %2 to i64
  %9 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %8
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %11 = icmp slt i32 %7, %10
  %.fr = freeze i1 %11
  br i1 %.fr, label %.lr.ph.split.us, label %.lr.ph.split

.lr.ph.split.us:                                  ; preds = %.lr.ph, %18
  %.02741.us = phi i32 [ %.229.us, %18 ], [ %1, %.lr.ph ]
  %.03040.us = phi i32 [ %.232.us, %18 ], [ %2, %.lr.ph ]
  %12 = sub nsw i32 %.03040.us, %.02741.us
  %13 = sdiv i32 %12, 2
  %14 = add nsw i32 %13, %.02741.us
  %15 = sext i32 %14 to i64
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %15
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  %.not35.us = icmp eq i32 %17, %3
  br i1 %.not35.us, label %.thread, label %18

18:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us
  %19 = icmp slt i32 %17, %3
  %20 = add nsw i32 %14, 1
  %21 = add nsw i32 %14, -1
  %.232.us = select i1 %19, i32 %.03040.us, i32 %21
  %.229.us = select i1 %19, i32 %20, i32 %.02741.us
  %.not.us = icmp sgt i32 %.229.us, %.232.us
  br i1 %.not.us, label %.thread, label %.lr.ph.split.us

.lr.ph.split:                                     ; preds = %.lr.ph, %28
  %.02741 = phi i32 [ %.229, %28 ], [ %1, %.lr.ph ]
  %.03040 = phi i32 [ %.232, %28 ], [ %2, %.lr.ph ]
  %22 = sub nsw i32 %.03040, %.02741
  %23 = sdiv i32 %22, 2
  %24 = add nsw i32 %23, %.02741
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  %.not35 = icmp eq i32 %27, %3
  br i1 %.not35, label %.thread, label %28

28:                                               ; preds = %.lr.ph.split
  %29 = icmp slt i32 %27, %3
  %30 = add nsw i32 %24, -1
  %31 = add nsw i32 %24, 1
  %.232 = select i1 %29, i32 %30, i32 %.03040
  %.229 = select i1 %29, i32 %.02741, i32 %31
  %.not = icmp sgt i32 %.229, %.232
  br i1 %.not, label %.thread, label %.lr.ph.split

.thread:                                          ; preds = %28, %.lr.ph.split, %18, %.lr.ph.split.us, %4
  %.2 = phi i32 [ -1, %4 ], [ %14, %.lr.ph.split.us ], [ -1, %18 ], [ %24, %.lr.ph.split ], [ -1, %28 ]
  ret i32 %.2
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) 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++ TBAA"}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GlobalOptPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass