; LLVM IR from Leet-Us-Code/DSA-A-Z-Practice :: Sid's Levels/Level - 2/Arrays/CountInversions.ll (Z5mergePxxxx)

; 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 i64 @_Z5mergePxxxx(ptr noundef %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2, i64 noundef %3) #0 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca ptr, align 8
  %12 = alloca i64, align 8
  %13 = alloca i64, align 8
  %14 = alloca i32, align 4
  %15 = alloca i32, align 4
  %16 = alloca i64, align 8
  %17 = alloca i64, align 8
  %18 = alloca i64, align 8
  %19 = alloca i64, align 8
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store i64 %2, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  store i64 %3, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #3
  %20 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %21 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %22 = sub nsw i64 %20, %21
  %23 = add nsw i64 %22, 1
  store i64 %23, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #3
  %24 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %25 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %26 = sub nsw i64 %24, %25
  store i64 %26, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %27 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %28 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %28, ptr %11, align 8
  %29 = alloca i64, i64 %27, align 16
  store i64 %27, ptr %12, align 8
  %30 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %31 = alloca i64, i64 %30, align 16
  store i64 %30, ptr %13, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  store i32 0, ptr %14, align 4, !tbaa !11
  br label %32

32:                                               ; preds = %49, %4
  %33 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !11
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %36 = icmp slt i64 %34, %35
  br i1 %36, label %38, label %37

37:                                               ; preds = %32
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  br label %52

38:                                               ; preds = %32
  %39 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !11
  %41 = sext i32 %40 to i64
  %42 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %43 = add nsw i64 %41, %42
  %44 = getelementptr inbounds i64, ptr %39, i64 %43
  %45 = load i64, ptr %44, align 8, !tbaa !9
  %46 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !11
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i64, ptr %29, i64 %47
  store i64 %45, ptr %48, align 8, !tbaa !9
  br label %49

49:                                               ; preds = %38
  %50 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !11
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %14, align 4, !tbaa !11
  br label %32, !llvm.loop !13

52:                                               ; preds = %37
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %15) #3
  store i32 0, ptr %15, align 4, !tbaa !11
  br label %53

53:                                               ; preds = %71, %52
  %54 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !11
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %57 = icmp slt i64 %55, %56
  br i1 %57, label %59, label %58

58:                                               ; preds = %53
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %15) #3
  br label %74

59:                                               ; preds = %53
  %60 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %61 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !11
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %64 = add nsw i64 %62, %63
  %65 = add nsw i64 %64, 1
  %66 = getelementptr inbounds i64, ptr %60, i64 %65
  %67 = load i64, ptr %66, align 8, !tbaa !9
  %68 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !11
  %69 = sext i32 %68 to i64
  %70 = getelementptr inbounds i64, ptr %31, i64 %69
  store i64 %67, ptr %70, align 8, !tbaa !9
  br label %71

71:                                               ; preds = %59
  %72 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !11
  %73 = add nsw i32 %72, 1
  store i32 %73, ptr %15, align 4, !tbaa !11
  br label %53, !llvm.loop !15

74:                                               ; preds = %58
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %16) #3
  store i64 0, ptr %16, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %17) #3
  %75 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store i64 %75, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %18) #3
  store i64 0, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %19) #3
  store i64 0, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  br label %76

76:                                               ; preds = %121, %74
  %77 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %78 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %79 = icmp slt i64 %77, %78
  br i1 %79, label %80, label %84

80:                                               ; preds = %76
  %81 = load i64, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %82 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %83 = icmp slt i64 %81, %82
  br label %84

84:                                               ; preds = %80, %76
  %85 = phi i1 [ false, %76 ], [ %83, %80 ]
  br i1 %85, label %86, label %122

86:                                               ; preds = %84
  %87 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %88 = getelementptr inbounds i64, ptr %29, i64 %87
  %89 = load i64, ptr %88, align 8, !tbaa !9
  %90 = load i64, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %91 = getelementptr inbounds i64, ptr %31, i64 %90
  %92 = load i64, ptr %91, align 8, !tbaa !9
  %93 = icmp sgt i64 %89, %92
  br i1 %93, label %94, label %110

94:                                               ; preds = %86
  %95 = load i64, ptr %16, align 8, !tbaa !9
  %96 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %97 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %98 = sub nsw i64 %96, %97
  %99 = add nsw i64 %95, %98
  store i64 %99, ptr %16, align 8, !tbaa !9
  %100 = load i64, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %101 = getelementptr inbounds i64, ptr %31, i64 %100
  %102 = load i64, ptr %101, align 8, !tbaa !9
  %103 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %104 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %105 = getelementptr inbounds i64, ptr %103, i64 %104
  store i64 %102, ptr %105, align 8, !tbaa !9
  %106 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %107 = add nsw i64 %106, 1
  store i64 %107, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %108 = load i64, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %109 = add nsw i64 %108, 1
  store i64 %109, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  br label %121

110:                                              ; preds = %86
  %111 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %112 = getelementptr inbounds i64, ptr %29, i64 %111
  %113 = load i64, ptr %112, align 8, !tbaa !9
  %114 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %115 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %116 = getelementptr inbounds i64, ptr %114, i64 %115
  store i64 %113, ptr %116, align 8, !tbaa !9
  %117 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %118 = add nsw i64 %117, 1
  store i64 %118, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %119 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %120 = add nsw i64 %119, 1
  store i64 %120, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  br label %121

121:                                              ; preds = %110, %94
  br label %76, !llvm.loop !16

122:                                              ; preds = %84
  br label %123

123:                                              ; preds = %127, %122
  %124 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %125 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %126 = icmp slt i64 %124, %125
  br i1 %126, label %127, label %138

127:                                              ; preds = %123
  %128 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %129 = getelementptr inbounds i64, ptr %29, i64 %128
  %130 = load i64, ptr %129, align 8, !tbaa !9
  %131 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %132 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %133 = getelementptr inbounds i64, ptr %131, i64 %132
  store i64 %130, ptr %133, align 8, !tbaa !9
  %134 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %135 = add nsw i64 %134, 1
  store i64 %135, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %136 = load i64, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  %137 = add nsw i64 %136, 1
  store i64 %137, ptr %18, align 8, !tbaa !9
  br label %123, !llvm.loop !17

138:                                              ; preds = %123
  br label %139

139:                                              ; preds = %143, %138
  %140 = load i64, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %141 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %142 = icmp slt i64 %140, %141
  br i1 %142, label %143, label %154

143:                                              ; preds = %139
  %144 = load i64, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %145 = getelementptr inbounds i64, ptr %31, i64 %144
  %146 = load i64, ptr %145, align 8, !tbaa !9
  %147 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %148 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %149 = getelementptr inbounds i64, ptr %147, i64 %148
  store i64 %146, ptr %149, align 8, !tbaa !9
  %150 = load i64, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %151 = add nsw i64 %150, 1
  store i64 %151, ptr %17, align 8, !tbaa !9
  %152 = load i64, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %153 = add nsw i64 %152, 1
  store i64 %153, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  br label %139, !llvm.loop !18

154:                                              ; preds = %139
  %155 = load i64, ptr %16, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %19) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %18) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %17) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %16) #3
  %156 = load ptr, ptr %11, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %156)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #3
  ret i64 %155
}

; 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
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #2

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 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn }
attributes #3 = { 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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"int", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = distinct !{!15, !14}
!16 = distinct !{!16, !14}
!17 = distinct !{!17, !14}
!18 = distinct !{!18, !14}


; 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 memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local noundef i64 @_Z5mergePxxxx(ptr nocapture noundef %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2, i64 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = sub nsw i64 %2, %1
  %6 = add nsw i64 %5, 1
  %7 = sub nsw i64 %3, %2
  %8 = alloca i64, i64 %6, align 16
  %9 = alloca i64, i64 %7, align 16
  %.not75 = icmp slt i64 %5, 0
  br i1 %.not75, label %.preheader74, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %4
  %invariant.gep = getelementptr i64, ptr %0, i64 %1
  %10 = add i64 %2, 1
  %11 = sub i64 %10, %1
  %12 = shl nuw i64 %11, 3
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr nonnull align 16 %8, ptr align 8 %invariant.gep, i64 %12, i1 false), !tbaa !5
  br label %.preheader74

.preheader74:                                     ; preds = %.lr.ph.preheader, %4
  %13 = icmp sgt i64 %7, 0
  br i1 %13, label %.preheader73, label %.preheader72

.preheader73:                                     ; preds = %.preheader74
  %invariant.gep77 = getelementptr i64, ptr %0, i64 %2
  %invariant.gep79 = getelementptr i8, ptr %invariant.gep77, i64 8
  %14 = sub i64 %3, %2
  %15 = shl i64 %14, 3
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr nonnull align 16 %9, ptr align 8 %invariant.gep79, i64 %15, i1 false), !tbaa !5
  %16 = icmp sgt i64 %5, -1
  %17 = and i1 %16, %13
  br i1 %17, label %.lr.ph87, label %.preheader72

.preheader72:                                     ; preds = %39, %.preheader74, %.preheader73
  %.061.lcssa = phi i64 [ 0, %.preheader73 ], [ 0, %.preheader74 ], [ %.162, %39 ]
  %.058.lcssa = phi i64 [ %1, %.preheader73 ], [ %1, %.preheader74 ], [ %.159, %39 ]
  %.055.lcssa = phi i64 [ 0, %.preheader73 ], [ 0, %.preheader74 ], [ %.156, %39 ]
  %.0.lcssa = phi i64 [ 0, %.preheader73 ], [ 0, %.preheader74 ], [ %.1, %39 ]
  %.not7191 = icmp sgt i64 %.055.lcssa, %5
  br i1 %.not7191, label %.preheader, label %.lr.ph94.preheader

.lr.ph94.preheader:                               ; preds = %.preheader72
  %18 = shl i64 %.058.lcssa, 3
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %0, i64 %18
  %19 = shl i64 %.055.lcssa, 3
  %scevgep101 = getelementptr i8, ptr %8, i64 %19
  %20 = add i64 %2, 1
  %21 = add i64 %.055.lcssa, %1
  %22 = sub i64 %20, %21
  %23 = shl nuw i64 %22, 3
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 8 %scevgep, ptr align 8 %scevgep101, i64 %23, i1 false), !tbaa !5
  %24 = add i64 %.058.lcssa, %2
  %25 = add i64 %24, 1
  %26 = add i64 %.055.lcssa, %1
  %27 = sub i64 %25, %26
  br label %.preheader

.lr.ph87:                                         ; preds = %.preheader73, %39
  %.086 = phi i64 [ %.1, %39 ], [ 0, %.preheader73 ]
  %.05585 = phi i64 [ %.156, %39 ], [ 0, %.preheader73 ]
  %.05884 = phi i64 [ %.159, %39 ], [ %1, %.preheader73 ]
  %.06183 = phi i64 [ %.162, %39 ], [ 0, %.preheader73 ]
  %28 = getelementptr inbounds i64, ptr %8, i64 %.05585
  %29 = load i64, ptr %28, align 8, !tbaa !5
  %30 = getelementptr inbounds i64, ptr %9, i64 %.086
  %31 = load i64, ptr %30, align 8, !tbaa !5
  %32 = icmp sgt i64 %29, %31
  br i1 %32, label %33, label %37

33:                                               ; preds = %.lr.ph87
  %34 = add i64 %.06183, %6
  %35 = sub i64 %34, %.05585
  %36 = add nsw i64 %.086, 1
  br label %39

37:                                               ; preds = %.lr.ph87
  %38 = add nsw i64 %.05585, 1
  br label %39

39:                                               ; preds = %37, %33
  %.sink = phi i64 [ %31, %33 ], [ %29, %37 ]
  %.162 = phi i64 [ %35, %33 ], [ %.06183, %37 ]
  %.156 = phi i64 [ %.05585, %33 ], [ %38, %37 ]
  %.1 = phi i64 [ %36, %33 ], [ %.086, %37 ]
  %40 = getelementptr inbounds i64, ptr %0, i64 %.05884
  store i64 %.sink, ptr %40, align 8
  %.159 = add nsw i64 %.05884, 1
  %41 = icmp sle i64 %.156, %5
  %42 = icmp slt i64 %.1, %7
  %43 = select i1 %41, i1 %42, i1 false
  br i1 %43, label %.lr.ph87, label %.preheader72, !llvm.loop !9

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph94.preheader, %.preheader72
  %.260.lcssa = phi i64 [ %.058.lcssa, %.preheader72 ], [ %27, %.lr.ph94.preheader ]
  %44 = icmp slt i64 %.0.lcssa, %7
  br i1 %44, label %.lr.ph98.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph98.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %45 = shl i64 %.260.lcssa, 3
  %scevgep102 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %45
  %46 = shl i64 %.0.lcssa, 3
  %scevgep103 = getelementptr i8, ptr %9, i64 %46
  %47 = add i64 %.0.lcssa, %2
  %48 = sub i64 %3, %47
  %49 = shl nuw i64 %48, 3
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 8 %scevgep102, ptr align 8 %scevgep103, i64 %49, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph98.preheader, %.preheader
  ret i64 %.061.lcssa
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #1

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) 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 nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }

!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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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