; LLVM IR from AlgoGenesis/C :: Sorting Algorithms/Radix sort (Program)

; 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: 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 @countingsort(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #1 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca ptr, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca [10 x i32], align 16
  %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
  %15 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %17 = zext i32 %16 to i64
  %18 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %18, ptr %7, align 8
  %19 = alloca i32, i64 %17, align 16
  store i64 %17, ptr %8, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40, ptr %9) #4
  call void @llvm.memset.p0.i64(ptr align 16 %9, i8 0, i64 40, i1 false)
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #4
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %20

20:                                               ; preds = %39, %3
  %21 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %22 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %23 = icmp slt i32 %21, %22
  br i1 %23, label %25, label %24

24:                                               ; preds = %20
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #4
  br label %42

25:                                               ; preds = %20
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #4
  %26 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %27 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %28 = sext i32 %27 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %26, i64 %28
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !9
  %31 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %32 = sdiv i32 %30, %31
  %33 = srem i32 %32, 10
  store i32 %33, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %34 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %9, i64 0, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  %38 = add nsw i32 %37, 1
  store i32 %38, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #4
  br label %39

39:                                               ; preds = %25
  %40 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %41 = add nsw i32 %40, 1
  store i32 %41, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %20, !llvm.loop !11

42:                                               ; preds = %24
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #4
  store i32 1, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %43

43:                                               ; preds = %58, %42
  %44 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %45 = icmp slt i32 %44, 10
  br i1 %45, label %47, label %46

46:                                               ; preds = %43
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #4
  br label %61

47:                                               ; preds = %43
  %48 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %49 = sub nsw i32 %48, 1
  %50 = sext i32 %49 to i64
  %51 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %9, i64 0, i64 %50
  %52 = load i32, ptr %51, align 4, !tbaa !9
  %53 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %9, i64 0, i64 %54
  %56 = load i32, ptr %55, align 4, !tbaa !9
  %57 = add nsw i32 %56, %52
  store i32 %57, ptr %55, align 4, !tbaa !9
  br label %58

58:                                               ; preds = %47
  %59 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %60 = add nsw i32 %59, 1
  store i32 %60, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %43, !llvm.loop !13

61:                                               ; preds = %46
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #4
  %62 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %63 = sub nsw i32 %62, 1
  store i32 %63, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %64

64:                                               ; preds = %94, %61
  %65 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %66 = icmp sge i32 %65, 0
  br i1 %66, label %68, label %67

67:                                               ; preds = %64
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #4
  br label %97

68:                                               ; preds = %64
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #4
  %69 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %70 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %71 = sext i32 %70 to i64
  %72 = getelementptr inbounds i32, ptr %69, i64 %71
  %73 = load i32, ptr %72, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %75 = sdiv i32 %73, %74
  %76 = srem i32 %75, 10
  store i32 %76, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %77 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %78 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = getelementptr inbounds i32, ptr %77, i64 %79
  %81 = load i32, ptr %80, align 4, !tbaa !9
  %82 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %83 = sext i32 %82 to i64
  %84 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %9, i64 0, i64 %83
  %85 = load i32, ptr %84, align 4, !tbaa !9
  %86 = sub nsw i32 %85, 1
  %87 = sext i32 %86 to i64
  %88 = getelementptr inbounds i32, ptr %19, i64 %87
  store i32 %81, ptr %88, align 4, !tbaa !9
  %89 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %9, i64 0, i64 %90
  %92 = load i32, ptr %91, align 4, !tbaa !9
  %93 = add nsw i32 %92, -1
  store i32 %93, ptr %91, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #4
  br label %94

94:                                               ; preds = %68
  %95 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %96 = add nsw i32 %95, -1
  store i32 %96, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %64, !llvm.loop !14

97:                                               ; preds = %67
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %15) #4
  store i32 0, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  br label %98

98:                                               ; preds = %112, %97
  %99 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %100 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %101 = icmp slt i32 %99, %100
  br i1 %101, label %103, label %102

102:                                              ; preds = %98
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %15) #4
  br label %115

103:                                              ; preds = %98
  %104 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %105 = sext i32 %104 to i64
  %106 = getelementptr inbounds i32, ptr %19, i64 %105
  %107 = load i32, ptr %106, align 4, !tbaa !9
  %108 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %109 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %110 = sext i32 %109 to i64
  %111 = getelementptr inbounds i32, ptr %108, i64 %110
  store i32 %107, ptr %111, align 4, !tbaa !9
  br label %112

112:                                              ; preds = %103
  %113 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  %114 = add nsw i32 %113, 1
  store i32 %114, ptr %15, align 4, !tbaa !9
  br label %98, !llvm.loop !15

115:                                              ; preds = %102
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40, ptr %9) #4
  %116 = load ptr, ptr %7, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %116)
  ret void
}

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

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write)
declare void @llvm.memset.p0.i64(ptr nocapture writeonly, i8, i64, i1 immarg) #3

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

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 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn }
attributes #3 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write) }
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, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}
!15 = distinct !{!15, !12}


; 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: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @countingsort(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #1 {
  %4 = alloca [10 x i32], align 16
  %5 = zext i32 %1 to i64
  %6 = alloca i32, i64 %5, align 16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 40, ptr nonnull %4) #4
  call void @llvm.memset.p0.i64(ptr noundef nonnull align 16 dereferenceable(40) %4, i8 0, i64 40, i1 false)
  %7 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %7, label %.lr.ph, label %.preheader33

.preheader33.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %.pre = load i32, ptr %4, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 4
  %.pre51 = load i32, ptr %.phi.trans.insert, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert52 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 8
  %.pre53 = load i32, ptr %.phi.trans.insert52, align 8, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert54 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 12
  %.pre55 = load i32, ptr %.phi.trans.insert54, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert56 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 16
  %.pre57 = load i32, ptr %.phi.trans.insert56, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert58 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 20
  %.pre59 = load i32, ptr %.phi.trans.insert58, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert60 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 24
  %.pre61 = load i32, ptr %.phi.trans.insert60, align 8, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert62 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 28
  %.pre63 = load i32, ptr %.phi.trans.insert62, align 4, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert64 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 32
  %.pre65 = load i32, ptr %.phi.trans.insert64, align 16, !tbaa !5
  %.phi.trans.insert66 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 36
  %.pre67 = load i32, ptr %.phi.trans.insert66, align 4, !tbaa !5
  %8 = add nsw i32 %.pre51, %.pre
  br label %.preheader33

.preheader33:                                     ; preds = %.preheader33.loopexit, %3
  %9 = phi i32 [ %.pre67, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %10 = phi i32 [ %.pre65, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %11 = phi i32 [ %.pre63, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %12 = phi i32 [ %.pre61, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %13 = phi i32 [ %.pre59, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %14 = phi i32 [ %.pre57, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %15 = phi i32 [ %.pre55, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %16 = phi i32 [ %.pre53, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %17 = phi i32 [ %8, %.preheader33.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %18 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 4
  store i32 %17, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  %19 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 8
  %20 = add nsw i32 %16, %17
  store i32 %20, ptr %19, align 8, !tbaa !5
  %21 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 12
  %22 = add nsw i32 %15, %20
  store i32 %22, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  %23 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 16
  %24 = add nsw i32 %14, %22
  store i32 %24, ptr %23, align 16, !tbaa !5
  %25 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 20
  %26 = add nsw i32 %13, %24
  store i32 %26, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 24
  %28 = add nsw i32 %12, %26
  store i32 %28, ptr %27, align 8, !tbaa !5
  %29 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 28
  %30 = add nsw i32 %11, %28
  store i32 %30, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  %31 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 32
  %32 = add nsw i32 %10, %30
  store i32 %32, ptr %31, align 16, !tbaa !5
  %33 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 36
  %34 = add nsw i32 %9, %32
  store i32 %34, ptr %33, align 4, !tbaa !5
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %6, i64 -4
  br i1 %7, label %.lr.ph37, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %3, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %3 ]
  %35 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !5
  %37 = sdiv i32 %36, %2
  %38 = srem i32 %37, 10
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %4, i64 0, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  %42 = add nsw i32 %41, 1
  store i32 %42, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %5
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader33.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph37
  br i1 %7, label %.lr.ph39.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph39.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %43 = shl nuw nsw i64 %5, 2
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr nonnull align 4 %0, ptr nonnull align 16 %6, i64 %43, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

.lr.ph37:                                         ; preds = %.preheader33, %.lr.ph37
  %indvars.iv45 = phi i64 [ %indvars.iv.next46, %.lr.ph37 ], [ %5, %.preheader33 ]
  %indvars.iv.next46 = add nsw i64 %indvars.iv45, -1
  %44 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv.next46
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !5
  %46 = sdiv i32 %45, %2
  %47 = srem i32 %46, 10
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr %4, i64 0, i64 %48
  %50 = load i32, ptr %49, align 4, !tbaa !5
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %51
  store i32 %45, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %52 = add nsw i32 %50, -1
  store i32 %52, ptr %49, align 4, !tbaa !5
  %53 = icmp sgt i64 %indvars.iv45, 1
  br i1 %53, label %.lr.ph37, label %.preheader, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %.preheader33, %.lr.ph39.preheader, %.preheader
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 40, ptr nonnull %4) #4
  ret void
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write)
declare void @llvm.memset.p0.i64(ptr nocapture writeonly, i8, i64, i1 immarg) #2

; 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) #3

attributes #0 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #2 = { mustprogress nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: write) }
attributes #3 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LICMPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass