; 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: 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 @matrix_mult_constant(ptr noundef %0, ptr noundef %1, ptr noundef %2) #1 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store ptr %2, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %9

9:                                                ; preds = %118, %3
  %10 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %11 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %12 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %11, i32 0, i32 0
  %13 = load i32, ptr %12, align 8, !tbaa !11
  %14 = icmp slt i32 %10, %13
  br i1 %14, label %15, label %121

15:                                               ; preds = %9
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %16

16:                                               ; preds = %114, %15
  %17 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %18 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %19 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %18, i32 0, i32 1
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !13
  %21 = icmp slt i32 %17, %20
  br i1 %21, label %22, label %117

22:                                               ; preds = %16
  %23 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %24 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %23, i32 0, i32 2
  %25 = load i32, ptr %24, align 8, !tbaa !14
  switch i32 %25, label %113 [
    i32 0, label %26
    i32 1, label %55
    i32 2, label %84
  ]

26:                                               ; preds = %22
  %27 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %28 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %27, i32 0, i32 3
  %29 = load ptr, ptr %28, align 8, !tbaa !15
  %30 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %31 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %32 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %31, i32 0, i32 1
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !13
  %34 = mul nsw i32 %30, %33
  %35 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %36 = add nsw i32 %34, %35
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %29, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !9
  %40 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %40, align 8, !tbaa !15
  %42 = mul nsw i32 %39, %41
  %43 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %44 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %43, i32 0, i32 3
  %45 = load ptr, ptr %44, align 8, !tbaa !15
  %46 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %47 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %48 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %47, i32 0, i32 1
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !13
  %50 = mul nsw i32 %46, %49
  %51 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %52 = add nsw i32 %50, %51
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i32, ptr %45, i64 %53
  store i32 %42, ptr %54, align 4, !tbaa !9
  br label %113

55:                                               ; preds = %22
  %56 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %57 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %56, i32 0, i32 3
  %58 = load ptr, ptr %57, align 8, !tbaa !15
  %59 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %60 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %61 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %60, i32 0, i32 1
  %62 = load i32, ptr %61, align 4, !tbaa !13
  %63 = mul nsw i32 %59, %62
  %64 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %65 = add nsw i32 %63, %64
  %66 = sext i32 %65 to i64
  %67 = getelementptr inbounds float, ptr %58, i64 %66
  %68 = load float, ptr %67, align 4, !tbaa !16
  %69 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %70 = load float, ptr %69, align 8, !tbaa !15
  %71 = fmul float %68, %70
  %72 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %73 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %72, i32 0, i32 3
  %74 = load ptr, ptr %73, align 8, !tbaa !15
  %75 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %76 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %77 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %76, i32 0, i32 1
  %78 = load i32, ptr %77, align 4, !tbaa !13
  %79 = mul nsw i32 %75, %78
  %80 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %81 = add nsw i32 %79, %80
  %82 = sext i32 %81 to i64
  %83 = getelementptr inbounds float, ptr %74, i64 %82
  store float %71, ptr %83, align 4, !tbaa !16
  br label %113

84:                                               ; preds = %22
  %85 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %86 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %85, i32 0, i32 3
  %87 = load ptr, ptr %86, align 8, !tbaa !15
  %88 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %89 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %90 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %89, i32 0, i32 1
  %91 = load i32, ptr %90, align 4, !tbaa !13
  %92 = mul nsw i32 %88, %91
  %93 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %94 = add nsw i32 %92, %93
  %95 = sext i32 %94 to i64
  %96 = getelementptr inbounds double, ptr %87, i64 %95
  %97 = load double, ptr %96, align 8, !tbaa !18
  %98 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %99 = load double, ptr %98, align 8, !tbaa !15
  %100 = fmul double %97, %99
  %101 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %102 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %101, i32 0, i32 3
  %103 = load ptr, ptr %102, align 8, !tbaa !15
  %104 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %105 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %106 = getelementptr inbounds %struct.matrix, ptr %105, i32 0, i32 1
  %107 = load i32, ptr %106, align 4, !tbaa !13
  %108 = mul nsw i32 %104, %107
  %109 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %110 = add nsw i32 %108, %109
  %111 = sext i32 %110 to i64
  %112 = getelementptr inbounds double, ptr %103, i64 %111
  store double %100, ptr %112, align 8, !tbaa !18
  br label %113

113:                                              ; preds = %84, %55, %26, %22
  br label %114

114:                                              ; preds = %113
  %115 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %116 = add nsw i32 %115, 1
  store i32 %116, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %16, !llvm.loop !20

117:                                              ; preds = %16
  br label %118

118:                                              ; preds = %117
  %119 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %120 = add nsw i32 %119, 1
  store i32 %120, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %9, !llvm.loop !22

121:                                              ; preds = %9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  ret void
}

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 = { 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 = !{!12, !10, i64 0}
!12 = !{!"matrix", !10, i64 0, !10, i64 4, !10, i64 8, !7, i64 16}
!13 = !{!12, !10, i64 4}
!14 = !{!12, !10, i64 8}
!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: nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local void @matrix_mult_constant(ptr nocapture noundef readonly %0, ptr nocapture noundef readonly %1, ptr nocapture noundef readonly %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !5
  %5 = icmp sgt i32 %4, 0
  br i1 %5, label %.preheader.lr.ph, label %._crit_edge37

.preheader.lr.ph:                                 ; preds = %3
  %6 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 4
  %7 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 8
  %8 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 16
  %9 = getelementptr inbounds i8, ptr %2, i64 16
  %10 = getelementptr inbounds i8, ptr %2, i64 4
  %11 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !10
  %12 = icmp sgt i32 %11, 0
  br i1 %12, label %.preheader, label %._crit_edge37

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.lr.ph, %._crit_edge
  %13 = phi i32 [ %69, %._crit_edge ], [ %4, %.preheader.lr.ph ]
  %14 = phi i32 [ %70, %._crit_edge ], [ %11, %.preheader.lr.ph ]
  %15 = phi i32 [ %71, %._crit_edge ], [ %11, %.preheader.lr.ph ]
  %.03336 = phi i32 [ %72, %._crit_edge ], [ 0, %.preheader.lr.ph ]
  %16 = icmp sgt i32 %15, 0
  br i1 %16, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader, %65
  %17 = phi i32 [ %66, %65 ], [ %14, %.preheader ]
  %18 = phi i32 [ %66, %65 ], [ %15, %.preheader ]
  %.035 = phi i32 [ %67, %65 ], [ 0, %.preheader ]
  %19 = load i32, ptr %7, align 8, !tbaa !11
  switch i32 %19, label %65 [
    i32 0, label %20
    i32 1, label %35
    i32 2, label %50
  ]

20:                                               ; preds = %.lr.ph
  %21 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !12
  %22 = mul nsw i32 %18, %.03336
  %23 = add nsw i32 %22, %.035
  %24 = sext i32 %23 to i64
  %25 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !13
  %27 = load i32, ptr %1, align 8, !tbaa !12
  %28 = mul nsw i32 %27, %26
  %29 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !12
  %30 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !10
  %31 = mul nsw i32 %30, %.03336
  %32 = add nsw i32 %31, %.035
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %29, i64 %33
  store i32 %28, ptr %34, align 4, !tbaa !13
  %.pre = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !10
  br label %65

35:                                               ; preds = %.lr.ph
  %36 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !12
  %37 = mul nsw i32 %18, %.03336
  %38 = add nsw i32 %37, %.035
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds float, ptr %36, i64 %39
  %41 = load float, ptr %40, align 4, !tbaa !14
  %42 = load float, ptr %1, align 8, !tbaa !12
  %43 = fmul float %41, %42
  %44 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !12
  %45 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !10
  %46 = mul nsw i32 %45, %.03336
  %47 = add nsw i32 %46, %.035
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = getelementptr inbounds float, ptr %44, i64 %48
  store float %43, ptr %49, align 4, !tbaa !14
  br label %65

50:                                               ; preds = %.lr.ph
  %51 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !12
  %52 = mul nsw i32 %18, %.03336
  %53 = add nsw i32 %52, %.035
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds double, ptr %51, i64 %54
  %56 = load double, ptr %55, align 8, !tbaa !16
  %57 = load double, ptr %1, align 8, !tbaa !12
  %58 = fmul double %56, %57
  %59 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !12
  %60 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !10
  %61 = mul nsw i32 %60, %.03336
  %62 = add nsw i32 %61, %.035
  %63 = sext i32 %62 to i64
  %64 = getelementptr inbounds double, ptr %59, i64 %63
  store double %58, ptr %64, align 8, !tbaa !16
  br label %65

65:                                               ; preds = %.lr.ph, %20, %35, %50
  %66 = phi i32 [ %17, %.lr.ph ], [ %.pre, %20 ], [ %17, %35 ], [ %17, %50 ]
  %67 = add nuw nsw i32 %.035, 1
  %68 = icmp slt i32 %67, %66
  br i1 %68, label %.lr.ph, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !18

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %65
  %.pre39 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %.preheader
  %69 = phi i32 [ %.pre39, %._crit_edge.loopexit ], [ %13, %.preheader ]
  %70 = phi i32 [ %66, %._crit_edge.loopexit ], [ %14, %.preheader ]
  %71 = phi i32 [ %66, %._crit_edge.loopexit ], [ %15, %.preheader ]
  %72 = add nuw nsw i32 %.03336, 1
  %73 = icmp slt i32 %72, %69
  br i1 %73, label %.preheader, label %._crit_edge37, !llvm.loop !20

._crit_edge37:                                    ; preds = %._crit_edge, %.preheader.lr.ph, %3
  ret void
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, inaccessiblemem: none) 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 0}
!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 4}
!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: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimpleLoopUnswitchPass,SimplifyCFGPass