; LLVM IR from AlgoGenesis/C :: Binary Tree Algorithms/Merge two BSTs (mergeBSTs)

; 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: nounwind allocsize(0)
declare noalias ptr @malloc(i64 noundef) #1

; 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 ptr @mergeSortedArrays(ptr noundef %0, i32 noundef %1, ptr noundef %2, i32 noundef %3, ptr noundef %4) #2 {
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca ptr, align 8
  %11 = alloca ptr, align 8
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store ptr %2, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  store i32 %3, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  store ptr %4, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %17 = add nsw i32 %15, %16
  %18 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  store i32 %17, ptr %18, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %11) #3
  %19 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !9
  %21 = sext i32 %20 to i64
  %22 = mul i64 %21, 4
  %23 = call noalias ptr @malloc(i64 noundef %22) #4
  store ptr %23, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  store i32 0, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  store i32 0, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  store i32 0, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %24

24:                                               ; preds = %70, %5
  %25 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %26 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %27 = icmp slt i32 %25, %26
  br i1 %27, label %28, label %32

28:                                               ; preds = %24
  %29 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %30 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %31 = icmp slt i32 %29, %30
  br label %32

32:                                               ; preds = %28, %24
  %33 = phi i1 [ false, %24 ], [ %31, %28 ]
  br i1 %33, label %34, label %71

34:                                               ; preds = %32
  %35 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %35, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !9
  %40 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i32, ptr %40, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !9
  %45 = icmp slt i32 %39, %44
  br i1 %45, label %46, label %58

46:                                               ; preds = %34
  %47 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %49 = add nsw i32 %48, 1
  store i32 %49, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %50 = sext i32 %48 to i64
  %51 = getelementptr inbounds i32, ptr %47, i64 %50
  %52 = load i32, ptr %51, align 4, !tbaa !9
  %53 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %54 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %55 = add nsw i32 %54, 1
  store i32 %55, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %56 = sext i32 %54 to i64
  %57 = getelementptr inbounds i32, ptr %53, i64 %56
  store i32 %52, ptr %57, align 4, !tbaa !9
  br label %70

58:                                               ; preds = %34
  %59 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %60 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %61 = add nsw i32 %60, 1
  store i32 %61, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %62 = sext i32 %60 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i32, ptr %59, i64 %62
  %64 = load i32, ptr %63, align 4, !tbaa !9
  %65 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %66 to i64
  %69 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %68
  store i32 %64, ptr %69, align 4, !tbaa !9
  br label %70

70:                                               ; preds = %58, %46
  br label %24, !llvm.loop !11

71:                                               ; preds = %32
  br label %72

72:                                               ; preds = %76, %71
  %73 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %75 = icmp slt i32 %73, %74
  br i1 %75, label %76, label %88

76:                                               ; preds = %72
  %77 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %78 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %79 = add nsw i32 %78, 1
  store i32 %79, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %80 = sext i32 %78 to i64
  %81 = getelementptr inbounds i32, ptr %77, i64 %80
  %82 = load i32, ptr %81, align 4, !tbaa !9
  %83 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %84 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %85 = add nsw i32 %84, 1
  store i32 %85, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %86 = sext i32 %84 to i64
  %87 = getelementptr inbounds i32, ptr %83, i64 %86
  store i32 %82, ptr %87, align 4, !tbaa !9
  br label %72, !llvm.loop !13

88:                                               ; preds = %72
  br label %89

89:                                               ; preds = %93, %88
  %90 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %91 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %92 = icmp slt i32 %90, %91
  br i1 %92, label %93, label %105

93:                                               ; preds = %89
  %94 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %95 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %96 = add nsw i32 %95, 1
  store i32 %96, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %97 = sext i32 %95 to i64
  %98 = getelementptr inbounds i32, ptr %94, i64 %97
  %99 = load i32, ptr %98, align 4, !tbaa !9
  %100 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %101 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %102 = add nsw i32 %101, 1
  store i32 %102, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %103 = sext i32 %101 to i64
  %104 = getelementptr inbounds i32, ptr %100, i64 %103
  store i32 %99, ptr %104, align 4, !tbaa !9
  br label %89, !llvm.loop !14

105:                                              ; preds = %89
  %106 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %11) #3
  ret ptr %106
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { nounwind allocsize(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 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 #3 = { nounwind }
attributes #4 = { nounwind allocsize(0) }

!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}


; 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 nounwind willreturn allockind("alloc,uninitialized") allocsize(0) memory(inaccessiblemem: readwrite)
declare noalias noundef ptr @malloc(i64 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nofree nounwind uwtable
define dso_local noalias noundef ptr @mergeSortedArrays(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, ptr nocapture noundef readonly %2, i32 noundef %3, ptr nocapture noundef writeonly %4) local_unnamed_addr #1 {
  %6 = add nsw i32 %3, %1
  store i32 %6, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %7 = sext i32 %6 to i64
  %8 = shl nsw i64 %7, 2
  %9 = tail call noalias ptr @malloc(i64 noundef %8) #4
  %10 = icmp sgt i32 %1, 0
  %11 = icmp sgt i32 %3, 0
  %12 = and i1 %10, %11
  br i1 %12, label %.lr.ph, label %.preheader40

.preheader40.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %13 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader40

.preheader40:                                     ; preds = %.preheader40.loopexit, %5
  %.035.lcssa = phi i32 [ 0, %5 ], [ %.136, %.preheader40.loopexit ]
  %.032.lcssa = phi i32 [ 0, %5 ], [ %.133, %.preheader40.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ 0, %5 ], [ %13, %.preheader40.loopexit ]
  %14 = icmp slt i32 %.035.lcssa, %1
  br i1 %14, label %.lr.ph48.preheader, label %.preheader

.lr.ph48.preheader:                               ; preds = %.preheader40
  %15 = zext i32 %.0.lcssa to i64
  %16 = shl nuw nsw i64 %15, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %9, i64 %16
  %17 = sext i32 %.035.lcssa to i64
  %18 = shl nsw i64 %17, 2
  %scevgep54 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %18
  %19 = xor i32 %.035.lcssa, -1
  %20 = add i32 %19, %1
  %21 = zext i32 %20 to i64
  %22 = shl nuw nsw i64 %21, 2
  %23 = add nuw nsw i64 %22, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep54, i64 %23, i1 false), !tbaa !5
  %wide.trip.count = sext i32 %1 to i64
  %24 = sub nsw i64 %wide.trip.count, %17
  %min.iters.check = icmp ult i64 %24, 4
  br i1 %min.iters.check, label %.lr.ph48.preheader72, label %vector.ph

.lr.ph48.preheader72:                             ; preds = %middle.block, %.lr.ph48.preheader
  %indvars.iv57.ph = phi i64 [ %17, %.lr.ph48.preheader ], [ %ind.end, %middle.block ]
  %indvars.iv55.ph = phi i64 [ %15, %.lr.ph48.preheader ], [ %29, %middle.block ]
  br label %.lr.ph48

vector.ph:                                        ; preds = %.lr.ph48.preheader
  %n.vec = and i64 %24, -4
  %ind.end = add nsw i64 %n.vec, %17
  %25 = insertelement <2 x i64> <i64 poison, i64 0>, i64 %15, i64 0
  br label %vector.body

vector.body:                                      ; preds = %vector.body, %vector.ph
  %index = phi i64 [ 0, %vector.ph ], [ %index.next, %vector.body ]
  %vec.phi = phi <2 x i64> [ %25, %vector.ph ], [ %26, %vector.body ]
  %vec.phi71 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ %27, %vector.body ]
  %26 = add <2 x i64> %vec.phi, <i64 1, i64 1>
  %27 = add <2 x i64> %vec.phi71, <i64 1, i64 1>
  %index.next = add nuw i64 %index, 4
  %28 = icmp eq i64 %index.next, %n.vec
  br i1 %28, label %middle.block, label %vector.body, !llvm.loop !9

middle.block:                                     ; preds = %vector.body
  %bin.rdx = add <2 x i64> %27, %26
  %29 = tail call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %bin.rdx)
  %cmp.n = icmp eq i64 %24, %n.vec
  br i1 %cmp.n, label %.preheader.loopexit, label %.lr.ph48.preheader72

.lr.ph:                                           ; preds = %5, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %5 ]
  %.03242 = phi i32 [ %.133, %.lr.ph ], [ 0, %5 ]
  %.03541 = phi i32 [ %.136, %.lr.ph ], [ 0, %5 ]
  %30 = zext nneg i32 %.03541 to i64
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %30
  %32 = load i32, ptr %31, align 4, !tbaa !5
  %33 = zext nneg i32 %.03242 to i64
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  %36 = icmp slt i32 %32, %35
  %.sink = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %32, i32 %35)
  %37 = zext i1 %36 to i32
  %.136 = add nuw nsw i32 %.03541, %37
  %not. = xor i1 %36, true
  %38 = zext i1 %not. to i32
  %.133 = add nuw nsw i32 %.03242, %38
  %39 = getelementptr inbounds i32, ptr %9, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %39, align 4
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %40 = icmp slt i32 %.136, %1
  %41 = icmp slt i32 %.133, %3
  %42 = select i1 %40, i1 %41, i1 false
  br i1 %42, label %.lr.ph, label %.preheader40.loopexit, !llvm.loop !13

.preheader.loopexit:                              ; preds = %.lr.ph48, %middle.block
  %indvars.iv.next56.lcssa = phi i64 [ %29, %middle.block ], [ %indvars.iv.next56, %.lr.ph48 ]
  %43 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next56.lcssa to i32
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.loopexit, %.preheader40
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.0.lcssa, %.preheader40 ], [ %43, %.preheader.loopexit ]
  %44 = icmp slt i32 %.032.lcssa, %3
  br i1 %44, label %.lr.ph52.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph52.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %45 = zext i32 %.2.lcssa to i64
  %46 = shl nuw nsw i64 %45, 2
  %scevgep62 = getelementptr i8, ptr %9, i64 %46
  %47 = sext i32 %.032.lcssa to i64
  %48 = shl nsw i64 %47, 2
  %scevgep63 = getelementptr i8, ptr %2, i64 %48
  %49 = xor i32 %.032.lcssa, -1
  %50 = add i32 %49, %3
  %51 = zext i32 %50 to i64
  %52 = shl nuw nsw i64 %51, 2
  %53 = add nuw nsw i64 %52, 4
  tail call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep62, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep63, i64 %53, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

.lr.ph48:                                         ; preds = %.lr.ph48.preheader72, %.lr.ph48
  %indvars.iv57 = phi i64 [ %indvars.iv.next58, %.lr.ph48 ], [ %indvars.iv57.ph, %.lr.ph48.preheader72 ]
  %indvars.iv55 = phi i64 [ %indvars.iv.next56, %.lr.ph48 ], [ %indvars.iv55.ph, %.lr.ph48.preheader72 ]
  %indvars.iv.next58 = add nsw i64 %indvars.iv57, 1
  %indvars.iv.next56 = add nuw nsw i64 %indvars.iv55, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next58, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %.preheader.loopexit, label %.lr.ph48, !llvm.loop !14

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph52.preheader, %.preheader
  ret ptr %9
}

; 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) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smin.i32(i32, i32) #3

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64>) #3

attributes #0 = { mustprogress nofree nounwind willreturn allockind("alloc,uninitialized") allocsize(0) memory(inaccessiblemem: readwrite) "alloc-family"="malloc" "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 = { nofree 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 nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #3 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #4 = { nounwind allocsize(0) }

!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, !11, !12}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = !{!"llvm.loop.isvectorized", i32 1}
!12 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
!13 = distinct !{!13, !10}
!14 = distinct !{!14, !10, !12, !11}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopLoadEliminationPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,LoopVectorizePass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass