; LLVM IR from AlgoGenesis/C :: Searching Algorithms/Kth_Largest_Element_Of_The_Array (partition)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @partition(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #0 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %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 %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %13 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %14 = load i32, ptr %8, 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
  store i32 %17, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %18 = load ptr, ptr %5, 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
  store i32 %22, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %23 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %23, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !9
  %28 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %30 = sext i32 %29 to i64
  %31 = getelementptr inbounds i32, ptr %28, i64 %30
  store i32 %27, ptr %31, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %33 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %34 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %33, i64 %35
  store i32 %32, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %37 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %37, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %38 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %38, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %39

39:                                               ; preds = %75, %4
  %40 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %41 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %42 = icmp slt i32 %40, %41
  br i1 %42, label %44, label %43

43:                                               ; preds = %39
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %78

44:                                               ; preds = %39
  %45 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i32, ptr %45, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !9
  %50 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %51 = icmp sgt i32 %49, %50
  br i1 %51, label %52, label %74

52:                                               ; preds = %44
  %53 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %54 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %53, i64 %55
  %57 = load i32, ptr %56, align 4, !tbaa !9
  store i32 %57, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %58 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %59 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds i32, ptr %58, i64 %60
  %62 = load i32, ptr %61, align 4, !tbaa !9
  %63 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %64 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds i32, ptr %63, i64 %65
  store i32 %62, ptr %66, align 4, !tbaa !9
  %67 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %68 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i32, ptr %68, i64 %70
  store i32 %67, ptr %71, align 4, !tbaa !9
  %72 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %73 = add nsw i32 %72, 1
  store i32 %73, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %74

74:                                               ; preds = %52, %44
  br label %75

75:                                               ; preds = %74
  %76 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %77 = add nsw i32 %76, 1
  store i32 %77, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %39, !llvm.loop !11

78:                                               ; preds = %43
  %79 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %80 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i32, ptr %79, i64 %81
  %83 = load i32, ptr %82, align 4, !tbaa !9
  store i32 %83, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %84 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %85 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %86 = sext i32 %85 to i64
  %87 = getelementptr inbounds i32, ptr %84, i64 %86
  %88 = load i32, ptr %87, align 4, !tbaa !9
  %89 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %90 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %91 = sext i32 %90 to i64
  %92 = getelementptr inbounds i32, ptr %89, i64 %91
  store i32 %88, ptr %92, align 4, !tbaa !9
  %93 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %94 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %95 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %96 = sext i32 %95 to i64
  %97 = getelementptr inbounds i32, ptr %94, i64 %96
  store i32 %93, ptr %97, align 4, !tbaa !9
  %98 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  ret i32 %98
}

; 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 = { 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/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: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local i32 @partition(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = sext i32 %3 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
  store i32 %10, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  store i32 %7, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %11 = icmp slt i32 %1, %2
  br i1 %11, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %4
  %12 = sext i32 %1 to i64
  %13 = sub nsw i64 %8, %12
  %xtraiter = and i64 %13, 1
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.lr.ph.prol.loopexit, label %.lr.ph.prol

.lr.ph.prol:                                      ; preds = %.lr.ph.preheader
  %14 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %12
  %15 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %16 = icmp sgt i32 %15, %7
  br i1 %16, label %17, label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

17:                                               ; preds = %.lr.ph.prol
  %18 = sext i32 %1 to i64
  %19 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %18
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !5
  store i32 %15, ptr %19, align 4, !tbaa !5
  store i32 %20, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %21 = add nsw i32 %1, 1
  br label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %17, %.lr.ph.prol
  %.1.prol = phi i32 [ %21, %17 ], [ %1, %.lr.ph.prol ]
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %12, 1
  br label %.lr.ph.prol.loopexit

.lr.ph.prol.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.preheader
  %.1.lcssa.unr = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %12, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %.03840.unr = phi i32 [ %1, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %22 = add nsw i64 %8, -1
  %23 = icmp eq i64 %22, %12
  br i1 %23, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 4
  br label %.lr.ph

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %43, %.lr.ph.prol.loopexit
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.1.lcssa.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ], [ %.1.1, %43 ]
  %.pre = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %4
  %24 = phi i32 [ %7, %4 ], [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ]
  %.038.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.1.lcssa, %._crit_edge.loopexit ]
  %25 = sext i32 %.038.lcssa to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  store i32 %27, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  store i32 %24, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  ret i32 %.038.lcssa

.lr.ph:                                           ; preds = %43, %.lr.ph.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %43 ]
  %.03840 = phi i32 [ %.03840.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.1.1, %43 ]
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %30 = icmp sgt i32 %29, %7
  br i1 %30, label %31, label %.lr.ph.1

31:                                               ; preds = %.lr.ph
  %32 = sext i32 %.03840 to i64
  %33 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %32
  %34 = load i32, ptr %33, align 4, !tbaa !5
  store i32 %29, ptr %33, align 4, !tbaa !5
  store i32 %34, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %35 = add nsw i32 %.03840, 1
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %31
  %.1 = phi i32 [ %35, %31 ], [ %.03840, %.lr.ph ]
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv
  %36 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %37 = icmp sgt i32 %36, %7
  br i1 %37, label %38, label %43

38:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %39 = sext i32 %.1 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  store i32 %36, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  store i32 %41, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %42 = add nsw i32 %.1, 1
  br label %43

43:                                               ; preds = %38, %.lr.ph.1
  %.1.1 = phi i32 [ %42, %38 ], [ %.1, %.lr.ph.1 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, 2
  %exitcond.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next.1, %8
  br i1 %exitcond.not.1, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9
}

attributes #0 = { 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" }

!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"}


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