; LLVM IR from ritikbanger/Hacktoberfest2022-DSA :: 06. Sorting (heapsort)

; 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"

@n = external dso_local global i32, align 4
@a = external dso_local global [99 x i32], align 16
@.str.8 = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

declare i32 @printf(ptr noundef, ...) #0

; 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

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local void @swap(i32 noundef, i32 noundef) #2

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @heapsort() #2 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %1) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %2) #3
  %7 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  store i32 %7, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  br label %8

8:                                                ; preds = %113, %0
  %9 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %10 = icmp sgt i32 %9, 1
  br i1 %10, label %11, label %114

11:                                               ; preds = %8
  %12 = load i32, ptr getelementptr inbounds ([99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 1), align 4, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %14 = sext i32 %13 to i64
  %15 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %14
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %17 = icmp sgt i32 %12, %16
  br i1 %17, label %18, label %20

18:                                               ; preds = %11
  %19 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  call void @swap(i32 noundef 1, i32 noundef %19)
  br label %20

20:                                               ; preds = %18, %11
  %21 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %22 = add nsw i32 %21, -1
  store i32 %22, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %23

23:                                               ; preds = %112, %20
  %24 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %26 = icmp slt i32 %24, %25
  br i1 %26, label %27, label %113

27:                                               ; preds = %23
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %3) #3
  %28 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %29 = mul nsw i32 2, %28
  store i32 %29, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #3
  %30 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %31 = mul nsw i32 2, %30
  %32 = add nsw i32 %31, 1
  store i32 %32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %34 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %35 = icmp slt i32 %33, %34
  br i1 %35, label %36, label %108

36:                                               ; preds = %27
  %37 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %39 = icmp slt i32 %37, %38
  br i1 %39, label %40, label %91

40:                                               ; preds = %36
  %41 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %42 = sext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %42
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !5
  %45 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %46
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  %49 = icmp slt i32 %44, %48
  br i1 %49, label %50, label %64

50:                                               ; preds = %40
  %51 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !5
  %55 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %56 = sext i32 %55 to i64
  %57 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %56
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !5
  %59 = icmp sgt i32 %54, %58
  br i1 %59, label %60, label %64

60:                                               ; preds = %50
  %61 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @swap(i32 noundef %61, i32 noundef %62)
  %63 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %63, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %90

64:                                               ; preds = %50, %40
  %65 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %66 = sext i32 %65 to i64
  %67 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %66
  %68 = load i32, ptr %67, align 4, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %70
  %72 = load i32, ptr %71, align 4, !tbaa !5
  %73 = icmp slt i32 %68, %72
  br i1 %73, label %74, label %88

74:                                               ; preds = %64
  %75 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %76 = sext i32 %75 to i64
  %77 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %76
  %78 = load i32, ptr %77, align 4, !tbaa !5
  %79 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %80 = sext i32 %79 to i64
  %81 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %80
  %82 = load i32, ptr %81, align 4, !tbaa !5
  %83 = icmp slt i32 %78, %82
  br i1 %83, label %84, label %88

84:                                               ; preds = %74
  %85 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @swap(i32 noundef %85, i32 noundef %86)
  %87 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %87, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %89

88:                                               ; preds = %74, %64
  store i32 5, ptr %5, align 4
  br label %110

89:                                               ; preds = %84
  br label %90

90:                                               ; preds = %89, %60
  br label %107

91:                                               ; preds = %36
  %92 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %93
  %95 = load i32, ptr %94, align 4, !tbaa !5
  %96 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %97 = sext i32 %96 to i64
  %98 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %97
  %99 = load i32, ptr %98, align 4, !tbaa !5
  %100 = icmp sgt i32 %95, %99
  br i1 %100, label %101, label %105

101:                                              ; preds = %91
  %102 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %103 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @swap(i32 noundef %102, i32 noundef %103)
  %104 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %104, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %106

105:                                              ; preds = %91
  store i32 5, ptr %5, align 4
  br label %110

106:                                              ; preds = %101
  br label %107

107:                                              ; preds = %106, %90
  br label %109

108:                                              ; preds = %27
  store i32 5, ptr %5, align 4
  br label %110

109:                                              ; preds = %107
  store i32 0, ptr %5, align 4
  br label %110

110:                                              ; preds = %109, %108, %105, %88
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %3) #3
  %111 = load i32, ptr %5, align 4
  switch i32 %111, label %130 [
    i32 0, label %112
    i32 5, label %113
  ]

112:                                              ; preds = %110
  br label %23, !llvm.loop !9

113:                                              ; preds = %110, %23
  br label %8, !llvm.loop !11

114:                                              ; preds = %8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #3
  store i32 1, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %115

115:                                              ; preds = %126, %114
  %116 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %117 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %118 = icmp sle i32 %116, %117
  br i1 %118, label %120, label %119

119:                                              ; preds = %115
  store i32 6, ptr %5, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #3
  br label %129

120:                                              ; preds = %115
  %121 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %122 = sext i32 %121 to i64
  %123 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %122
  %124 = load i32, ptr %123, align 4, !tbaa !5
  %125 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.8, i32 noundef %124)
  br label %126

126:                                              ; preds = %120
  %127 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %128 = add nsw i32 %127, 1
  store i32 %128, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %115, !llvm.loop !12

129:                                              ; preds = %119
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %2) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %1) #3
  ret void

130:                                              ; preds = %110
  unreachable
}

attributes #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 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 }

!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}
!12 = distinct !{!12, !10}


; 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"

@n = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@a = external dso_local local_unnamed_addr global [99 x i32], align 16
@.str.8 = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @printf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local void @swap(i32 noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @heapsort() local_unnamed_addr #1 {
  %1 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %2 = icmp sgt i32 %1, 1
  br i1 %2, label %.lr.ph51.preheader, label %.preheader

.lr.ph51.preheader:                               ; preds = %0
  %3 = zext nneg i32 %1 to i64
  br label %.lr.ph51

.preheader.loopexit:                              ; preds = %11, %.thread
  %.pre60 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.loopexit, %0
  %4 = phi i32 [ %.pre60, %.preheader.loopexit ], [ %1, %0 ]
  %.not52 = icmp slt i32 %4, 1
  br i1 %.not52, label %._crit_edge, label %.lr.ph54

.lr.ph51:                                         ; preds = %.lr.ph51.preheader, %.thread
  %indvars.iv = phi i64 [ %3, %.lr.ph51.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.thread ]
  %5 = load i32, ptr getelementptr inbounds (i8, ptr @a, i64 4), align 4, !tbaa !5
  %6 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv
  %7 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %8 = icmp sgt i32 %5, %7
  br i1 %8, label %9, label %11

9:                                                ; preds = %.lr.ph51
  %10 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  tail call void @swap(i32 noundef 1, i32 noundef %10)
  br label %11

11:                                               ; preds = %9, %.lr.ph51
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %12 = icmp sgt i64 %indvars.iv, 2
  br i1 %12, label %.lr.ph, label %.preheader.loopexit

.lr.ph:                                           ; preds = %11, %39
  %.03646 = phi i32 [ %.sink, %39 ], [ 1, %11 ]
  %13 = shl nsw i32 %.03646, 1
  %14 = or disjoint i32 %13, 1
  %15 = sext i32 %13 to i64
  %16 = icmp sgt i64 %indvars.iv.next, %15
  br i1 %16, label %17, label %.thread

17:                                               ; preds = %.lr.ph
  %18 = sext i32 %14 to i64
  %19 = icmp sgt i64 %indvars.iv.next, %18
  br i1 %19, label %20, label %32

20:                                               ; preds = %17
  %21 = sext i32 %.03646 to i64
  %22 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %21
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  %24 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %15
  %25 = load i32, ptr %24, align 8, !tbaa !5
  %26 = icmp slt i32 %23, %25
  %27 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %18
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  %29 = icmp sgt i32 %25, %28
  %or.cond61 = select i1 %26, i1 %29, i1 false
  br i1 %or.cond61, label %39, label %._crit_edge59

._crit_edge59:                                    ; preds = %20
  %30 = icmp slt i32 %23, %28
  %31 = icmp slt i32 %25, %28
  %or.cond = and i1 %30, %31
  br i1 %or.cond, label %39, label %.thread

32:                                               ; preds = %17
  %33 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %15
  %34 = load i32, ptr %33, align 8, !tbaa !5
  %35 = sext i32 %.03646 to i64
  %36 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !5
  %38 = icmp sgt i32 %34, %37
  br i1 %38, label %39, label %.thread

39:                                               ; preds = %32, %._crit_edge59, %20
  %.sink = phi i32 [ %13, %20 ], [ %14, %._crit_edge59 ], [ %13, %32 ]
  %.pre-phi = phi i64 [ %15, %20 ], [ %18, %._crit_edge59 ], [ %15, %32 ]
  tail call void @swap(i32 noundef %.03646, i32 noundef %.sink)
  %40 = icmp slt i64 %.pre-phi, %indvars.iv.next
  br i1 %40, label %.lr.ph, label %.thread

.thread:                                          ; preds = %39, %._crit_edge59, %32, %.lr.ph
  br i1 %12, label %.lr.ph51, label %.preheader.loopexit, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph54, %.preheader
  ret void

.lr.ph54:                                         ; preds = %.preheader, %.lr.ph54
  %indvars.iv56 = phi i64 [ %indvars.iv.next57, %.lr.ph54 ], [ 1, %.preheader ]
  %41 = getelementptr inbounds [99 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv56
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !5
  %43 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.8, i32 noundef %42)
  %indvars.iv.next57 = add nuw nsw i64 %indvars.iv56, 1
  %44 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %45 = sext i32 %44 to i64
  %.not.not = icmp slt i64 %indvars.iv56, %45
  br i1 %.not.not, label %.lr.ph54, label %._crit_edge, !llvm.loop !11
}

attributes #0 = { nofree nounwind "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 = { 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" }

!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: BDCEPass,CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass