; LLVM IR from Wilson-ZheLin/Introduction-to-Digital-Image-Processing :: 1. Average Filter and Median Filter/src/main.ll (Z12AverageImageP5Image)

; 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.Image = type { i32, i32, i32, ptr, [15 x [100 x i8]], i32 }

@.str.4 = external hidden unnamed_addr constant [24 x i8], align 1

; 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: mustprogress uwtable
define dso_local noundef ptr @_Z12AverageImageP5Image(ptr noundef %0) #1 {
  %2 = alloca ptr, align 8
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca ptr, align 8
  %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 %2, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %3) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %13 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %14 = call noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef %13, ptr noundef @.str.4)
  store ptr %14, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %15 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %16 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %15, i32 0, i32 3
  %17 = load ptr, ptr %16, align 8, !tbaa !9
  store ptr %17, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %18 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %19 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %18, i32 0, i32 3
  %20 = load ptr, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  store ptr %20, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %21 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %22 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %21, i32 0, i32 2
  %23 = load i32, ptr %22, align 8, !tbaa !12
  %24 = icmp eq i32 %23, 1
  br i1 %24, label %25, label %33

25:                                               ; preds = %1
  %26 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %27 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %26, i32 0, i32 0
  %28 = load i32, ptr %27, align 8, !tbaa !13
  %29 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %30 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %29, i32 0, i32 1
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !14
  %32 = mul nsw i32 %28, %31
  store i32 %32, ptr %6, align 4, !tbaa !15
  br label %48

33:                                               ; preds = %1
  %34 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %35 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %34, i32 0, i32 2
  %36 = load i32, ptr %35, align 8, !tbaa !12
  %37 = icmp eq i32 %36, 2
  br i1 %37, label %38, label %47

38:                                               ; preds = %33
  %39 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %40 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %39, i32 0, i32 0
  %41 = load i32, ptr %40, align 8, !tbaa !13
  %42 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %43 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %42, i32 0, i32 1
  %44 = load i32, ptr %43, align 4, !tbaa !14
  %45 = mul nsw i32 %41, %44
  %46 = mul nsw i32 %45, 3
  store i32 %46, ptr %6, align 4, !tbaa !15
  br label %47

47:                                               ; preds = %38, %33
  br label %48

48:                                               ; preds = %47, %25
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 1, ptr %7, align 4, !tbaa !15
  br label %49

49:                                               ; preds = %120, %48
  %50 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !15
  %51 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %52 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %51, i32 0, i32 1
  %53 = load i32, ptr %52, align 4, !tbaa !14
  %54 = sub nsw i32 %53, 1
  %55 = icmp slt i32 %50, %54
  br i1 %55, label %57, label %56

56:                                               ; preds = %49
  store i32 2, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %123

57:                                               ; preds = %49
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !15
  br label %58

58:                                               ; preds = %116, %57
  %59 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !15
  %60 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %61 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %60, i32 0, i32 0
  %62 = load i32, ptr %61, align 8, !tbaa !13
  %63 = sub nsw i32 %62, 1
  %64 = icmp slt i32 %59, %63
  br i1 %64, label %66, label %65

65:                                               ; preds = %58
  store i32 5, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %119

66:                                               ; preds = %58
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !15
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  store i32 -1, ptr %11, align 4, !tbaa !15
  br label %67

67:                                               ; preds = %99, %66
  %68 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !15
  %69 = icmp sle i32 %68, 1
  br i1 %69, label %71, label %70

70:                                               ; preds = %67
  store i32 8, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  br label %102

71:                                               ; preds = %67
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  store i32 -1, ptr %12, align 4, !tbaa !15
  br label %72

72:                                               ; preds = %95, %71
  %73 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !15
  %74 = icmp sle i32 %73, 1
  br i1 %74, label %76, label %75

75:                                               ; preds = %72
  store i32 11, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %98

76:                                               ; preds = %72
  %77 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %78 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %79 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %78, i32 0, i32 0
  %80 = load i32, ptr %79, align 8, !tbaa !13
  %81 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !15
  %82 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !15
  %83 = add nsw i32 %81, %82
  %84 = mul nsw i32 %80, %83
  %85 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !15
  %86 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !15
  %87 = add nsw i32 %85, %86
  %88 = add nsw i32 %84, %87
  %89 = sext i32 %88 to i64
  %90 = getelementptr inbounds i8, ptr %77, i64 %89
  %91 = load i8, ptr %90, align 1, !tbaa !16
  %92 = zext i8 %91 to i32
  %93 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !15
  %94 = add nsw i32 %93, %92
  store i32 %94, ptr %10, align 4, !tbaa !15
  br label %95

95:                                               ; preds = %76
  %96 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !15
  %97 = add nsw i32 %96, 1
  store i32 %97, ptr %12, align 4, !tbaa !15
  br label %72, !llvm.loop !17

98:                                               ; preds = %75
  br label %99

99:                                               ; preds = %98
  %100 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !15
  %101 = add nsw i32 %100, 1
  store i32 %101, ptr %11, align 4, !tbaa !15
  br label %67, !llvm.loop !19

102:                                              ; preds = %70
  %103 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !15
  %104 = sdiv i32 %103, 9
  %105 = trunc i32 %104 to i8
  %106 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %107 = load ptr, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %108 = getelementptr inbounds %struct.Image, ptr %107, i32 0, i32 0
  %109 = load i32, ptr %108, align 8, !tbaa !13
  %110 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !15
  %111 = mul nsw i32 %109, %110
  %112 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !15
  %113 = add nsw i32 %111, %112
  %114 = sext i32 %113 to i64
  %115 = getelementptr inbounds i8, ptr %106, i64 %114
  store i8 %105, ptr %115, align 1, !tbaa !16
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %116

116:                                              ; preds = %102
  %117 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !15
  %118 = add nsw i32 %117, 1
  store i32 %118, ptr %9, align 4, !tbaa !15
  br label %58, !llvm.loop !20

119:                                              ; preds = %65
  br label %120

120:                                              ; preds = %119
  %121 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !15
  %122 = add nsw i32 %121, 1
  store i32 %122, ptr %7, align 4, !tbaa !15
  br label %49, !llvm.loop !21

123:                                              ; preds = %56
  %124 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %8, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %3) #2
  ret ptr %124
}

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef, ptr noundef) #1

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { mustprogress 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++ TBAA"}
!9 = !{!10, !6, i64 16}
!10 = !{!"_ZTS5Image", !11, i64 0, !11, i64 4, !11, i64 8, !6, i64 16, !7, i64 24, !11, i64 1524}
!11 = !{!"int", !7, i64 0}
!12 = !{!10, !11, i64 8}
!13 = !{!10, !11, i64 0}
!14 = !{!10, !11, i64 4}
!15 = !{!11, !11, i64 0}
!16 = !{!7, !7, i64 0}
!17 = distinct !{!17, !18}
!18 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!19 = distinct !{!19, !18}
!20 = distinct !{!20, !18}
!21 = distinct !{!21, !18}


; 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"

@.str.4 = external hidden unnamed_addr constant [24 x i8], align 1

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local noundef ptr @_Z12AverageImageP5Image(ptr noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = tail call noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef %0, ptr noundef nonnull @.str.4)
  %3 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 16
  %4 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %5 = getelementptr inbounds i8, ptr %2, i64 16
  %6 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %7 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 4
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  %9 = icmp sgt i32 %8, 2
  br i1 %9, label %.preheader37.lr.ph, label %._crit_edge44

.preheader37.lr.ph:                               ; preds = %1
  %10 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !12
  %11 = icmp sgt i32 %10, 2
  br i1 %11, label %.preheader37, label %._crit_edge44

.preheader37:                                     ; preds = %.preheader37.lr.ph, %._crit_edge
  %12 = phi i32 [ %87, %._crit_edge ], [ %8, %.preheader37.lr.ph ]
  %13 = phi i32 [ %88, %._crit_edge ], [ %10, %.preheader37.lr.ph ]
  %indvars.iv = phi i64 [ %15, %._crit_edge ], [ 1, %.preheader37.lr.ph ]
  %14 = icmp sgt i32 %13, 2
  %15 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  br i1 %14, label %.preheader36.preheader, label %._crit_edge

.preheader36.preheader:                           ; preds = %.preheader37
  %16 = trunc i64 %indvars.iv to i32
  %17 = add i32 %16, -1
  %18 = trunc i64 %indvars.iv to i32
  %19 = trunc i64 %15 to i32
  %20 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %.preheader36

._crit_edge44:                                    ; preds = %._crit_edge, %.preheader37.lr.ph, %1
  ret ptr %2

.preheader36:                                     ; preds = %.preheader36.preheader, %.preheader36
  %21 = phi i32 [ %84, %.preheader36 ], [ %13, %.preheader36.preheader ]
  %.03342 = phi i32 [ %83, %.preheader36 ], [ 1, %.preheader36.preheader ]
  %22 = mul i32 %17, %21
  %23 = add i32 %22, %.03342
  %24 = add i32 %23, -1
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %25
  %27 = load i8, ptr %26, align 1, !tbaa !13
  %28 = zext i8 %27 to i16
  %29 = sext i32 %23 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %29
  %31 = load i8, ptr %30, align 1, !tbaa !13
  %32 = zext i8 %31 to i16
  %33 = add nuw nsw i16 %28, %32
  %34 = add i32 %23, 1
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %35
  %37 = load i8, ptr %36, align 1, !tbaa !13
  %38 = zext i8 %37 to i16
  %39 = add nuw nsw i16 %33, %38
  %40 = mul i32 %21, %18
  %41 = add i32 %40, %.03342
  %42 = add i32 %41, -1
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %43
  %45 = load i8, ptr %44, align 1, !tbaa !13
  %46 = zext i8 %45 to i16
  %47 = add nuw nsw i16 %39, %46
  %48 = sext i32 %41 to i64
  %49 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %48
  %50 = load i8, ptr %49, align 1, !tbaa !13
  %51 = zext i8 %50 to i16
  %52 = add nuw nsw i16 %47, %51
  %53 = add i32 %41, 1
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %54
  %56 = load i8, ptr %55, align 1, !tbaa !13
  %57 = zext i8 %56 to i16
  %58 = add nuw nsw i16 %52, %57
  %59 = mul i32 %21, %19
  %60 = add i32 %59, %.03342
  %61 = add i32 %60, -1
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %62
  %64 = load i8, ptr %63, align 1, !tbaa !13
  %65 = zext i8 %64 to i16
  %66 = add nuw nsw i16 %58, %65
  %67 = sext i32 %60 to i64
  %68 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %67
  %69 = load i8, ptr %68, align 1, !tbaa !13
  %70 = zext i8 %69 to i16
  %71 = add i16 %66, %70
  %72 = add i32 %60, 1
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i8, ptr %4, i64 %73
  %75 = load i8, ptr %74, align 1, !tbaa !13
  %76 = zext i8 %75 to i16
  %.lhs.trunc = add i16 %71, %76
  %77 = udiv i16 %.lhs.trunc, 9
  %78 = trunc i16 %77 to i8
  %79 = mul nsw i32 %21, %20
  %80 = add nsw i32 %79, %.03342
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i8, ptr %6, i64 %81
  store i8 %78, ptr %82, align 1, !tbaa !13
  %83 = add nuw nsw i32 %.03342, 1
  %84 = load i32, ptr %0, align 8, !tbaa !12
  %85 = add nsw i32 %84, -1
  %86 = icmp slt i32 %83, %85
  br i1 %86, label %.preheader36, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !14

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %.preheader36
  %.pre = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.preheader37, %._crit_edge.loopexit
  %87 = phi i32 [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ], [ %12, %.preheader37 ]
  %88 = phi i32 [ %84, %._crit_edge.loopexit ], [ %13, %.preheader37 ]
  %89 = add nsw i32 %87, -1
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = icmp slt i64 %15, %90
  br i1 %91, label %.preheader37, label %._crit_edge44, !llvm.loop !16
}

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef ptr @_Z14CreateNewImageP5ImagePc(ptr noundef, ptr noundef) local_unnamed_addr #0

attributes #0 = { mustprogress 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, !10, i64 16}
!6 = !{!"_ZTS5Image", !7, i64 0, !7, i64 4, !7, i64 8, !10, i64 16, !8, i64 24, !7, i64 1524}
!7 = !{!"int", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!10 = !{!"any pointer", !8, i64 0}
!11 = !{!6, !7, i64 4}
!12 = !{!6, !7, i64 0}
!13 = !{!8, !8, i64 0}
!14 = distinct !{!14, !15}
!15 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!16 = distinct !{!16, !15, !17}
!17 = !{!"llvm.loop.unswitch.partial.disable"}


; Effective O3 passes: BDCEPass,CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimpleLoopUnswitchPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass