; LLVM IR from Leet-Us-Code/DSA-A-Z-Practice :: 60 Must Solve List/Paint Fence (Imp DP).ll (Z7numWaysii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z7numWaysii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %10 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %11 = icmp eq i32 %10, 0
  br i1 %11, label %15, label %12

12:                                               ; preds = %2
  %13 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %14 = icmp eq i32 %13, 0
  br i1 %14, label %15, label %16

15:                                               ; preds = %12, %2
  store i32 0, ptr %3, align 4
  br label %55

16:                                               ; preds = %12
  %17 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %18 = icmp eq i32 %17, 1
  br i1 %18, label %19, label %21

19:                                               ; preds = %16
  %20 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store i32 %20, ptr %3, align 4
  br label %55

21:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  %22 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %23 = mul nsw i32 %22, 1
  %24 = sext i32 %23 to i64
  store i64 %24, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #2
  %25 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %26 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %27 = sub nsw i32 %26, 1
  %28 = mul nsw i32 %25, %27
  %29 = sext i32 %28 to i64
  store i64 %29, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %30 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %31 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %32 = add nsw i64 %30, %31
  store i64 %32, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 3, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %33

33:                                               ; preds = %49, %21
  %34 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %35 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %36 = icmp sle i32 %34, %35
  br i1 %36, label %38, label %37

37:                                               ; preds = %33
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %52

38:                                               ; preds = %33
  %39 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %40 = mul nsw i64 %39, 1
  store i64 %40, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %41 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %42 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %43 = sub nsw i32 %42, 1
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = mul nsw i64 %41, %44
  store i64 %45, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %46 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %47 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %48 = add nsw i64 %46, %47
  store i64 %48, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  br label %49

49:                                               ; preds = %38
  %50 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %33, !llvm.loop !11

52:                                               ; preds = %37
  %53 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %54 = trunc i64 %53 to i32
  store i32 %54, ptr %3, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  br label %55

55:                                               ; preds = %52, %19, %15
  %56 = load i32, ptr %3, align 4
  ret i32 %56
}

; 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 = { mustprogress 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long", !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: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(none) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z7numWaysii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp eq i32 %1, 0
  %4 = icmp eq i32 %0, 0
  %or.cond = or i1 %4, %3
  br i1 %or.cond, label %.loopexit, label %5

5:                                                ; preds = %2
  %6 = icmp eq i32 %0, 1
  br i1 %6, label %.loopexit, label %7

7:                                                ; preds = %5
  %8 = add nsw i32 %1, -1
  %9 = mul i32 %1, %1
  %.not25 = icmp slt i32 %0, 3
  br i1 %.not25, label %.loopexit, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %7
  %10 = mul nsw i32 %8, %1
  %11 = add nsw i32 %0, -2
  %12 = add nsw i32 %0, -3
  %xtraiter = and i32 %11, 7
  %13 = icmp ult i32 %12, 7
  br i1 %13, label %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.preheader
  %unroll_iter = and i32 %11, -8
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph, %.lr.ph.preheader.new
  %.02027 = phi i32 [ %9, %.lr.ph.preheader.new ], [ %29, %.lr.ph ]
  %.02126 = phi i32 [ %10, %.lr.ph.preheader.new ], [ %28, %.lr.ph ]
  %niter = phi i32 [ 0, %.lr.ph.preheader.new ], [ %niter.next.7, %.lr.ph ]
  %14 = mul i32 %.02027, %8
  %15 = add i32 %14, %.02126
  %16 = mul i32 %15, %8
  %17 = add i32 %16, %14
  %18 = mul i32 %17, %8
  %19 = add i32 %18, %16
  %20 = mul i32 %19, %8
  %21 = add i32 %20, %18
  %22 = mul i32 %21, %8
  %23 = add i32 %22, %20
  %24 = mul i32 %23, %8
  %25 = add i32 %24, %22
  %26 = mul i32 %25, %8
  %27 = add i32 %26, %24
  %28 = mul i32 %27, %8
  %29 = add i32 %28, %26
  %niter.next.7 = add i32 %niter, 8
  %niter.ncmp.7 = icmp eq i32 %niter.next.7, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.7, label %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph, !llvm.loop !5

.loopexit.loopexit.unr-lcssa:                     ; preds = %.lr.ph, %.lr.ph.preheader
  %.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %29, %.lr.ph ]
  %.02027.unr = phi i32 [ %9, %.lr.ph.preheader ], [ %29, %.lr.ph ]
  %.02126.unr = phi i32 [ %10, %.lr.ph.preheader ], [ %28, %.lr.ph ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i32 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.loopexit, label %.lr.ph.epil

.lr.ph.epil:                                      ; preds = %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.epil
  %.02027.epil = phi i32 [ %31, %.lr.ph.epil ], [ %.02027.unr, %.loopexit.loopexit.unr-lcssa ]
  %.02126.epil = phi i32 [ %30, %.lr.ph.epil ], [ %.02126.unr, %.loopexit.loopexit.unr-lcssa ]
  %epil.iter = phi i32 [ %epil.iter.next, %.lr.ph.epil ], [ 0, %.loopexit.loopexit.unr-lcssa ]
  %30 = mul i32 %.02027.epil, %8
  %31 = add i32 %30, %.02126.epil
  %epil.iter.next = add i32 %epil.iter, 1
  %epil.iter.cmp.not = icmp eq i32 %epil.iter.next, %xtraiter
  br i1 %epil.iter.cmp.not, label %.loopexit, label %.lr.ph.epil, !llvm.loop !7

.loopexit:                                        ; preds = %.loopexit.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.epil, %7, %5, %2
  %.022 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %1, %5 ], [ %9, %7 ], [ %.lcssa.ph, %.loopexit.loopexit.unr-lcssa ], [ %31, %.lr.ph.epil ]
  ret i32 %.022
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!7 = distinct !{!7, !8}
!8 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}


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