; LLVM IR from AlgoGenesis/C :: Linked_list/Merge_N_Ascending_Linked_Lists (program)

; 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.ListNode = type { i32, ptr }

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local ptr @newNode(i32 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
define dso_local ptr @mergeKLists(ptr noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca ptr, align 8
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca ptr, align 8
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca ptr, align 8
  store ptr %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #3
  %13 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  store i32 %13, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #3
  %14 = call ptr @newNode(i32 noundef 0)
  store ptr %14, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #3
  %15 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store ptr %15, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  br label %16

16:                                               ; preds = %81, %2
  br label %17

17:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #3
  store ptr null, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  store i32 -1, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %18

18:                                               ; preds = %54, %17
  %19 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %20 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %21 = icmp slt i32 %19, %20
  br i1 %21, label %23, label %22

22:                                               ; preds = %18
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  br label %57

23:                                               ; preds = %18
  %24 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds ptr, ptr %24, i64 %26
  %28 = load ptr, ptr %27, align 8, !tbaa !5
  %29 = icmp eq ptr %28, null
  br i1 %29, label %30, label %31

30:                                               ; preds = %23
  br label %54

31:                                               ; preds = %23
  %32 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %33 = icmp eq ptr %32, null
  br i1 %33, label %46, label %34

34:                                               ; preds = %31
  %35 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds ptr, ptr %35, i64 %37
  %39 = load ptr, ptr %38, align 8, !tbaa !5
  %40 = getelementptr inbounds %struct.ListNode, ptr %39, i32 0, i32 0
  %41 = load i32, ptr %40, align 8, !tbaa !11
  %42 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %43 = getelementptr inbounds %struct.ListNode, ptr %42, i32 0, i32 0
  %44 = load i32, ptr %43, align 8, !tbaa !11
  %45 = icmp slt i32 %41, %44
  br i1 %45, label %46, label %53

46:                                               ; preds = %34, %31
  %47 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds ptr, ptr %47, i64 %49
  %51 = load ptr, ptr %50, align 8, !tbaa !5
  store ptr %51, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  store i32 %52, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %53

53:                                               ; preds = %46, %34
  br label %54

54:                                               ; preds = %53, %30
  %55 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %56 = add nsw i32 %55, 1
  store i32 %56, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %18, !llvm.loop !13

57:                                               ; preds = %22
  %58 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %59 = icmp eq i32 %58, -1
  br i1 %59, label %60, label %61

60:                                               ; preds = %57
  store i32 3, ptr %11, align 4
  br label %79

61:                                               ; preds = %57
  %62 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %63 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %64 = getelementptr inbounds %struct.ListNode, ptr %63, i32 0, i32 1
  store ptr %62, ptr %64, align 8, !tbaa !15
  %65 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %66 = getelementptr inbounds %struct.ListNode, ptr %65, i32 0, i32 1
  %67 = load ptr, ptr %66, align 8, !tbaa !15
  store ptr %67, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %68 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds ptr, ptr %68, i64 %70
  %72 = load ptr, ptr %71, align 8, !tbaa !5
  %73 = getelementptr inbounds %struct.ListNode, ptr %72, i32 0, i32 1
  %74 = load ptr, ptr %73, align 8, !tbaa !15
  %75 = load ptr, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %76 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %77 = sext i32 %76 to i64
  %78 = getelementptr inbounds ptr, ptr %75, i64 %77
  store ptr %74, ptr %78, align 8, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %11, align 4
  br label %79

79:                                               ; preds = %61, %60
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #3
  %80 = load i32, ptr %11, align 4
  switch i32 %80, label %88 [
    i32 0, label %81
    i32 3, label %82
  ]

81:                                               ; preds = %79
  br label %16

82:                                               ; preds = %79
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %12) #3
  %83 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %84 = getelementptr inbounds %struct.ListNode, ptr %83, i32 0, i32 1
  %85 = load ptr, ptr %84, align 8, !tbaa !15
  store ptr %85, ptr %12, align 8, !tbaa !5
  %86 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @free(ptr noundef %86) #3
  %87 = load ptr, ptr %12, align 8, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %11, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %12) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #3
  ret ptr %87

88:                                               ; preds = %79
  unreachable
}

; Function Attrs: nounwind
declare void @free(ptr noundef) #2

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 "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 = !{!"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 = !{!12, !10, i64 0}
!12 = !{!"ListNode", !10, i64 0, !6, i64 8}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = !{!12, !6, i64 8}


; 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: nounwind uwtable
declare dso_local ptr @newNode(i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local ptr @mergeKLists(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = tail call ptr @newNode(i32 noundef 0)
  %4 = icmp sgt i32 %1, 0
  br i1 %4, label %.lr.ph.us.preheader, label %.split40.us

.lr.ph.us.preheader:                              ; preds = %2
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %1 to i64
  %xtraiter = and i64 %wide.trip.count, 1
  %5 = icmp eq i32 %1, 1
  %unroll_iter = and i64 %wide.trip.count, 2147483646
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br label %.lr.ph.us

.lr.ph.us:                                        ; preds = %.lr.ph.us.preheader, %6
  %.0.us = phi ptr [ %.130.us.lcssa, %6 ], [ %3, %.lr.ph.us.preheader ]
  br i1 %5, label %._crit_edge.us.unr-lcssa, label %.lr.ph.us.new

6:                                                ; preds = %._crit_edge.us
  %7 = getelementptr inbounds i8, ptr %.0.us, i64 8
  store ptr %.130.us.lcssa, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %8 = sext i32 %.128.us.lcssa to i64
  %9 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %8
  %10 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !11
  %11 = getelementptr inbounds i8, ptr %10, i64 8
  %12 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  store ptr %12, ptr %9, align 8, !tbaa !11
  br label %.lr.ph.us

.lr.ph.us.new:                                    ; preds = %.lr.ph.us, %36
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next.1, %36 ], [ 0, %.lr.ph.us ]
  %.02736.us = phi i32 [ %.128.us.1, %36 ], [ -1, %.lr.ph.us ]
  %.02935.us = phi ptr [ %.130.us.1, %36 ], [ null, %.lr.ph.us ]
  %niter = phi i64 [ %niter.next.1, %36 ], [ 0, %.lr.ph.us ]
  %13 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %14 = load ptr, ptr %13, align 8, !tbaa !11
  %15 = icmp eq ptr %14, null
  br i1 %15, label %24, label %16

16:                                               ; preds = %.lr.ph.us.new
  %17 = icmp eq ptr %.02935.us, null
  br i1 %17, label %22, label %18

18:                                               ; preds = %16
  %19 = load i32, ptr %14, align 8, !tbaa !12
  %20 = load i32, ptr %.02935.us, align 8, !tbaa !12
  %21 = icmp slt i32 %19, %20
  br i1 %21, label %22, label %24

22:                                               ; preds = %18, %16
  %23 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %24

24:                                               ; preds = %22, %18, %.lr.ph.us.new
  %.130.us = phi ptr [ %.02935.us, %.lr.ph.us.new ], [ %14, %22 ], [ %.02935.us, %18 ]
  %.128.us = phi i32 [ %.02736.us, %.lr.ph.us.new ], [ %23, %22 ], [ %.02736.us, %18 ]
  %indvars.iv.next = or disjoint i64 %indvars.iv, 1
  %25 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %indvars.iv.next
  %26 = load ptr, ptr %25, align 8, !tbaa !11
  %27 = icmp eq ptr %26, null
  br i1 %27, label %36, label %28

28:                                               ; preds = %24
  %29 = icmp eq ptr %.130.us, null
  br i1 %29, label %34, label %30

30:                                               ; preds = %28
  %31 = load i32, ptr %26, align 8, !tbaa !12
  %32 = load i32, ptr %.130.us, align 8, !tbaa !12
  %33 = icmp slt i32 %31, %32
  br i1 %33, label %34, label %36

34:                                               ; preds = %30, %28
  %35 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %36

36:                                               ; preds = %34, %30, %24
  %.130.us.1 = phi ptr [ %.130.us, %24 ], [ %26, %34 ], [ %.130.us, %30 ]
  %.128.us.1 = phi i32 [ %.128.us, %24 ], [ %35, %34 ], [ %.128.us, %30 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 2
  %niter.next.1 = add i64 %niter, 2
  %niter.ncmp.1 = icmp eq i64 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1, label %._crit_edge.us.unr-lcssa, label %.lr.ph.us.new, !llvm.loop !13

._crit_edge.us.unr-lcssa:                         ; preds = %36, %.lr.ph.us
  %.130.us.lcssa.ph = phi ptr [ poison, %.lr.ph.us ], [ %.130.us.1, %36 ]
  %.128.us.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.lr.ph.us ], [ %.128.us.1, %36 ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 0, %.lr.ph.us ], [ %indvars.iv.next.1, %36 ]
  %.02736.us.unr = phi i32 [ -1, %.lr.ph.us ], [ %.128.us.1, %36 ]
  %.02935.us.unr = phi ptr [ null, %.lr.ph.us ], [ %.130.us.1, %36 ]
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge.us, label %.epil.preheader

.epil.preheader:                                  ; preds = %._crit_edge.us.unr-lcssa
  %37 = getelementptr inbounds ptr, ptr %0, i64 %indvars.iv.unr
  %38 = load ptr, ptr %37, align 8, !tbaa !11
  %39 = icmp eq ptr %38, null
  br i1 %39, label %._crit_edge.us, label %40

40:                                               ; preds = %.epil.preheader
  %41 = icmp eq ptr %.02935.us.unr, null
  br i1 %41, label %46, label %42

42:                                               ; preds = %40
  %43 = load i32, ptr %38, align 8, !tbaa !12
  %44 = load i32, ptr %.02935.us.unr, align 8, !tbaa !12
  %45 = icmp slt i32 %43, %44
  br i1 %45, label %46, label %._crit_edge.us

46:                                               ; preds = %42, %40
  %47 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv.unr to i32
  br label %._crit_edge.us

._crit_edge.us:                                   ; preds = %.epil.preheader, %42, %46, %._crit_edge.us.unr-lcssa
  %.130.us.lcssa = phi ptr [ %.130.us.lcssa.ph, %._crit_edge.us.unr-lcssa ], [ %.02935.us.unr, %.epil.preheader ], [ %38, %46 ], [ %.02935.us.unr, %42 ]
  %.128.us.lcssa = phi i32 [ %.128.us.lcssa.ph, %._crit_edge.us.unr-lcssa ], [ %.02736.us.unr, %.epil.preheader ], [ %47, %46 ], [ %.02736.us.unr, %42 ]
  %48 = icmp eq i32 %.128.us.lcssa, -1
  br i1 %48, label %.split40.us, label %6

.split40.us:                                      ; preds = %._crit_edge.us, %2
  %49 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 8
  %50 = load ptr, ptr %49, align 8, !tbaa !5
  tail call void @free(ptr noundef %3) #2
  ret ptr %50
}

; Function Attrs: mustprogress nounwind willreturn allockind("free") memory(argmem: readwrite, inaccessiblemem: readwrite)
declare void @free(ptr allocptr nocapture noundef) local_unnamed_addr #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 = { mustprogress nounwind willreturn allockind("free") memory(argmem: readwrite, 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 #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, !10, i64 8}
!6 = !{!"ListNode", !7, i64 0, !10, i64 8}
!7 = !{!"int", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!10 = !{!"any pointer", !8, i64 0}
!11 = !{!10, !10, i64 0}
!12 = !{!6, !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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