; LLVM IR from AlgoGenesis/C :: Sorting Algorithms/Intro Sort (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"

; 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @partition(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #1 {
  %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
  %13 = 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
  %14 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %15 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %16 = sext i32 %15 to i64
  %17 = getelementptr inbounds i32, ptr %14, i64 %16
  %18 = load i32, ptr %17, align 4, !tbaa !9
  store i32 %18, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %19 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %20 = sub nsw i32 %19, 1
  store i32 %20, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %21 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %21, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %22

22:                                               ; preds = %72, %4
  %23 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %24 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %25 = icmp slt i32 %23, %24
  br i1 %25, label %27, label %26

26:                                               ; preds = %22
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  br label %75

27:                                               ; preds = %22
  %28 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp eq i32 %28, -1
  br i1 %29, label %30, label %38

30:                                               ; preds = %27
  %31 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %32 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %31, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !9
  %36 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %37 = icmp sgt i32 %35, %36
  br i1 %37, label %49, label %38

38:                                               ; preds = %30, %27
  %39 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %40 = icmp eq i32 %39, 1
  br i1 %40, label %41, label %71

41:                                               ; preds = %38
  %42 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %48 = icmp slt i32 %46, %47
  br i1 %48, label %49, label %71

49:                                               ; preds = %41, %30
  %50 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %52 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds i32, ptr %52, i64 %54
  %56 = load i32, ptr %55, align 4, !tbaa !9
  store i32 %56, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %57 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %58 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %59 = sext i32 %58 to i64
  %60 = getelementptr inbounds i32, ptr %57, i64 %59
  %61 = load i32, ptr %60, align 4, !tbaa !9
  %62 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %63 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds i32, ptr %62, i64 %64
  store i32 %61, ptr %65, align 4, !tbaa !9
  %66 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %67 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %69 = sext i32 %68 to i64
  %70 = getelementptr inbounds i32, ptr %67, i64 %69
  store i32 %66, ptr %70, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %71

71:                                               ; preds = %49, %41, %38
  br label %72

72:                                               ; preds = %71
  %73 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %74 = add nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %22, !llvm.loop !11

75:                                               ; preds = %26
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #2
  %76 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %77 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %78 = add nsw i32 %77, 1
  %79 = sext i32 %78 to i64
  %80 = getelementptr inbounds i32, ptr %76, i64 %79
  %81 = load i32, ptr %80, align 4, !tbaa !9
  store i32 %81, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %82 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %83 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %84 = sext i32 %83 to i64
  %85 = getelementptr inbounds i32, ptr %82, i64 %84
  %86 = load i32, ptr %85, align 4, !tbaa !9
  %87 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %88 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %89 = add nsw i32 %88, 1
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = getelementptr inbounds i32, ptr %87, i64 %90
  store i32 %86, ptr %91, align 4, !tbaa !9
  %92 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %93 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %94 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %95 = sext i32 %94 to i64
  %96 = getelementptr inbounds i32, ptr %93, i64 %95
  store i32 %92, ptr %96, align 4, !tbaa !9
  %97 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %98 = add nsw i32 %97, 1
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #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
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
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" }
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 range(i32 -2147483647, -2147483648) i32 @partition(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = sext i32 %2 to i64
  %6 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %5
  %7 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %8 = add nsw i32 %1, -1
  %9 = icmp slt i32 %1, %2
  br i1 %9, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  switch i32 %3, label %._crit_edge [
    i32 -1, label %.lr.ph.split.us.preheader
    i32 1, label %.lr.ph.split.us37.preheader
  ]

.lr.ph.split.us37.preheader:                      ; preds = %.lr.ph
  %10 = sext i32 %1 to i64
  %11 = sub nsw i64 %5, %10
  %xtraiter = and i64 %11, 1
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit, label %.lr.ph.split.us37.prol

.lr.ph.split.us37.prol:                           ; preds = %.lr.ph.split.us37.preheader
  %12 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %10
  %13 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %14 = icmp slt i32 %13, %7
  br i1 %14, label %15, label %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit.unr-lcssa

15:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us37.prol
  %16 = sext i32 %1 to i64
  %17 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %16
  %18 = load i32, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  store i32 %13, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  store i32 %18, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.split.us37.prol.loopexit.unr-lcssa:        ; preds = %15, %.lr.ph.split.us37.prol
  %.1.us40.prol = phi i32 [ %1, %15 ], [ %8, %.lr.ph.split.us37.prol ]
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %10, 1
  br label %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit

.lr.ph.split.us37.prol.loopexit:                  ; preds = %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.split.us37.preheader
  %.1.us40.lcssa.unr = phi i32 [ poison, %.lr.ph.split.us37.preheader ], [ %.1.us40.prol, %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %10, %.lr.ph.split.us37.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %.036.us38.unr = phi i32 [ %8, %.lr.ph.split.us37.preheader ], [ %.1.us40.prol, %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %19 = add nsw i64 %5, -1
  %20 = icmp eq i64 %19, %10
  br i1 %20, label %._crit_edge, label %.lr.ph.split.us37.preheader.new

.lr.ph.split.us37.preheader.new:                  ; preds = %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 4
  br label %.lr.ph.split.us37

.lr.ph.split.us.preheader:                        ; preds = %.lr.ph
  %21 = sext i32 %1 to i64
  %22 = sub nsw i64 %5, %21
  %xtraiter54 = and i64 %22, 1
  %lcmp.mod55.not = icmp eq i64 %xtraiter54, 0
  br i1 %lcmp.mod55.not, label %.lr.ph.split.us.prol.loopexit, label %.lr.ph.split.us.prol

.lr.ph.split.us.prol:                             ; preds = %.lr.ph.split.us.preheader
  %23 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %21
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = icmp sgt i32 %24, %7
  br i1 %25, label %26, label %.lr.ph.split.us.prol.loopexit.unr-lcssa

26:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us.prol
  %27 = sext i32 %1 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  store i32 %24, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  store i32 %29, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.split.us.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.split.us.prol.loopexit.unr-lcssa:          ; preds = %26, %.lr.ph.split.us.prol
  %.1.us.prol = phi i32 [ %1, %26 ], [ %8, %.lr.ph.split.us.prol ]
  %indvars.iv.next47.prol = add nsw i64 %21, 1
  br label %.lr.ph.split.us.prol.loopexit

.lr.ph.split.us.prol.loopexit:                    ; preds = %.lr.ph.split.us.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.split.us.preheader
  %.1.us.lcssa.unr = phi i32 [ poison, %.lr.ph.split.us.preheader ], [ %.1.us.prol, %.lr.ph.split.us.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv46.unr = phi i64 [ %21, %.lr.ph.split.us.preheader ], [ %indvars.iv.next47.prol, %.lr.ph.split.us.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %.036.us.unr = phi i32 [ %8, %.lr.ph.split.us.preheader ], [ %.1.us.prol, %.lr.ph.split.us.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %30 = add nsw i64 %5, -1
  %31 = icmp eq i64 %30, %21
  br i1 %31, label %._crit_edge, label %.lr.ph.split.us.preheader.new

.lr.ph.split.us.preheader.new:                    ; preds = %.lr.ph.split.us.prol.loopexit
  %invariant.gep56 = getelementptr i8, ptr %0, i64 4
  br label %.lr.ph.split.us

.lr.ph.split.us:                                  ; preds = %47, %.lr.ph.split.us.preheader.new
  %indvars.iv46 = phi i64 [ %indvars.iv46.unr, %.lr.ph.split.us.preheader.new ], [ %indvars.iv.next47.1, %47 ]
  %.036.us = phi i32 [ %.036.us.unr, %.lr.ph.split.us.preheader.new ], [ %.1.us.1, %47 ]
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv46
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  %34 = icmp sgt i32 %33, %7
  br i1 %34, label %35, label %.lr.ph.split.us.1

35:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us
  %36 = add nsw i32 %.036.us, 1
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  store i32 %33, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  store i32 %39, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.split.us.1

.lr.ph.split.us.1:                                ; preds = %35, %.lr.ph.split.us
  %.1.us = phi i32 [ %36, %35 ], [ %.036.us, %.lr.ph.split.us ]
  %gep57 = getelementptr i32, ptr %invariant.gep56, i64 %indvars.iv46
  %40 = load i32, ptr %gep57, align 4, !tbaa !5
  %41 = icmp sgt i32 %40, %7
  br i1 %41, label %42, label %47

42:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us.1
  %43 = add nsw i32 %.1.us, 1
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !5
  store i32 %40, ptr %45, align 4, !tbaa !5
  store i32 %46, ptr %gep57, align 4, !tbaa !5
  br label %47

47:                                               ; preds = %42, %.lr.ph.split.us.1
  %.1.us.1 = phi i32 [ %43, %42 ], [ %.1.us, %.lr.ph.split.us.1 ]
  %indvars.iv.next47.1 = add nsw i64 %indvars.iv46, 2
  %exitcond50.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next47.1, %5
  br i1 %exitcond50.not.1, label %._crit_edge, label %.lr.ph.split.us, !llvm.loop !9

.lr.ph.split.us37:                                ; preds = %63, %.lr.ph.split.us37.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph.split.us37.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %63 ]
  %.036.us38 = phi i32 [ %.036.us38.unr, %.lr.ph.split.us37.preheader.new ], [ %.1.us40.1, %63 ]
  %48 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %50 = icmp slt i32 %49, %7
  br i1 %50, label %51, label %.lr.ph.split.us37.1

51:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us37
  %52 = add nsw i32 %.036.us38, 1
  %53 = sext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %53
  %55 = load i32, ptr %54, align 4, !tbaa !5
  store i32 %49, ptr %54, align 4, !tbaa !5
  store i32 %55, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.split.us37.1

.lr.ph.split.us37.1:                              ; preds = %51, %.lr.ph.split.us37
  %.1.us40 = phi i32 [ %52, %51 ], [ %.036.us38, %.lr.ph.split.us37 ]
  %gep = getelementptr i32, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv
  %56 = load i32, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  %57 = icmp slt i32 %56, %7
  br i1 %57, label %58, label %63

58:                                               ; preds = %.lr.ph.split.us37.1
  %59 = add nsw i32 %.1.us40, 1
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %60
  %62 = load i32, ptr %61, align 4, !tbaa !5
  store i32 %56, ptr %61, align 4, !tbaa !5
  store i32 %62, ptr %gep, align 4, !tbaa !5
  br label %63

63:                                               ; preds = %58, %.lr.ph.split.us37.1
  %.1.us40.1 = phi i32 [ %59, %58 ], [ %.1.us40, %.lr.ph.split.us37.1 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, 2
  %exitcond.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next.1, %5
  br i1 %exitcond.not.1, label %._crit_edge, label %.lr.ph.split.us37, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit, %63, %.lr.ph.split.us.prol.loopexit, %47, %.lr.ph, %4
  %.0.lcssa = phi i32 [ %8, %4 ], [ %8, %.lr.ph ], [ %.1.us.lcssa.unr, %.lr.ph.split.us.prol.loopexit ], [ %.1.us.1, %47 ], [ %.1.us40.lcssa.unr, %.lr.ph.split.us37.prol.loopexit ], [ %.1.us40.1, %63 ]
  %64 = add nsw i32 %.0.lcssa, 1
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %65
  %67 = load i32, ptr %66, align 4, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  store i32 %68, ptr %66, align 4, !tbaa !5
  store i32 %67, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  ret i32 %64
}

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,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopInstSimplifyPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass