; LLVM IR from vladpolisuk/algorithms :: Searching/Interpolation Search/code.ll (Z20interpolation_searchPiii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z20interpolation_searchPiii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #1 {
  %4 = alloca i32, align 4
  %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
  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
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %12 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %13 = sub nsw i32 %12, 1
  store i32 %13, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %14

14:                                               ; preds = %98, %3
  %15 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %16 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %17 = sext i32 %16 to i64
  %18 = getelementptr inbounds i32, ptr %15, i64 %17
  %19 = load i32, ptr %18, align 4, !tbaa !9
  %20 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %21 = icmp slt i32 %19, %20
  br i1 %21, label %22, label %30

22:                                               ; preds = %14
  %23 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %24 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds i32, ptr %23, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp sgt i32 %27, %28
  br label %30

30:                                               ; preds = %22, %14
  %31 = phi i1 [ false, %14 ], [ %29, %22 ]
  br i1 %31, label %32, label %99

32:                                               ; preds = %30
  %33 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %34 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %33, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !9
  %38 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %39 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i32, ptr %38, i64 %40
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !9
  %43 = icmp eq i32 %37, %42
  br i1 %43, label %44, label %45

44:                                               ; preds = %32
  br label %99

45:                                               ; preds = %32
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %46 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %47 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds i32, ptr %47, i64 %49
  %51 = load i32, ptr %50, align 4, !tbaa !9
  %52 = sub nsw i32 %46, %51
  %53 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %54 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %55 = sub nsw i32 %53, %54
  %56 = mul nsw i32 %52, %55
  %57 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %58 = load i32, ptr %8, 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 %9, align 4, !tbaa !9
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds i32, ptr %62, i64 %64
  %66 = load i32, ptr %65, align 4, !tbaa !9
  %67 = sub nsw i32 %61, %66
  %68 = sdiv i32 %56, %67
  %69 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %70 = add nsw i32 %68, %69
  store i32 %70, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %71 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds i32, ptr %71, i64 %73
  %75 = load i32, ptr %74, align 4, !tbaa !9
  %76 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %77 = icmp sgt i32 %75, %76
  br i1 %77, label %78, label %81

78:                                               ; preds = %45
  %79 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %80 = sub nsw i32 %79, 1
  store i32 %80, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %95

81:                                               ; preds = %45
  %82 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %83 = load i32, ptr %10, 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 i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %88 = icmp slt i32 %86, %87
  br i1 %88, label %89, label %92

89:                                               ; preds = %81
  %90 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %91 = add nsw i32 %90, 1
  store i32 %91, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %94

92:                                               ; preds = %81
  %93 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  store i32 %93, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %96

94:                                               ; preds = %89
  br label %95

95:                                               ; preds = %94, %78
  store i32 0, ptr %11, align 4
  br label %96

96:                                               ; preds = %95, %92
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %97 = load i32, ptr %11, align 4
  switch i32 %97, label %120 [
    i32 0, label %98
  ]

98:                                               ; preds = %96
  br label %14, !llvm.loop !11

99:                                               ; preds = %44, %30
  %100 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %101 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %102 = sext i32 %101 to i64
  %103 = getelementptr inbounds i32, ptr %100, i64 %102
  %104 = load i32, ptr %103, align 4, !tbaa !9
  %105 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %106 = icmp eq i32 %104, %105
  br i1 %106, label %107, label %109

107:                                              ; preds = %99
  %108 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  store i32 %108, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %120

109:                                              ; preds = %99
  %110 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %111 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %112 = sext i32 %111 to i64
  %113 = getelementptr inbounds i32, ptr %110, i64 %112
  %114 = load i32, ptr %113, align 4, !tbaa !9
  %115 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %116 = icmp eq i32 %114, %115
  br i1 %116, label %117, label %119

117:                                              ; preds = %109
  %118 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  store i32 %118, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %120

119:                                              ; preds = %109
  store i32 -1, ptr %4, align 4
  store i32 1, ptr %11, align 4
  br label %120

120:                                              ; preds = %119, %117, %107, %96
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %121 = load i32, ptr %4, align 4
  ret i32 %121
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #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, !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: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z20interpolation_searchPiii(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = add nsw i32 %1, -1
  %5 = load i32, ptr %0, align 4, !tbaa !5
  %6 = icmp slt i32 %5, %2
  br i1 %6, label %.lr.ph, label %.critedge

.lr.ph:                                           ; preds = %3, %28
  %7 = phi i32 [ %31, %28 ], [ %5, %3 ]
  %.04059 = phi i32 [ %.242, %28 ], [ %4, %3 ]
  %.04358 = phi i32 [ %.245, %28 ], [ 0, %3 ]
  %8 = sext i32 %.04059 to i64
  %9 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %8
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %.not = icmp sgt i32 %10, %2
  br i1 %.not, label %11, label %.critedge

11:                                               ; preds = %.lr.ph
  %12 = sub nsw i32 %2, %7
  %13 = sub nsw i32 %.04358, %.04059
  %14 = mul nsw i32 %12, %13
  %15 = sub nsw i32 %7, %10
  %16 = sdiv i32 %14, %15
  %17 = add nsw i32 %16, %.04358
  %18 = sext i32 %17 to i64
  %19 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %18
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !5
  %21 = icmp sgt i32 %20, %2
  br i1 %21, label %22, label %24

22:                                               ; preds = %11
  %23 = add nsw i32 %17, -1
  br label %28

24:                                               ; preds = %11
  %25 = icmp slt i32 %20, %2
  br i1 %25, label %26, label %.thread

26:                                               ; preds = %24
  %27 = add nsw i32 %17, 1
  br label %28

28:                                               ; preds = %22, %26
  %.245 = phi i32 [ %.04358, %22 ], [ %27, %26 ]
  %.242 = phi i32 [ %23, %22 ], [ %.04059, %26 ]
  %29 = sext i32 %.245 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %29
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !5
  %32 = icmp slt i32 %31, %2
  br i1 %32, label %.lr.ph, label %.critedge, !llvm.loop !9

.critedge:                                        ; preds = %.lr.ph, %28, %3
  %.043.lcssa = phi i32 [ 0, %3 ], [ %.245, %28 ], [ %.04358, %.lr.ph ]
  %.040.lcssa = phi i32 [ %4, %3 ], [ %.242, %28 ], [ %.04059, %.lr.ph ]
  %.lcssa = phi i32 [ %5, %3 ], [ %31, %28 ], [ %7, %.lr.ph ]
  %33 = icmp eq i32 %.lcssa, %2
  br i1 %33, label %.thread, label %34

34:                                               ; preds = %.critedge
  %35 = sext i32 %.040.lcssa to i64
  %36 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !5
  %38 = icmp eq i32 %37, %2
  %.040. = select i1 %38, i32 %.040.lcssa, i32 -1
  br label %.thread

.thread:                                          ; preds = %24, %34, %.critedge
  %.2 = phi i32 [ %.043.lcssa, %.critedge ], [ %.040., %34 ], [ %17, %24 ]
  ret i32 %.2
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(argmem: read) 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++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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