; LLVM IR from xxks-kkk/algo :: linkedList/josephus (nonLinkedListSol)

; 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 i64 @josephus(i64 noundef %0, i64 noundef %1) #1 {
  %3 = alloca i64, align 8
  %4 = alloca i64, align 8
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  store i64 %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %9 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %10 = icmp ule i64 %9, 1
  br i1 %10, label %11, label %12

11:                                               ; preds = %2
  store i64 1, ptr %3, align 8
  br label %69

12:                                               ; preds = %2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  store i64 1, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #2
  store i64 2, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %13 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %14 = icmp ule i64 %13, 1
  br i1 %14, label %15, label %18

15:                                               ; preds = %12
  %16 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %17 = sub i64 %16, 1
  store i64 %17, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  br label %61

18:                                               ; preds = %12
  br label %19

19:                                               ; preds = %59, %18
  %20 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %21 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %22 = icmp ult i64 %20, %21
  br i1 %22, label %23, label %60

23:                                               ; preds = %19
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %24 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %25 = sub i64 %24, 1
  %26 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %27 = sub i64 %25, %26
  %28 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %29 = sub i64 %28, 1
  %30 = udiv i64 %27, %29
  %31 = add i64 %30, 1
  store i64 %31, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %32 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %33 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %34 = add i64 %32, %33
  %35 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %36 = icmp ugt i64 %34, %35
  br i1 %36, label %37, label %41

37:                                               ; preds = %23
  %38 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %39 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %40 = sub i64 %38, %39
  store i64 %40, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  br label %41

41:                                               ; preds = %37, %23
  %42 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %44 = mul i64 %42, %43
  %45 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %46 = add i64 %45, %44
  store i64 %46, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %47 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %49 = add i64 %48, %47
  store i64 %49, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  br label %50

50:                                               ; preds = %54, %41
  %51 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %53 = icmp uge i64 %51, %52
  br i1 %53, label %54, label %59

54:                                               ; preds = %50
  %55 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %56 = sub i64 %55, 1
  %57 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %58 = sub i64 %57, %56
  store i64 %58, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  br label %50, !llvm.loop !9

59:                                               ; preds = %50
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  br label %19, !llvm.loop !11

60:                                               ; preds = %19
  br label %61

61:                                               ; preds = %60, %15
  %62 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %63 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %64 = add i64 %62, %63
  %65 = sub i64 %64, 1
  %66 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %67 = urem i64 %65, %66
  %68 = add i64 %67, 1
  store i64 %68, ptr %3, align 8
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  br label %69

69:                                               ; preds = %61, %11
  %70 = load i64, ptr %3, align 8
  ret i64 %70
}

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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


; 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(none) uwtable
define dso_local range(i64 1, 0) i64 @josephus(i64 noundef %0, i64 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp ult i64 %0, 2
  br i1 %3, label %26, label %4

4:                                                ; preds = %2
  %5 = icmp ult i64 %1, 2
  br i1 %5, label %7, label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %4
  %.not40 = icmp eq i64 %0, 2
  br i1 %.not40, label %.loopexit33, label %.lr.ph38

.lr.ph38:                                         ; preds = %.preheader
  %6 = add i64 %1, -1
  br label %10

7:                                                ; preds = %4
  %8 = add i64 %0, -1
  br label %.loopexit33

.loopexit:                                        ; preds = %.lr.ph, %10
  %.1.lcssa = phi i64 [ %19, %10 ], [ %21, %.lr.ph ]
  %9 = icmp ult i64 %20, %0
  br i1 %9, label %10, label %.loopexit33, !llvm.loop !5

10:                                               ; preds = %.lr.ph38, %.loopexit
  %.02637 = phi i64 [ 2, %.lr.ph38 ], [ %20, %.loopexit ]
  %.02736 = phi i64 [ 1, %.lr.ph38 ], [ %.1.lcssa, %.loopexit ]
  %11 = xor i64 %.02736, -1
  %12 = add i64 %.02637, %11
  %13 = udiv i64 %12, %6
  %14 = add i64 %13, 1
  %15 = add i64 %14, %.02637
  %16 = icmp ugt i64 %15, %0
  %17 = sub i64 %0, %.02637
  %spec.select = select i1 %16, i64 %17, i64 %14
  %18 = mul i64 %spec.select, %1
  %19 = add i64 %18, %.02736
  %20 = add i64 %spec.select, %.02637
  %.not34 = icmp ult i64 %19, %20
  br i1 %.not34, label %.loopexit, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %10, %.lr.ph
  %.135 = phi i64 [ %21, %.lr.ph ], [ %19, %10 ]
  %reass.sub = sub i64 %.135, %20
  %21 = add i64 %reass.sub, 1
  %.not = icmp ult i64 %21, %20
  br i1 %.not, label %.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !7

.loopexit33:                                      ; preds = %.loopexit, %.preheader, %7
  %.2 = phi i64 [ %8, %7 ], [ 1, %.preheader ], [ %.1.lcssa, %.loopexit ]
  %22 = add i64 %1, -1
  %23 = add i64 %22, %.2
  %24 = urem i64 %23, %0
  %25 = add nuw i64 %24, 1
  br label %26

26:                                               ; preds = %2, %.loopexit33
  %.028 = phi i64 [ %25, %.loopexit33 ], [ 1, %2 ]
  ret i64 %.028
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind 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, !6}


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