; LLVM IR from UtkarshPathrabe/Competitive-Coding :: Model Algorithms/Binary Search Tree (Check every node of BST has only one child)

; 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 @_Z15hasOnlyOneChildPii(ptr noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %10 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %11 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %12 = sub nsw i32 %11, 1
  %13 = sext i32 %12 to i64
  %14 = getelementptr inbounds i32, ptr %10, i64 %13
  %15 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %16 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %17 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %18 = sub nsw i32 %17, 2
  %19 = sext i32 %18 to i64
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %16, i64 %19
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !9
  %22 = icmp sgt i32 %15, %21
  br i1 %22, label %23, label %36

23:                                               ; preds = %2
  %24 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %26 = sub nsw i32 %25, 1
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !9
  store i32 %29, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %30 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %32 = sub nsw i32 %31, 2
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !9
  store i32 %35, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %49

36:                                               ; preds = %2
  %37 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %39 = sub nsw i32 %38, 2
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %40
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !9
  store i32 %42, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %43 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %44 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %45 = sub nsw i32 %44, 1
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds i32, ptr %43, i64 %46
  %48 = load i32, ptr %47, align 4, !tbaa !9
  store i32 %48, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %49

49:                                               ; preds = %36, %23
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %50 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %51 = sub nsw i32 %50, 3
  store i32 %51, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %52

52:                                               ; preds = %87, %49
  %53 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %54 = icmp sge i32 %53, 0
  br i1 %54, label %56, label %55

55:                                               ; preds = %52
  store i32 2, ptr %9, align 4
  br label %90

56:                                               ; preds = %52
  %57 = load ptr, ptr %4, 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 i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %63 = icmp slt i32 %61, %62
  br i1 %63, label %64, label %70

64:                                               ; preds = %56
  %65 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds i32, ptr %65, i64 %67
  %69 = load i32, ptr %68, align 4, !tbaa !9
  store i32 %69, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %86

70:                                               ; preds = %56
  %71 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %8, 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 %84

78:                                               ; preds = %70
  %79 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %80 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i32, ptr %79, i64 %81
  %83 = load i32, ptr %82, align 4, !tbaa !9
  store i32 %83, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  br label %85

84:                                               ; preds = %70
  store i32 0, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %9, align 4
  br label %90

85:                                               ; preds = %78
  br label %86

86:                                               ; preds = %85, %64
  br label %87

87:                                               ; preds = %86
  %88 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %89 = add nsw i32 %88, -1
  store i32 %89, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  br label %52, !llvm.loop !11

90:                                               ; preds = %84, %55
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %91 = load i32, ptr %9, align 4
  switch i32 %91, label %93 [
    i32 2, label %92
  ]

92:                                               ; preds = %90
  store i32 1, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %9, align 4
  br label %93

93:                                               ; preds = %92, %90
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %94 = load i32, ptr %3, align 4
  ret i32 %94
}

; 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 = !{!"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 range(i32 0, 2) i32 @_Z15hasOnlyOneChildPii(ptr nocapture noundef readonly %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = add i32 %1, -3
  %4 = icmp slt i32 %1, 3
  br i1 %4, label %._crit_edge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %2
  %5 = zext nneg i32 %1 to i64
  %6 = getelementptr i32, ptr %0, i64 %5
  %7 = getelementptr i8, ptr %6, i64 -4
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %9 = getelementptr i8, ptr %6, i64 -8
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %.39 = tail call i32 @llvm.smax.i32(i32 %8, i32 %10)
  %. = tail call i32 @llvm.smin.i32(i32 %8, i32 %10)
  %11 = zext nneg i32 %3 to i64
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %17
  %indvars.iv = phi i64 [ %11, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %17 ]
  %.141 = phi i32 [ %.39, %.lr.ph.preheader ], [ %.2, %17 ]
  %.12940 = phi i32 [ %., %.lr.ph.preheader ], [ %.230, %17 ]
  %12 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %13 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %14 = icmp slt i32 %13, %.12940
  br i1 %14, label %17, label %15

15:                                               ; preds = %.lr.ph
  %16 = icmp sgt i32 %13, %.141
  br i1 %16, label %17, label %._crit_edge.loopexit.split.loop.exit

17:                                               ; preds = %15, %.lr.ph
  %.230 = phi i32 [ %13, %.lr.ph ], [ %.12940, %15 ]
  %.2 = phi i32 [ %.141, %.lr.ph ], [ %13, %15 ]
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %18 = icmp slt i64 %indvars.iv, 1
  br i1 %18, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

._crit_edge.loopexit.split.loop.exit:             ; preds = %15
  %19 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %17, %._crit_edge.loopexit.split.loop.exit, %2
  %.026.lcssa = phi i32 [ %3, %2 ], [ %19, %._crit_edge.loopexit.split.loop.exit ], [ -1, %17 ]
  %.026.lobit = lshr i32 %.026.lcssa, 31
  ret i32 %.026.lobit
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smin.i32(i32, i32) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smax.i32(i32, i32) #1

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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }

!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,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass