; LLVM IR from sgtlaugh/algovault :: code_library (faulhaber's_formula)

; 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"

@inv = external dso_local global [1010 x i32], align 16
@S = external dso_local global [1010 x [1010 x i32]], align 16

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local i32 @expo(i64 noundef, 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 void @generate() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %2 = alloca i32, align 4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %1) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %2) #2
  store i32 0, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %3

3:                                                ; preds = %13, %0
  %4 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %5 = icmp slt i32 %4, 1010
  br i1 %5, label %6, label %16

6:                                                ; preds = %3
  %7 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %8 = sext i32 %7 to i64
  %9 = call i32 @expo(i64 noundef %8, i32 noundef 1000000005)
  %10 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %11 = sext i32 %10 to i64
  %12 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr @inv, i64 0, i64 %11
  store i32 %9, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %13

13:                                               ; preds = %6
  %14 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %15 = add nsw i32 %14, 1
  store i32 %15, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %3, !llvm.loop !9

16:                                               ; preds = %3
  store i32 1, ptr @S, align 16, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %17

17:                                               ; preds = %65, %16
  %18 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %19 = icmp slt i32 %18, 1010
  br i1 %19, label %20, label %68

20:                                               ; preds = %17
  %21 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %22
  %24 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %23, i64 0, i64 0
  store i32 0, ptr %24, align 8, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  br label %25

25:                                               ; preds = %61, %20
  %26 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %27 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %28 = icmp sle i32 %26, %27
  br i1 %28, label %29, label %64

29:                                               ; preds = %25
  %30 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %31 = sub nsw i32 %30, 1
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %32
  %34 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %33, i64 0, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !5
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = mul nsw i64 %38, %40
  %42 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %43 = sub nsw i32 %42, 1
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %47 = sub nsw i32 %46, 1
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %45, i64 0, i64 %48
  %50 = load i32, ptr %49, align 4, !tbaa !5
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = add nsw i64 %41, %51
  %53 = srem i64 %52, 1000000007
  %54 = trunc i64 %53 to i32
  %55 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %56 = sext i32 %55 to i64
  %57 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %56
  %58 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %59 = sext i32 %58 to i64
  %60 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %57, i64 0, i64 %59
  store i32 %54, ptr %60, align 4, !tbaa !5
  br label %61

61:                                               ; preds = %29
  %62 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %63 = add nsw i32 %62, 1
  store i32 %63, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  br label %25, !llvm.loop !11

64:                                               ; preds = %25
  br label %65

65:                                               ; preds = %64
  %66 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %17, !llvm.loop !12

68:                                               ; preds = %17
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %2) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %1) #2
  ret void
}

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 }

!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"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !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"

@inv = external dso_local local_unnamed_addr global [1010 x i32], align 16
@S = external dso_local local_unnamed_addr global [1010 x [1010 x i32]], align 16

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local i32 @expo(i64 noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @generate() local_unnamed_addr #0 {
  br label %1

1:                                                ; preds = %0, %1
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %0 ], [ %indvars.iv.next, %1 ]
  %2 = tail call i32 @expo(i64 noundef %indvars.iv, i32 noundef 1000000005)
  %3 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr @inv, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %2, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, 1010
  br i1 %exitcond.not, label %4, label %1, !llvm.loop !9

4:                                                ; preds = %1
  store i32 1, ptr @S, align 16, !tbaa !5
  br label %5

5:                                                ; preds = %4, %38
  %indvar = phi i64 [ 0, %4 ], [ %indvar.next, %38 ]
  %indvars.iv30 = phi i64 [ 1, %4 ], [ %indvars.iv.next31, %38 ]
  %6 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %indvars.iv30
  store i32 0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %7 = add nsw i64 %indvars.iv30, -1
  %.phi.trans.insert = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %7, i64 0
  %.pre = load i32, ptr %.phi.trans.insert, align 8, !tbaa !5
  %xtraiter = and i64 %indvars.iv30, 1
  %8 = icmp eq i64 %indvar, 0
  br i1 %8, label %.unr-lcssa, label %.new

.new:                                             ; preds = %5
  %unroll_iter = and i64 %indvars.iv30, 9223372036854775806
  br label %9

9:                                                ; preds = %9, %.new
  %10 = phi i32 [ %.pre, %.new ], [ %21, %9 ]
  %indvars.iv22 = phi i64 [ 1, %.new ], [ %indvars.iv.next23.1, %9 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.new ], [ %niter.next.1, %9 ]
  %11 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %7, i64 %indvars.iv22
  %12 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %13 = sext i32 %12 to i64
  %14 = mul nsw i64 %indvars.iv22, %13
  %15 = sext i32 %10 to i64
  %16 = add nsw i64 %14, %15
  %17 = srem i64 %16, 1000000007
  %18 = trunc nsw i64 %17 to i32
  %19 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %indvars.iv30, i64 %indvars.iv22
  store i32 %18, ptr %19, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next23 = add nuw nsw i64 %indvars.iv22, 1
  %20 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %7, i64 %indvars.iv.next23
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = mul nsw i64 %indvars.iv.next23, %22
  %24 = sext i32 %12 to i64
  %25 = add nsw i64 %23, %24
  %26 = srem i64 %25, 1000000007
  %27 = trunc nsw i64 %26 to i32
  %28 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %indvars.iv30, i64 %indvars.iv.next23
  store i32 %27, ptr %28, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next23.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv22, 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 %.unr-lcssa, label %9, !llvm.loop !11

.unr-lcssa:                                       ; preds = %9, %5
  %.unr = phi i32 [ %.pre, %5 ], [ %21, %9 ]
  %indvars.iv22.unr = phi i64 [ 1, %5 ], [ %indvars.iv.next23.1, %9 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %38, label %.epilog-lcssa

.epilog-lcssa:                                    ; preds = %.unr-lcssa
  %29 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %7, i64 %indvars.iv22.unr
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  %31 = sext i32 %30 to i64
  %32 = mul nsw i64 %indvars.iv22.unr, %31
  %33 = sext i32 %.unr to i64
  %34 = add nsw i64 %32, %33
  %35 = srem i64 %34, 1000000007
  %36 = trunc nsw i64 %35 to i32
  %37 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @S, i64 0, i64 %indvars.iv30, i64 %indvars.iv22.unr
  store i32 %36, ptr %37, align 4, !tbaa !5
  br label %38

38:                                               ; preds = %.unr-lcssa, %.epilog-lcssa
  %indvars.iv.next31 = add nuw nsw i64 %indvars.iv30, 1
  %exitcond35.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next31, 1010
  %indvar.next = add i64 %indvar, 1
  br i1 %exitcond35.not, label %39, label %5, !llvm.loop !12

39:                                               ; preds = %38
  ret void
}

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" }

!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"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}


; Effective O3 passes: BDCEPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopUnrollPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass