; LLVM IR from UtkarshPathrabe/Competitive-Coding :: Cracking the Coding Interview/Chapter 01/Question04.ll (Z9partitionPcii)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z9partitionPcii(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) #1 {
  %4 = alloca ptr, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i8, align 1
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i8, align 1
  %10 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %7) #2
  %11 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %12 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %13 = sext i32 %12 to i64
  %14 = getelementptr inbounds i8, ptr %11, i64 %13
  %15 = load i8, ptr %14, align 1, !tbaa !11
  store i8 %15, ptr %7, align 1, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  %17 = sub nsw i32 %16, 1
  store i32 %17, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  %18 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !9
  store i32 %18, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %19

19:                                               ; preds = %57, %3
  %20 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %22 = icmp slt i32 %20, %21
  br i1 %22, label %24, label %23

23:                                               ; preds = %19
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  br label %60

24:                                               ; preds = %19
  %25 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %26 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds i8, ptr %25, i64 %27
  %29 = load i8, ptr %28, align 1, !tbaa !11
  %30 = sext i8 %29 to i32
  %31 = load i8, ptr %7, align 1, !tbaa !11
  %32 = sext i8 %31 to i32
  %33 = icmp sle i32 %30, %32
  br i1 %33, label %34, label %56

34:                                               ; preds = %24
  %35 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %36 = add nsw i32 %35, 1
  store i32 %36, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %37 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i8, ptr %37, i64 %39
  %41 = load i8, ptr %40, align 1, !tbaa !11
  store i8 %41, ptr %9, align 1, !tbaa !11
  %42 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i8, ptr %42, i64 %44
  %46 = load i8, ptr %45, align 1, !tbaa !11
  %47 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds i8, ptr %47, i64 %49
  store i8 %46, ptr %50, align 1, !tbaa !11
  %51 = load i8, ptr %9, align 1, !tbaa !11
  %52 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds i8, ptr %52, i64 %54
  store i8 %51, ptr %55, align 1, !tbaa !11
  br label %56

56:                                               ; preds = %34, %24
  br label %57

57:                                               ; preds = %56
  %58 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %59 = add nsw i32 %58, 1
  store i32 %59, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %19, !llvm.loop !12

60:                                               ; preds = %23
  %61 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %63 = add nsw i32 %62, 1
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds i8, ptr %61, i64 %64
  %66 = load i8, ptr %65, align 1, !tbaa !11
  store i8 %66, ptr %9, align 1, !tbaa !11
  %67 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %69 = sext i32 %68 to i64
  %70 = getelementptr inbounds i8, ptr %67, i64 %69
  %71 = load i8, ptr %70, align 1, !tbaa !11
  %72 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %74 = add nsw i32 %73, 1
  %75 = sext i32 %74 to i64
  %76 = getelementptr inbounds i8, ptr %72, i64 %75
  store i8 %71, ptr %76, align 1, !tbaa !11
  %77 = load i8, ptr %9, align 1, !tbaa !11
  %78 = load ptr, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %79 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %80 = sext i32 %79 to i64
  %81 = getelementptr inbounds i8, ptr %78, i64 %80
  store i8 %77, ptr %81, align 1, !tbaa !11
  %82 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %83 = add nsw i32 %82, 1
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %7) #2
  ret i32 %83
}

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 = !{!7, !7, i64 0}
!12 = distinct !{!12, !13}
!13 = !{!"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 memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local noundef range(i32 -2147483647, -2147483648) i32 @_Z9partitionPcii(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = sext i32 %2 to i64
  %5 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %4
  %6 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !5
  %7 = icmp slt i32 %1, %2
  br i1 %7, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %3
  %8 = add nsw i32 %1, -1
  %9 = sext i32 %1 to i64
  %10 = sub nsw i64 %4, %9
  %xtraiter = and i64 %10, 1
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.lr.ph.prol.loopexit, label %.lr.ph.prol

.lr.ph.prol:                                      ; preds = %.lr.ph.preheader
  %11 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %9
  %12 = load i8, ptr %11, align 1, !tbaa !5
  %.not.prol = icmp sgt i8 %12, %6
  br i1 %.not.prol, label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, label %13

13:                                               ; preds = %.lr.ph.prol
  %14 = sext i32 %1 to i64
  %15 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %14
  %16 = load i8, ptr %15, align 1, !tbaa !5
  store i8 %12, ptr %15, align 1, !tbaa !5
  store i8 %16, ptr %11, align 1, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa

.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa:                   ; preds = %13, %.lr.ph.prol
  %.1.prol = phi i32 [ %1, %13 ], [ %8, %.lr.ph.prol ]
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %9, 1
  br label %.lr.ph.prol.loopexit

.lr.ph.prol.loopexit:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa, %.lr.ph.preheader
  %.1.lcssa.unr = phi i32 [ poison, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %9, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %.02930.unr = phi i32 [ %8, %.lr.ph.preheader ], [ %.1.prol, %.lr.ph.prol.loopexit.unr-lcssa ]
  %17 = add nsw i64 %4, -1
  %18 = icmp eq i64 %17, %9
  br i1 %18, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph.preheader.new

.lr.ph.preheader.new:                             ; preds = %.lr.ph.prol.loopexit
  %invariant.gep = getelementptr i8, ptr %0, i64 1
  br label %.lr.ph

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %37, %.lr.ph.prol.loopexit
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.1.lcssa.unr, %.lr.ph.prol.loopexit ], [ %.1.1, %37 ]
  %.pre = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !5
  %19 = add nsw i32 %.1.lcssa, 1
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %3
  %20 = phi i8 [ %6, %3 ], [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ]
  %.029.lcssa = phi i32 [ %1, %3 ], [ %19, %._crit_edge.loopexit ]
  %21 = sext i32 %.029.lcssa to i64
  %22 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %21
  %23 = load i8, ptr %22, align 1, !tbaa !5
  store i8 %20, ptr %22, align 1, !tbaa !5
  store i8 %23, ptr %5, align 1, !tbaa !5
  ret i32 %.029.lcssa

.lr.ph:                                           ; preds = %37, %.lr.ph.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %indvars.iv.next.1, %37 ]
  %.02930 = phi i32 [ %.02930.unr, %.lr.ph.preheader.new ], [ %.1.1, %37 ]
  %24 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %indvars.iv
  %25 = load i8, ptr %24, align 1, !tbaa !5
  %.not = icmp sgt i8 %25, %6
  br i1 %.not, label %.lr.ph.1, label %26

26:                                               ; preds = %.lr.ph
  %27 = add nsw i32 %.02930, 1
  %28 = sext i32 %27 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %28
  %30 = load i8, ptr %29, align 1, !tbaa !5
  store i8 %25, ptr %29, align 1, !tbaa !5
  store i8 %30, ptr %24, align 1, !tbaa !5
  br label %.lr.ph.1

.lr.ph.1:                                         ; preds = %.lr.ph, %26
  %.1 = phi i32 [ %27, %26 ], [ %.02930, %.lr.ph ]
  %gep = getelementptr i8, ptr %invariant.gep, i64 %indvars.iv
  %31 = load i8, ptr %gep, align 1, !tbaa !5
  %.not.1 = icmp sgt i8 %31, %6
  br i1 %.not.1, label %37, label %32

32:                                               ; preds = %.lr.ph.1
  %33 = add nsw i32 %.1, 1
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %34
  %36 = load i8, ptr %35, align 1, !tbaa !5
  store i8 %31, ptr %35, align 1, !tbaa !5
  store i8 %36, ptr %gep, align 1, !tbaa !5
  br label %37

37:                                               ; preds = %32, %.lr.ph.1
  %.1.1 = phi i32 [ %33, %32 ], [ %.1, %.lr.ph.1 ]
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, 2
  %exitcond.not.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next.1, %4
  br i1 %exitcond.not.1, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !8
}

attributes #0 = { mustprogress 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 = !{!"omnipotent char", !7, i64 0}
!7 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!8 = distinct !{!8, !9}
!9 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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