; LLVM IR from sgtlaugh/algovault :: code_library/josephus_problem.ll (Z9josephus2xxx)

; 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 i64 @_Z9josephus2xxx(i64 noundef %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) #1 {
  %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
  %9 = alloca i64, align 8
  store i64 %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  store i64 %2, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %10 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %11 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %12 = sub nsw i64 %10, %11
  store i64 %12, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %13 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %14 = icmp sle i64 %13, 1
  br i1 %14, label %15, label %19

15:                                               ; preds = %3
  %16 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %17 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %18 = sub nsw i64 %16, %17
  store i64 %18, ptr %4, align 8
  br label %63

19:                                               ; preds = %3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %20 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  store i64 %20, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  br label %21

21:                                               ; preds = %49, %19
  %22 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %23 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %24 = icmp slt i64 %22, %23
  br i1 %24, label %25, label %60

25:                                               ; preds = %21
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #2
  %26 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %27 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %28 = sub nsw i64 %26, %27
  %29 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %30 = add nsw i64 %28, %29
  %31 = sub nsw i64 %30, 2
  %32 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %33 = sub nsw i64 %32, 1
  %34 = sdiv i64 %31, %33
  store i64 %34, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %35 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %36 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %37 = add nsw i64 %35, %36
  %38 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %39 = icmp sgt i64 %37, %38
  br i1 %39, label %40, label %44

40:                                               ; preds = %25
  %41 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %42 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %43 = sub nsw i64 %41, %42
  store i64 %43, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  br label %49

44:                                               ; preds = %25
  %45 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %46 = icmp ne i64 %45, 0
  br i1 %46, label %48, label %47

47:                                               ; preds = %44
  store i64 1, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  br label %48

48:                                               ; preds = %47, %44
  br label %49

49:                                               ; preds = %48, %40
  %50 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %52 = add nsw i64 %51, %50
  store i64 %52, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %54 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %55 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %56 = mul nsw i64 %54, %55
  %57 = add nsw i64 %53, %56
  %58 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %59 = srem i64 %57, %58
  store i64 %59, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #2
  br label %21, !llvm.loop !9

60:                                               ; preds = %21
  %61 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %62 = add nsw i64 %61, 1
  store i64 %62, ptr %4, align 8
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  br label %63

63:                                               ; preds = %60, %15
  %64 = load i64, ptr %4, align 8
  ret i64 %64
}

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 = !{!"long long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"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(none) uwtable
define dso_local noundef i64 @_Z9josephus2xxx(i64 noundef %0, i64 noundef %1, i64 noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  %4 = icmp slt i64 %1, 2
  br i1 %4, label %23, label %5

5:                                                ; preds = %3
  %6 = sub nsw i64 %0, %2
  %7 = icmp sgt i64 %2, 0
  br i1 %7, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %5
  %8 = add nsw i64 %1, -2
  %9 = add nsw i64 %1, -1
  br label %10

10:                                               ; preds = %.lr.ph, %10
  %.02632 = phi i64 [ %6, %.lr.ph ], [ %17, %10 ]
  %.02731 = phi i64 [ %6, %.lr.ph ], [ %20, %10 ]
  %11 = sub i64 %8, %.02731
  %12 = add i64 %11, %.02632
  %13 = sdiv i64 %12, %9
  %14 = add nsw i64 %13, %.02632
  %15 = icmp sgt i64 %14, %0
  %16 = sub nsw i64 %0, %.02632
  %spec.store.select = tail call i64 @llvm.umax.i64(i64 %13, i64 1)
  %.0 = select i1 %15, i64 %16, i64 %spec.store.select
  %17 = add nsw i64 %.0, %.02632
  %18 = mul nsw i64 %.0, %1
  %19 = add nsw i64 %18, %.02731
  %20 = srem i64 %19, %17
  %21 = icmp slt i64 %17, %0
  br i1 %21, label %10, label %._crit_edge, !llvm.loop !5

._crit_edge:                                      ; preds = %10, %5
  %.027.lcssa = phi i64 [ %6, %5 ], [ %20, %10 ]
  %22 = add nsw i64 %.027.lcssa, 1
  br label %23

23:                                               ; preds = %3, %._crit_edge
  %.028 = phi i64 [ %22, %._crit_edge ], [ %2, %3 ]
  ret i64 %.028
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i64 @llvm.umax.i64(i64, i64) #1

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn 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" }
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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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