; LLVM IR from ShahjalalShohag/code-library :: Number Theory/Pisano Period.ll (Z3fibxx)

; 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 @_Z3fibxx(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
  %9 = alloca i64, align 8
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca i64, align 8
  store i64 %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %12 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %13 = icmp sle i64 %12, 1
  br i1 %13, label %14, label %16

14:                                               ; preds = %2
  %15 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i64 %15, ptr %3, align 8
  br label %87

16:                                               ; preds = %2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #3
  store i64 0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #3
  store i64 1, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #3
  %17 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %18 = call i64 @llvm.ctlz.i64(i64 %17, i1 true)
  %19 = trunc i64 %18 to i32
  %20 = sub nsw i32 63, %19
  %21 = sub nsw i32 %20, 1
  %22 = zext i32 %21 to i64
  %23 = shl i64 1, %22
  store i64 %23, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  br label %24

24:                                               ; preds = %82, %16
  %25 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %26 = icmp ne i64 %25, 0
  br i1 %26, label %27, label %85

27:                                               ; preds = %24
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #3
  %28 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %29 = sext i64 %28 to i128
  %30 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %31 = sext i64 %30 to i128
  %32 = mul nsw i128 %29, %31
  %33 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %34 = sext i64 %33 to i128
  %35 = srem i128 %32, %34
  %36 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %37 = sext i64 %36 to i128
  %38 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %39 = sext i64 %38 to i128
  %40 = mul nsw i128 %37, %39
  %41 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %42 = sext i64 %41 to i128
  %43 = srem i128 %40, %42
  %44 = add nsw i128 %35, %43
  %45 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %46 = sext i64 %45 to i128
  %47 = srem i128 %44, %46
  %48 = trunc i128 %47 to i64
  store i64 %48, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #3
  %49 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %50 = mul nsw i64 2, %49
  %51 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %52 = add nsw i64 %50, %51
  %53 = sext i64 %52 to i128
  %54 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %55 = sext i64 %54 to i128
  %56 = mul nsw i128 %53, %55
  %57 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %58 = sext i64 %57 to i128
  %59 = srem i128 %56, %58
  %60 = trunc i128 %59 to i64
  store i64 %60, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  %61 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  store i64 %61, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %62 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !5
  store i64 %62, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %63 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %64 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %65 = and i64 %63, %64
  %66 = icmp ne i64 %65, 0
  br i1 %66, label %67, label %81

67:                                               ; preds = %27
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %11) #3
  %68 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %69 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %70 = add nsw i64 %68, %69
  store i64 %70, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %71 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %73 = icmp sge i64 %71, %72
  br i1 %73, label %74, label %78

74:                                               ; preds = %67
  %75 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %76 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  %77 = sub nsw i64 %76, %75
  store i64 %77, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  br label %78

78:                                               ; preds = %74, %67
  %79 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  store i64 %79, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %80 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !5
  store i64 %80, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %11) #3
  br label %81

81:                                               ; preds = %78, %27
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #3
  br label %82

82:                                               ; preds = %81
  %83 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %84 = ashr i64 %83, 1
  store i64 %84, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  br label %24, !llvm.loop !9

85:                                               ; preds = %24
  %86 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  store i64 %86, ptr %3, align 8
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #3
  br label %87

87:                                               ; preds = %85, %14
  %88 = load i64, ptr %3, align 8
  ret i64 %88
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i64 @llvm.ctlz.i64(i64, i1 immarg) #2

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 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #3 = { 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 @_Z3fibxx(i64 noundef %0, i64 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp slt i64 %0, 2
  br i1 %3, label %.loopexit, label %4

4:                                                ; preds = %2
  %5 = tail call range(i64 1, 65) i64 @llvm.ctlz.i64(i64 %0, i1 true)
  %6 = sub nuw nsw i64 62, %5
  %7 = shl nuw nsw i64 1, %6
  %8 = sext i64 %1 to i128
  br label %9

9:                                                ; preds = %4, %9
  %.03144 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %.1, %9 ]
  %.03243 = phi i64 [ %7, %4 ], [ %28, %9 ]
  %.03342 = phi i64 [ 1, %4 ], [ %.134, %9 ]
  %10 = sext i64 %.03144 to i128
  %11 = mul nsw i128 %10, %10
  %12 = srem i128 %11, %8
  %13 = sext i64 %.03342 to i128
  %14 = mul nsw i128 %13, %13
  %15 = srem i128 %14, %8
  %16 = add nuw nsw i128 %15, %12
  %17 = srem i128 %16, %8
  %18 = trunc nsw i128 %17 to i64
  %19 = shl nsw i64 %.03144, 1
  %20 = add nsw i64 %19, %.03342
  %21 = sext i64 %20 to i128
  %22 = mul nsw i128 %21, %13
  %23 = srem i128 %22, %8
  %24 = trunc nsw i128 %23 to i64
  %25 = and i64 %.03243, %0
  %.not40 = icmp eq i64 %25, 0
  %26 = add nsw i64 %24, %18
  %.not41 = icmp slt i64 %26, %1
  %27 = select i1 %.not41, i64 0, i64 %1
  %spec.select = sub nsw i64 %26, %27
  %.134 = select i1 %.not40, i64 %24, i64 %spec.select
  %.1 = select i1 %.not40, i64 %18, i64 %24
  %28 = lshr i64 %.03243, 1
  %.not = icmp ult i64 %.03243, 2
  br i1 %.not, label %.loopexit, label %9, !llvm.loop !5

.loopexit:                                        ; preds = %9, %2
  %.030 = phi i64 [ %0, %2 ], [ %.134, %9 ]
  ret i64 %.030
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i64 @llvm.ctlz.i64(i64, i1 immarg) #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 = { mustprogress 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: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass