; LLVM IR from Shah-Shishir/Codeforces-Solutions :: 88B. Magical Array (main)

; 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"

@arr = external dso_local global [100005 x i32], align 16
@.str = external hidden unnamed_addr constant [3 x i8], align 1
@.str.2 = external hidden unnamed_addr constant [6 x i8], align 1

; Function Attrs: mustprogress norecurse uwtable
define dso_local noundef i32 @main() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i64, align 8
  store i32 0, ptr %1, align 4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %2) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %3) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #3
  br label %7

7:                                                ; preds = %109, %0
  %8 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef @.str, ptr noundef %2)
  %9 = icmp ne i32 %8, -1
  br i1 %9, label %10, label %112

10:                                               ; preds = %7
  store i32 0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %11

11:                                               ; preds = %20, %10
  %12 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %14 = icmp slt i32 %12, %13
  br i1 %14, label %15, label %23

15:                                               ; preds = %11
  %16 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %17 = sext i32 %16 to i64
  %18 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %17
  %19 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef @.str, ptr noundef %18)
  br label %20

20:                                               ; preds = %15
  %21 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %22 = add nsw i32 %21, 1
  store i32 %22, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %11, !llvm.loop !9

23:                                               ; preds = %11
  %24 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %25 = sext i32 %24 to i64
  store i64 %25, ptr %6, align 8, !tbaa !11
  store i32 0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %26

26:                                               ; preds = %106, %23
  %27 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %28 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %29 = sub nsw i32 %28, 1
  %30 = icmp slt i32 %27, %29
  br i1 %30, label %31, label %109

31:                                               ; preds = %26
  %32 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %37 = add nsw i32 %36, 1
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %38
  %40 = load i32, ptr %39, align 4, !tbaa !5
  %41 = icmp eq i32 %35, %40
  br i1 %41, label %42, label %105

42:                                               ; preds = %31
  store i64 1, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %43 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %44 = add nsw i32 %43, 1
  store i32 %44, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %45

45:                                               ; preds = %101, %42
  %46 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %47 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %48 = icmp slt i32 %46, %47
  br i1 %48, label %49, label %104

49:                                               ; preds = %45
  %50 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %52 = sub nsw i32 %51, 1
  %53 = icmp eq i32 %50, %52
  br i1 %53, label %54, label %76

54:                                               ; preds = %49
  %55 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %56 = sext i32 %55 to i64
  %57 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %56
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !5
  %59 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %60
  %62 = load i32, ptr %61, align 4, !tbaa !5
  %63 = icmp eq i32 %58, %62
  br i1 %63, label %64, label %76

64:                                               ; preds = %54
  %65 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %66 = add nsw i64 %65, 1
  store i64 %66, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %67 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %68 = sub nsw i32 %67, 1
  store i32 %68, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %69 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %70 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %71 = sub nsw i64 %70, 1
  %72 = mul nsw i64 %69, %71
  %73 = sdiv i64 %72, 2
  %74 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !11
  %75 = add nsw i64 %74, %73
  store i64 %75, ptr %6, align 8, !tbaa !11
  br label %100

76:                                               ; preds = %54, %49
  %77 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %78 = sext i32 %77 to i64
  %79 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %78
  %80 = load i32, ptr %79, align 4, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %82 = sext i32 %81 to i64
  %83 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %82
  %84 = load i32, ptr %83, align 4, !tbaa !5
  %85 = icmp eq i32 %80, %84
  br i1 %85, label %86, label %89

86:                                               ; preds = %76
  %87 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %88 = add nsw i64 %87, 1
  store i64 %88, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  br label %99

89:                                               ; preds = %76
  %90 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %91 = sub nsw i32 %90, 1
  store i32 %91, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %92 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %93 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %94 = sub nsw i64 %93, 1
  %95 = mul nsw i64 %92, %94
  %96 = sdiv i64 %95, 2
  %97 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !11
  %98 = add nsw i64 %97, %96
  store i64 %98, ptr %6, align 8, !tbaa !11
  br label %104

99:                                               ; preds = %86
  br label %100

100:                                              ; preds = %99, %64
  br label %101

101:                                              ; preds = %100
  %102 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %103 = add nsw i32 %102, 1
  store i32 %103, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %45, !llvm.loop !13

104:                                              ; preds = %89, %45
  br label %105

105:                                              ; preds = %104, %31
  br label %106

106:                                              ; preds = %105
  %107 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %108 = add nsw i32 %107, 1
  store i32 %108, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %26, !llvm.loop !14

109:                                              ; preds = %26
  %110 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !11
  %111 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.2, i64 noundef %110)
  br label %7, !llvm.loop !15

112:                                              ; preds = %7
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %3) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %2) #3
  ret i32 0
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

declare i32 @__isoc99_scanf(ptr noundef, ...) #2

declare i32 @printf(ptr noundef, ...) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

attributes #0 = { mustprogress norecurse 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 = { "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 #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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"long long", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !10}
!14 = distinct !{!14, !10}
!15 = distinct !{!15, !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"

@arr = external dso_local global [100005 x i32], align 16
@.str = external hidden unnamed_addr constant [3 x i8], align 1
@.str.2 = external hidden unnamed_addr constant [6 x i8], align 1

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @main() local_unnamed_addr #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr nonnull %1) #3
  %2 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef nonnull @.str, ptr noundef nonnull %1)
  %.not54 = icmp eq i32 %2, -1
  br i1 %.not54, label %._crit_edge55, label %.preheader35

.preheader35:                                     ; preds = %0, %._crit_edge52
  %3 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %4 = icmp sgt i32 %3, 0
  br i1 %4, label %.lr.ph, label %._crit_edge.thread

._crit_edge.thread:                               ; preds = %.preheader35
  %.pre65 = sext i32 %3 to i64
  br label %._crit_edge52

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader35, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %.preheader35 ]
  %5 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %indvars.iv
  %6 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef nonnull @.str, ptr noundef nonnull %5)
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %7 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %8 = sext i32 %7 to i64
  %9 = icmp slt i64 %indvars.iv.next, %8
  br i1 %9, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph
  %10 = add nsw i32 %7, -1
  %11 = icmp sgt i32 %7, 1
  br i1 %11, label %.lr.ph51.preheader, label %._crit_edge52

.lr.ph51.preheader:                               ; preds = %._crit_edge
  %sext = sext i32 %10 to i64
  %12 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %sext
  %13 = add nsw i32 %7, -2
  br label %.lr.ph51

.lr.ph51:                                         ; preds = %.lr.ph51.preheader, %.loopexit
  %.049 = phi i64 [ %.3, %.loopexit ], [ %8, %.lr.ph51.preheader ]
  %.13048 = phi i32 [ %49, %.loopexit ], [ 0, %.lr.ph51.preheader ]
  %14 = sext i32 %.13048 to i64
  %15 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %14
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %17 = add nsw i32 %.13048, 1
  %18 = sext i32 %17 to i64
  %19 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %18
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !5
  %21 = icmp eq i32 %16, %20
  %22 = icmp slt i32 %17, %7
  %or.cond = and i1 %21, %22
  br i1 %or.cond, label %.lr.ph45.preheader, label %.loopexit

.lr.ph45.preheader:                               ; preds = %.lr.ph51
  %23 = add nsw i64 %14, 1
  br label %.lr.ph45

.lr.ph45:                                         ; preds = %.lr.ph45.preheader, %48
  %indvars.iv61 = phi i64 [ %23, %.lr.ph45.preheader ], [ %indvars.iv.next62, %48 ]
  %.144 = phi i64 [ %.049, %.lr.ph45.preheader ], [ %.2, %48 ]
  %.02643 = phi i64 [ 1, %.lr.ph45.preheader ], [ %.127, %48 ]
  %.23141 = phi i32 [ %.13048, %.lr.ph45.preheader ], [ %.332, %48 ]
  %24 = icmp eq i64 %indvars.iv61, %sext
  %25 = sext i32 %.23141 to i64
  %26 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %25
  %27 = load i32, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  br i1 %24, label %28, label %.lr.ph45._crit_edge

28:                                               ; preds = %.lr.ph45
  %29 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %30 = icmp eq i32 %27, %29
  br i1 %30, label %31, label %.lr.ph45._crit_edge

31:                                               ; preds = %28
  %32 = add nsw i64 %.02643, 1
  %33 = mul nsw i64 %32, %.02643
  %34 = sdiv i64 %33, 2
  %35 = add nsw i64 %34, %.144
  br label %48

.lr.ph45._crit_edge:                              ; preds = %.lr.ph45, %28
  %36 = getelementptr inbounds [100005 x i32], ptr @arr, i64 0, i64 %indvars.iv61
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !5
  %38 = icmp eq i32 %27, %37
  br i1 %38, label %39, label %41

39:                                               ; preds = %.lr.ph45._crit_edge
  %40 = add nsw i64 %.02643, 1
  br label %48

41:                                               ; preds = %.lr.ph45._crit_edge
  %42 = trunc nsw i64 %indvars.iv61 to i32
  %43 = add nsw i32 %42, -1
  %44 = add nsw i64 %.02643, -1
  %45 = mul nsw i64 %44, %.02643
  %46 = sdiv i64 %45, 2
  %47 = add nsw i64 %46, %.144
  br label %.loopexit

48:                                               ; preds = %31, %39
  %.332 = phi i32 [ %13, %31 ], [ %.23141, %39 ]
  %.127 = phi i64 [ %32, %31 ], [ %40, %39 ]
  %.2 = phi i64 [ %35, %31 ], [ %.144, %39 ]
  %indvars.iv.next62 = add nsw i64 %indvars.iv61, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next62 to i32
  %exitcond.not = icmp eq i32 %7, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond.not, label %.loopexit, label %.lr.ph45, !llvm.loop !11

.loopexit:                                        ; preds = %48, %.lr.ph51, %41
  %.4 = phi i32 [ %43, %41 ], [ %.13048, %.lr.ph51 ], [ %.332, %48 ]
  %.3 = phi i64 [ %47, %41 ], [ %.049, %.lr.ph51 ], [ %.2, %48 ]
  %49 = add nsw i32 %.4, 1
  %50 = icmp slt i32 %49, %10
  br i1 %50, label %.lr.ph51, label %._crit_edge52, !llvm.loop !12

._crit_edge52:                                    ; preds = %.loopexit, %._crit_edge.thread, %._crit_edge
  %.0.lcssa = phi i64 [ %8, %._crit_edge ], [ %.pre65, %._crit_edge.thread ], [ %.3, %.loopexit ]
  %51 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.2, i64 noundef %.0.lcssa)
  %52 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef nonnull @.str, ptr noundef nonnull %1)
  %.not = icmp eq i32 %52, -1
  br i1 %.not, label %._crit_edge55, label %.preheader35, !llvm.loop !13

._crit_edge55:                                    ; preds = %._crit_edge52, %0
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr nonnull %1) #3
  ret i32 0
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @__isoc99_scanf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #2

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @printf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #2

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse 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 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { nofree nounwind "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 #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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}
!13 = distinct !{!13, !10}


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