; LLVM IR from ShahjalalShohag/code-library :: Number Theory/Discrete Root Faster.ll (Z7inversexx)

; 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 @_Z7inversexx(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
  store i64 %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  store i64 %1, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %9 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %10 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %11 = srem i64 %10, %9
  store i64 %11, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #2
  store i64 1, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  store i64 0, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #2
  %12 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store i64 %12, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  br label %13

13:                                               ; preds = %16, %2
  %14 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %15 = icmp sgt i64 %14, 0
  br i1 %15, label %16, label %55

16:                                               ; preds = %13
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %17 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %18 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %19 = sdiv i64 %17, %18
  store i64 %19, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %20 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %21 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %22 = srem i64 %21, %20
  store i64 %22, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %23 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %24 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %25 = mul nsw i64 %23, %24
  %26 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %27 = srem i64 %25, %26
  %28 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %29 = sub nsw i64 %28, %27
  store i64 %29, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %30 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %32 = srem i64 %30, %31
  %33 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %34 = add nsw i64 %32, %33
  %35 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %36 = srem i64 %34, %35
  store i64 %36, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %37 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %39 = xor i64 %38, %37
  store i64 %39, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %40 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %42 = xor i64 %41, %40
  store i64 %42, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %44 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %45 = xor i64 %44, %43
  store i64 %45, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %46 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %47 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %48 = xor i64 %47, %46
  store i64 %48, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %49 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %51 = xor i64 %50, %49
  store i64 %51, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %52 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %53 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %54 = xor i64 %53, %52
  store i64 %54, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  br label %13, !llvm.loop !9

55:                                               ; preds = %13
  %56 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %57 = icmp slt i64 %56, 0
  br i1 %57, label %58, label %62

58:                                               ; preds = %55
  %59 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %60 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %61 = add nsw i64 %59, %60
  br label %64

62:                                               ; preds = %55
  %63 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  br label %64

64:                                               ; preds = %62, %58
  %65 = phi i64 [ %61, %58 ], [ %63, %62 ]
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #2
  ret i64 %65
}

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 @_Z7inversexx(i64 noundef %0, i64 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp sgt i64 %1, 0
  br i1 %3, label %.lr.ph.preheader, label %._crit_edge.thread

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %2
  %4 = srem i64 %0, %1
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %.lr.ph
  %.038 = phi i64 [ %.03237, %.lr.ph ], [ %4, %.lr.ph.preheader ]
  %.03237 = phi i64 [ %6, %.lr.ph ], [ %1, %.lr.ph.preheader ]
  %.03336 = phi i64 [ %12, %.lr.ph ], [ 0, %.lr.ph.preheader ]
  %.03435 = phi i64 [ %.03336, %.lr.ph ], [ 1, %.lr.ph.preheader ]
  %5 = sdiv i64 %.038, %.03237
  %6 = srem i64 %.038, %.03237
  %7 = mul i64 %5, %.03336
  %8 = srem i64 %7, %1
  %9 = sub i64 %.03435, %8
  %10 = srem i64 %9, %1
  %11 = add i64 %10, %1
  %12 = srem i64 %11, %1
  %13 = icmp sgt i64 %6, 0
  br i1 %13, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !5

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph
  %14 = icmp slt i64 %.03336, 0
  %spec.select = select i1 %14, i64 %1, i64 0
  %15 = add nsw i64 %spec.select, %.03336
  br label %._crit_edge.thread

._crit_edge.thread:                               ; preds = %._crit_edge, %2
  %16 = phi i64 [ 1, %2 ], [ %15, %._crit_edge ]
  ret i64 %16
}

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" }

!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,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass