; LLVM IR from xuxping/codelife :: algorthms/sort (merge_sort)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local void @merge_arr(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #1 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca ptr, align 8
  %11 = alloca i64, align 8
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  %15 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %17 = sub nsw i32 %15, %16
  %18 = add nsw i32 %17, 1
  store i32 %18, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %19 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %20 = zext i32 %19 to i64
  %21 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %21, ptr %10, align 8
  %22 = alloca i32, i64 %20, align 16
  store i64 %20, ptr %11, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %23 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %23, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  %24 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %25 = add nsw i32 %24, 1
  store i32 %25, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  store i32 0, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %26

26:                                               ; preds = %70, %4
  %27 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp sle i32 %27, %28
  br i1 %29, label %30, label %34

30:                                               ; preds = %26
  %31 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp sle i32 %31, %32
  br label %34

34:                                               ; preds = %30, %26
  %35 = phi i1 [ false, %26 ], [ %33, %30 ]
  br i1 %35, label %36, label %71

36:                                               ; preds = %34
  %37 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  %42 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = icmp sgt i32 %41, %46
  br i1 %47, label %48, label %59

48:                                               ; preds = %36
  %49 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %51 = add nsw i32 %50, 1
  store i32 %51, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %52 = sext i32 %50 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i32, ptr %49, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %56 = add nsw i32 %55, 1
  store i32 %56, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %57 = sext i32 %55 to i64
  %58 = getelementptr inbounds i32, ptr %22, i64 %57
  store i32 %54, ptr %58, align 4, !tbaa !9
  br label %70

59:                                               ; preds = %36
  %60 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %61 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %62 = add nsw i32 %61, 1
  store i32 %62, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %63 = sext i32 %61 to i64
  %64 = getelementptr inbounds i32, ptr %60, i64 %63
  %65 = load i32, ptr %64, align 4, !tbaa !9
  %66 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %67 = add nsw i32 %66, 1
  store i32 %67, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %66 to i64
  %69 = getelementptr inbounds i32, ptr %22, i64 %68
  store i32 %65, ptr %69, align 4, !tbaa !9
  br label %70

70:                                               ; preds = %59, %48
  br label %26, !llvm.loop !11

71:                                               ; preds = %34
  br label %72

72:                                               ; preds = %76, %71
  %73 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %75 = icmp sle i32 %73, %74
  br i1 %75, label %76, label %87

76:                                               ; preds = %72
  %77 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %78 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %79 = add nsw i32 %78, 1
  store i32 %79, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %80 = sext i32 %78 to i64
  %81 = getelementptr inbounds i32, ptr %77, i64 %80
  %82 = load i32, ptr %81, align 4, !tbaa !9
  %83 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %84 = add nsw i32 %83, 1
  store i32 %84, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %85 = sext i32 %83 to i64
  %86 = getelementptr inbounds i32, ptr %22, i64 %85
  store i32 %82, ptr %86, align 4, !tbaa !9
  br label %72, !llvm.loop !13

87:                                               ; preds = %72
  br label %88

88:                                               ; preds = %92, %87
  %89 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %90 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %91 = icmp sle i32 %89, %90
  br i1 %91, label %92, label %103

92:                                               ; preds = %88
  %93 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %94 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %95 = add nsw i32 %94, 1
  store i32 %95, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %96 = sext i32 %94 to i64
  %97 = getelementptr inbounds i32, ptr %93, i64 %96
  %98 = load i32, ptr %97, align 4, !tbaa !9
  %99 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %100 = add nsw i32 %99, 1
  store i32 %100, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %101 = sext i32 %99 to i64
  %102 = getelementptr inbounds i32, ptr %22, i64 %101
  store i32 %98, ptr %102, align 4, !tbaa !9
  br label %88, !llvm.loop !14

103:                                              ; preds = %88
  store i32 0, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %104

104:                                              ; preds = %119, %103
  %105 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %106 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %107 = icmp slt i32 %105, %106
  br i1 %107, label %108, label %122

108:                                              ; preds = %104
  %109 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %110 = sext i32 %109 to i64
  %111 = getelementptr inbounds i32, ptr %22, i64 %110
  %112 = load i32, ptr %111, align 4, !tbaa !9
  %113 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %114 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %115 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %116 = add nsw i32 %114, %115
  %117 = sext i32 %116 to i64
  %118 = getelementptr inbounds i32, ptr %113, i64 %117
  store i32 %112, ptr %118, align 4, !tbaa !9
  br label %119

119:                                              ; preds = %108
  %120 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %121 = add nsw i32 %120, 1
  store i32 %121, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %104, !llvm.loop !15

122:                                              ; preds = %104
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %123 = load ptr, ptr %10, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %123)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #2

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 willreturn }
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 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}
!15 = distinct !{!15, !12}


; 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: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @merge_arr(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %reass.sub = sub i32 %3, %1
  %5 = add i32 %reass.sub, 1
  %6 = zext i32 %5 to i64
  %7 = alloca i32, i64 %6, align 16
  %8 = add i32 %2, 1
  %9 = icmp sle i32 %1, %2
  %10 = icmp slt i32 %2, %3
  %11 = and i1 %9, %10
  br i1 %11, label %.lr.ph, label %.preheader47

.preheader47.loopexit:                            ; preds = %.lr.ph
  %12 = trunc nuw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.preheader47

.preheader47:                                     ; preds = %.preheader47.loopexit, %4
  %.039.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.140, %.preheader47.loopexit ]
  %.036.lcssa = phi i32 [ %8, %4 ], [ %.137, %.preheader47.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ 0, %4 ], [ %12, %.preheader47.loopexit ]
  %.not53 = icmp sgt i32 %.039.lcssa, %2
  br i1 %.not53, label %.preheader46, label %.lr.ph56.preheader

.lr.ph56.preheader:                               ; preds = %.preheader47
  %13 = zext i32 %.0.lcssa to i64
  %14 = shl nuw nsw i64 %13, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %7, i64 %14
  %15 = sext i32 %.039.lcssa to i64
  %16 = shl nsw i64 %15, 2
  %scevgep67 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %16
  %17 = sub i32 %2, %.039.lcssa
  %18 = zext i32 %17 to i64
  %19 = shl nuw nsw i64 %18, 2
  %20 = add nuw nsw i64 %19, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep67, i64 %20, i1 false), !tbaa !5
  %21 = add i32 %.0.lcssa, %17
  %22 = add i32 %21, 1
  br label %.preheader46

.lr.ph:                                           ; preds = %4, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ], [ 0, %4 ]
  %.03649 = phi i32 [ %.137, %.lr.ph ], [ %8, %4 ]
  %.03948 = phi i32 [ %.140, %.lr.ph ], [ %1, %4 ]
  %23 = sext i32 %.03948 to i64
  %24 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %23
  %25 = load i32, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %26 = sext i32 %.03649 to i64
  %27 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !5
  %29 = icmp sgt i32 %25, %28
  %.sink = tail call i32 @llvm.smax.i32(i32 %25, i32 %28)
  %30 = zext i1 %29 to i32
  %.140 = add nsw i32 %.03948, %30
  %not. = xor i1 %29, true
  %31 = zext i1 %not. to i32
  %.137 = add nsw i32 %.03649, %31
  %32 = getelementptr inbounds i32, ptr %7, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %32, align 4
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %33 = icmp sle i32 %.140, %2
  %34 = icmp sle i32 %.137, %3
  %35 = select i1 %33, i1 %34, i1 false
  br i1 %35, label %.lr.ph, label %.preheader47.loopexit, !llvm.loop !9

.preheader46:                                     ; preds = %.lr.ph56.preheader, %.preheader47
  %.2.lcssa = phi i32 [ %.0.lcssa, %.preheader47 ], [ %22, %.lr.ph56.preheader ]
  %.not4558 = icmp sgt i32 %.036.lcssa, %3
  br i1 %.not4558, label %.preheader, label %.lr.ph61.preheader

.lr.ph61.preheader:                               ; preds = %.preheader46
  %36 = zext i32 %.2.lcssa to i64
  %37 = shl nuw nsw i64 %36, 2
  %scevgep75 = getelementptr i8, ptr %7, i64 %37
  %38 = sext i32 %.036.lcssa to i64
  %39 = shl nsw i64 %38, 2
  %scevgep76 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %39
  %40 = sub i32 %3, %.036.lcssa
  %41 = zext i32 %40 to i64
  %42 = shl nuw nsw i64 %41, 2
  %43 = add nuw nsw i64 %42, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep75, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep76, i64 %43, i1 false), !tbaa !5
  %44 = add i32 %.2.lcssa, %40
  %45 = add i32 %44, 1
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.lr.ph61.preheader, %.preheader46
  %.3.lcssa = phi i32 [ %.2.lcssa, %.preheader46 ], [ %45, %.lr.ph61.preheader ]
  %.not = icmp eq i32 %.3.lcssa, 0
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph64.preheader

.lr.ph64.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %46 = sext i32 %1 to i64
  %47 = shl nsw i64 %46, 2
  %scevgep84 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %47
  %48 = zext i32 %.3.lcssa to i64
  %49 = shl nuw nsw i64 %48, 2
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 4 %scevgep84, ptr nonnull align 16 %7, i64 %49, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph64.preheader, %.preheader
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.smax.i32(i32, i32) #2

attributes #0 = { 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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { 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 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


; Effective O3 passes: BDCEPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,LCSSAPass,LoopIdiomRecognizePass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,MergedLoadStoreMotionPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SCCPPass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass