; LLVM IR from Algo-Phantoms/Algo-Tree :: Code/C++/Merge_k_sorted_arrays.ll (Z12mergeKArraysPA4_iiiPi)

; 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: mustprogress nounwind uwtable
declare dso_local void @_Z11mergeArraysPiS_iiS_(ptr noundef, ptr noundef, i32 noundef, i32 noundef, ptr noundef) #0

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

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

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local void @_Z12mergeKArraysPA4_iiiPi(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, ptr noundef %3) #2 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca ptr, align 8
  %11 = alloca i64, align 8
  %12 = alloca i64, align 8
  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 ptr %3, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %14 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %15 = icmp eq i32 %13, %14
  br i1 %15, label %16, label %38

16:                                               ; preds = %4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #4
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %17

17:                                               ; preds = %34, %16
  %18 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %19 = icmp slt i32 %18, 4
  br i1 %19, label %21, label %20

20:                                               ; preds = %17
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #4
  br label %37

21:                                               ; preds = %17
  %22 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %23 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %24 = sext i32 %23 to i64
  %25 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %22, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %25, i64 0, i64 %27
  %29 = load i32, ptr %28, align 4, !tbaa !9
  %30 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %32 = sext i32 %31 to i64
  %33 = getelementptr inbounds i32, ptr %30, i64 %32
  store i32 %29, ptr %33, align 4, !tbaa !9
  br label %34

34:                                               ; preds = %21
  %35 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %36 = add nsw i32 %35, 1
  store i32 %36, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %17, !llvm.loop !11

37:                                               ; preds = %20
  br label %106

38:                                               ; preds = %4
  %39 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %40 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %41 = sub nsw i32 %39, %40
  %42 = icmp eq i32 %41, 1
  br i1 %42, label %43, label %55

43:                                               ; preds = %38
  %44 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %45 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %44, i64 %46
  %48 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %47, i64 0, i64 0
  %49 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %49, i64 %51
  %53 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %52, i64 0, i64 0
  %54 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @_Z11mergeArraysPiS_iiS_(ptr noundef %48, ptr noundef %53, i32 noundef 4, i32 noundef 4, ptr noundef %54)
  br label %106

55:                                               ; preds = %38
  %56 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %57 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %58 = add nsw i32 %56, %57
  %59 = sdiv i32 %58, 2
  %60 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %61 = sub nsw i32 %59, %60
  %62 = add nsw i32 %61, 1
  %63 = mul nsw i32 4, %62
  %64 = zext i32 %63 to i64
  %65 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %65, ptr %10, align 8
  %66 = alloca i32, i64 %64, align 16
  store i64 %64, ptr %11, align 8
  %67 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %68 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %69 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %70 = add nsw i32 %68, %69
  %71 = sdiv i32 %70, 2
  %72 = sub nsw i32 %67, %71
  %73 = mul nsw i32 4, %72
  %74 = zext i32 %73 to i64
  %75 = alloca i32, i64 %74, align 16
  store i64 %74, ptr %12, align 8
  %76 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %77 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %78 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %79 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %80 = add nsw i32 %78, %79
  %81 = sdiv i32 %80, 2
  call void @_Z12mergeKArraysPA4_iiiPi(ptr noundef %76, i32 noundef %77, i32 noundef %81, ptr noundef %66)
  %82 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %83 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %84 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %85 = add nsw i32 %83, %84
  %86 = sdiv i32 %85, 2
  %87 = add nsw i32 %86, 1
  %88 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @_Z12mergeKArraysPA4_iiiPi(ptr noundef %82, i32 noundef %87, i32 noundef %88, ptr noundef %75)
  %89 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %90 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %91 = add nsw i32 %89, %90
  %92 = sdiv i32 %91, 2
  %93 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %94 = sub nsw i32 %92, %93
  %95 = add nsw i32 %94, 1
  %96 = mul nsw i32 4, %95
  %97 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %98 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %99 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %100 = add nsw i32 %98, %99
  %101 = sdiv i32 %100, 2
  %102 = sub nsw i32 %97, %101
  %103 = mul nsw i32 4, %102
  %104 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @_Z11mergeArraysPiS_iiS_(ptr noundef %66, ptr noundef %75, i32 noundef %96, i32 noundef %103, ptr noundef %104)
  %105 = load ptr, ptr %10, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %105)
  br label %106

106:                                              ; preds = %55, %43, %37
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #3

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #3

attributes #0 = { 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 #1 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { mustprogress 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 #3 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn }
attributes #4 = { 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++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"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 nounwind uwtable
declare dso_local void @_Z11mergeArraysPiS_iiS_(ptr noundef, ptr noundef, i32 noundef, i32 noundef, ptr noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local void @_Z12mergeKArraysPA4_iiiPi(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, ptr noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = icmp eq i32 %1, %2
  br i1 %5, label %.preheader, label %18

.preheader:                                       ; preds = %4
  %6 = sext i32 %1 to i64
  %7 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %0, i64 %6, i64 0
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store i32 %8, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %9 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %0, i64 %6, i64 1
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %11 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 4
  store i32 %10, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %12 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %0, i64 %6, i64 2
  %13 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %14 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 8
  store i32 %13, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %15 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %0, i64 %6, i64 3
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %17 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 12
  store i32 %16, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  br label %.loopexit

18:                                               ; preds = %4
  %19 = sub nsw i32 %2, %1
  %20 = icmp eq i32 %19, 1
  br i1 %20, label %21, label %26

21:                                               ; preds = %18
  %22 = sext i32 %1 to i64
  %23 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %0, i64 %22
  %24 = sext i32 %2 to i64
  %25 = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr %0, i64 %24
  tail call void @_Z11mergeArraysPiS_iiS_(ptr noundef %23, ptr noundef %25, i32 noundef 4, i32 noundef 4, ptr noundef %3)
  br label %.loopexit

26:                                               ; preds = %18
  %27 = add nsw i32 %2, %1
  %28 = sdiv i32 %27, 2
  %29 = sub nsw i32 %28, %1
  %30 = shl i32 %29, 2
  %31 = add i32 %30, 4
  %32 = zext i32 %31 to i64
  %33 = tail call ptr @llvm.stacksave.p0()
  %34 = alloca i32, i64 %32, align 16
  %35 = sub nsw i32 %2, %28
  %36 = shl nsw i32 %35, 2
  %37 = zext i32 %36 to i64
  %38 = alloca i32, i64 %37, align 16
  call void @_Z12mergeKArraysPA4_iiiPi(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %28, ptr noundef nonnull %34)
  %39 = add nsw i32 %28, 1
  call void @_Z12mergeKArraysPA4_iiiPi(ptr noundef %0, i32 noundef %39, i32 noundef %2, ptr noundef nonnull %38)
  call void @_Z11mergeArraysPiS_iiS_(ptr noundef nonnull %34, ptr noundef nonnull %38, i32 noundef %31, i32 noundef %36, ptr noundef %3)
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %33)
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.preheader, %26, %21
  ret void
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #1

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #1

attributes #0 = { 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 #1 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn }

!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"}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass