; LLVM IR from ShahjalalShohag/code-library :: Dynamic Programming Optimizations/Knuth Optimization.ll (Z5solvev)

; 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"

@k = external dso_local global i32, align 4
@a = external dso_local global [1010 x i32], align 16
@mid = external dso_local global [1010 x [1010 x i32]], align 16
@res = external dso_local global [1010 x [1010 x i64]], align 16

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i64 @_Z5solvev() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %1) #2
  store i32 0, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %10

10:                                               ; preds = %135, %0
  %11 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %12 = load i32, ptr @k, align 4, !tbaa !5
  %13 = icmp sle i32 %11, %12
  br i1 %13, label %15, label %14

14:                                               ; preds = %10
  store i32 2, ptr %2, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %1) #2
  br label %138

15:                                               ; preds = %10
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %3) #2
  store i32 0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %16

16:                                               ; preds = %131, %15
  %17 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %19 = add nsw i32 %17, %18
  %20 = load i32, ptr @k, align 4, !tbaa !5
  %21 = icmp sle i32 %19, %20
  br i1 %21, label %23, label %22

22:                                               ; preds = %16
  store i32 5, ptr %2, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %3) #2
  br label %134

23:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %24 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %26 = add nsw i32 %24, %25
  store i32 %26, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %27 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %28 = icmp slt i32 %27, 2
  br i1 %28, label %29, label %43

29:                                               ; preds = %23
  %30 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %31 = sext i32 %30 to i64
  %32 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %31
  %33 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr %32, i64 0, i64 %34
  store i64 0, ptr %35, align 8, !tbaa !9
  %36 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %37 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %38
  %40 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %41 = sext i32 %40 to i64
  %42 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %39, i64 0, i64 %41
  store i32 %36, ptr %42, align 4, !tbaa !5
  store i32 7, ptr %2, align 4
  br label %128

43:                                               ; preds = %23
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  %44 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %45 = sext i32 %44 to i64
  %46 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %45
  %47 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %48 = sub nsw i32 %47, 1
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %46, i64 0, i64 %49
  %51 = load i32, ptr %50, align 4, !tbaa !5
  store i32 %51, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %52 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %53 = add nsw i32 %52, 1
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %54
  %56 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %57 = sext i32 %56 to i64
  %58 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %55, i64 0, i64 %57
  %59 = load i32, ptr %58, align 4, !tbaa !5
  store i32 %59, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %60 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %61 = sext i32 %60 to i64
  %62 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %61
  %63 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr %62, i64 0, i64 %64
  store i64 2000000000000000000, ptr %65, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  %66 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store i32 %66, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %67

67:                                               ; preds = %124, %43
  %68 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %70 = icmp sle i32 %68, %69
  br i1 %70, label %72, label %71

71:                                               ; preds = %67
  store i32 8, ptr %2, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %127

72:                                               ; preds = %67
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %73 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %74 = sext i32 %73 to i64
  %75 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %74
  %76 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %77 = sext i32 %76 to i64
  %78 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr %75, i64 0, i64 %77
  %79 = load i64, ptr %78, align 8, !tbaa !9
  %80 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %81
  %83 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %84 = sext i32 %83 to i64
  %85 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr %82, i64 0, i64 %84
  %86 = load i64, ptr %85, align 8, !tbaa !9
  %87 = add nsw i64 %79, %86
  %88 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %89 = sext i32 %88 to i64
  %90 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %89
  %91 = load i32, ptr %90, align 4, !tbaa !5
  %92 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %93
  %95 = load i32, ptr %94, align 4, !tbaa !5
  %96 = sub nsw i32 %91, %95
  %97 = sext i32 %96 to i64
  %98 = add nsw i64 %87, %97
  store i64 %98, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %99 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %100 = sext i32 %99 to i64
  %101 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %100
  %102 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %103 = sext i32 %102 to i64
  %104 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr %101, i64 0, i64 %103
  %105 = load i64, ptr %104, align 8, !tbaa !9
  %106 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %107 = icmp sgt i64 %105, %106
  br i1 %107, label %108, label %123

108:                                              ; preds = %72
  %109 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %110 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %111 = sext i32 %110 to i64
  %112 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %111
  %113 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %114 = sext i32 %113 to i64
  %115 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr %112, i64 0, i64 %114
  store i64 %109, ptr %115, align 8, !tbaa !9
  %116 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %117 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %118 = sext i32 %117 to i64
  %119 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %118
  %120 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %121 = sext i32 %120 to i64
  %122 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr %119, i64 0, i64 %121
  store i32 %116, ptr %122, align 4, !tbaa !5
  br label %123

123:                                              ; preds = %108, %72
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  br label %124

124:                                              ; preds = %123
  %125 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %126 = add nsw i32 %125, 1
  store i32 %126, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %67, !llvm.loop !11

127:                                              ; preds = %71
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  store i32 0, ptr %2, align 4
  br label %128

128:                                              ; preds = %127, %29
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %129 = load i32, ptr %2, align 4
  switch i32 %129, label %144 [
    i32 0, label %130
    i32 7, label %131
  ]

130:                                              ; preds = %128
  br label %131

131:                                              ; preds = %130, %128
  %132 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %133 = add nsw i32 %132, 1
  store i32 %133, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %16, !llvm.loop !13

134:                                              ; preds = %22
  br label %135

135:                                              ; preds = %134
  %136 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %137 = add nsw i32 %136, 1
  store i32 %137, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %10, !llvm.loop !14

138:                                              ; preds = %14
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #2
  %139 = load i32, ptr @k, align 4, !tbaa !5
  %140 = sext i32 %139 to i64
  %141 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr @res, i64 0, i64 %140
  %142 = load i64, ptr %141, align 8, !tbaa !9
  store i64 %142, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  %143 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !9
  store i32 1, ptr %2, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #2
  ret i64 %143

144:                                              ; preds = %128
  unreachable
}

; 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

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 = { 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 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long long", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !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"

@k = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@a = external dso_local local_unnamed_addr global [1010 x i32], align 16
@mid = external dso_local local_unnamed_addr global [1010 x [1010 x i32]], align 16
@res = external dso_local local_unnamed_addr global [1010 x [1010 x i64]], align 16

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef i64 @_Z5solvev() local_unnamed_addr #0 {
  %1 = load i32, ptr @k, align 4, !tbaa !5
  %.not49 = icmp slt i32 %1, 0
  br i1 %.not49, label %.._crit_edge_crit_edge, label %.preheader.preheader

.._crit_edge_crit_edge:                           ; preds = %0
  %.pre = sext i32 %1 to i64
  br label %._crit_edge

.preheader.preheader:                             ; preds = %0
  %2 = zext nneg i32 %1 to i64
  %3 = add nuw i32 %1, 1
  %wide.trip.count = zext i32 %3 to i64
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.preheader, %.split.us
  %indvars.iv59 = phi i64 [ 0, %.preheader.preheader ], [ %indvars.iv.next60, %.split.us ]
  %4 = icmp ult i64 %indvars.iv59, 2
  br i1 %4, label %.preheader.split.us, label %.preheader.split

.preheader.split.us:                              ; preds = %.preheader, %.preheader.split.us
  %indvars.iv56 = phi i64 [ %indvars.iv.next57, %.preheader.split.us ], [ 0, %.preheader ]
  %5 = add nuw nsw i64 %indvars.iv56, %indvars.iv59
  %6 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %indvars.iv56, i64 %5
  store i64 0, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %7 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %indvars.iv56, i64 %5
  %8 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv56 to i32
  store i32 %8, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next57 = add nuw nsw i64 %indvars.iv56, 1
  %9 = add nuw nsw i64 %indvars.iv.next57, %indvars.iv59
  %10 = trunc nuw i64 %9 to i32
  %.not44.us = icmp slt i32 %1, %10
  br i1 %.not44.us, label %.split.us, label %.preheader.split.us, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %.split.us, %.._crit_edge_crit_edge
  %.pre-phi = phi i64 [ %.pre, %.._crit_edge_crit_edge ], [ %2, %.split.us ]
  %11 = getelementptr inbounds [1010 x i64], ptr @res, i64 0, i64 %.pre-phi
  %12 = load i64, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  ret i64 %12

.split.us:                                        ; preds = %.loopexit, %.preheader.split.us
  %indvars.iv.next60 = add nuw nsw i64 %indvars.iv59, 1
  %exitcond62.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next60, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond62.not, label %._crit_edge, label %.preheader, !llvm.loop !13

.preheader.split:                                 ; preds = %.preheader, %.loopexit
  %indvars.iv53 = phi i64 [ %indvars.iv.next54, %.loopexit ], [ 0, %.preheader ]
  %13 = add nuw nsw i64 %indvars.iv53, %indvars.iv59
  %14 = add nsw i64 %13, -1
  %15 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %indvars.iv53, i64 %14
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next54 = add nuw nsw i64 %indvars.iv53, 1
  %17 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %indvars.iv.next54, i64 %13
  %18 = load i32, ptr %17, align 4, !tbaa !5
  %19 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %indvars.iv53, i64 %13
  store i64 2000000000000000000, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %.not4546 = icmp sgt i32 %16, %18
  br i1 %.not4546, label %.loopexit, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader.split
  %20 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %13
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = getelementptr inbounds [1010 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv53
  %23 = load i32, ptr %22, align 4, !tbaa !5
  %24 = sub nsw i32 %21, %23
  %25 = sext i32 %24 to i64
  %26 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i32]], ptr @mid, i64 0, i64 %indvars.iv53, i64 %13
  %27 = sext i32 %16 to i64
  %28 = add i32 %18, 1
  br label %29

29:                                               ; preds = %.lr.ph, %40
  %indvars.iv = phi i64 [ %27, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %40 ]
  %30 = phi i64 [ 2000000000000000000, %.lr.ph ], [ %41, %40 ]
  %31 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %indvars.iv53, i64 %indvars.iv
  %32 = load i64, ptr %31, align 8, !tbaa !9
  %33 = getelementptr inbounds [1010 x [1010 x i64]], ptr @res, i64 0, i64 %indvars.iv, i64 %13
  %34 = load i64, ptr %33, align 8, !tbaa !9
  %35 = add nsw i64 %34, %32
  %36 = add nsw i64 %35, %25
  %37 = icmp sgt i64 %30, %36
  br i1 %37, label %38, label %40

38:                                               ; preds = %29
  store i64 %36, ptr %19, align 8, !tbaa !9
  %39 = trunc nsw i64 %indvars.iv to i32
  store i32 %39, ptr %26, align 4, !tbaa !5
  br label %40

40:                                               ; preds = %38, %29
  %41 = phi i64 [ %36, %38 ], [ %30, %29 ]
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %lftr.wideiv = trunc i64 %indvars.iv.next to i32
  %exitcond.not = icmp eq i32 %28, %lftr.wideiv
  br i1 %exitcond.not, label %.loopexit, label %29, !llvm.loop !14

.loopexit:                                        ; preds = %40, %.preheader.split
  %42 = add nuw nsw i64 %indvars.iv.next54, %indvars.iv59
  %.not44 = icmp ugt i64 %42, %2
  br i1 %.not44, label %.split.us, label %.preheader.split, !llvm.loop !11
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: 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 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long long", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}


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