; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: 51nod/1123.ll (Z9prim_rooti)

; 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"

@tot = external dso_local global i32, align 4
@prime = external dso_local global [31623 x i32], align 16
@_ZZ9prim_rootiE1p = external hidden global [10 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
declare dso_local noundef i32 @_Z7mod_powiii(i32 noundef, i32 noundef, i32 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 nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z9prim_rooti(i32 noundef %0) #0 {
  %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 i8, align 1
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %11 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %12 = sub nsw i32 %11, 1
  store i32 %12, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  store i32 0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %13

13:                                               ; preds = %73, %1
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %15 = load i32, ptr @tot, align 4, !tbaa !5
  %16 = icmp slt i32 %14, %15
  br i1 %16, label %17, label %29

17:                                               ; preds = %13
  %18 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %19 = sext i32 %18 to i64
  %20 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %19
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %23 = sext i32 %22 to i64
  %24 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %23
  %25 = load i32, ptr %24, align 4, !tbaa !5
  %26 = mul nsw i32 %21, %25
  %27 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %28 = icmp sle i32 %26, %27
  br label %29

29:                                               ; preds = %17, %13
  %30 = phi i1 [ false, %13 ], [ %28, %17 ]
  br i1 %30, label %32, label %31

31:                                               ; preds = %29
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  br label %76

32:                                               ; preds = %29
  %33 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %34 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %35
  %37 = load i32, ptr %36, align 4, !tbaa !5
  %38 = srem i32 %33, %37
  %39 = icmp ne i32 %38, 0
  br i1 %39, label %40, label %41

40:                                               ; preds = %32
  br label %73

41:                                               ; preds = %32
  %42 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %43
  %45 = load i32, ptr %44, align 4, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %47 = sdiv i32 %46, %45
  store i32 %47, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %48

48:                                               ; preds = %57, %41
  %49 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %51
  %53 = load i32, ptr %52, align 4, !tbaa !5
  %54 = srem i32 %49, %53
  %55 = icmp eq i32 %54, 0
  br i1 %55, label %56, label %64

56:                                               ; preds = %48
  br label %57

57:                                               ; preds = %56
  %58 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %59 = sext i32 %58 to i64
  %60 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %59
  %61 = load i32, ptr %60, align 4, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %63 = sdiv i32 %62, %61
  store i32 %63, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %48, !llvm.loop !9

64:                                               ; preds = %48
  %65 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %66 = sext i32 %65 to i64
  %67 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %66
  %68 = load i32, ptr %67, align 4, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %70 = add nsw i32 %69, 1
  store i32 %70, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %71 = sext i32 %69 to i64
  %72 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @_ZZ9prim_rootiE1p, i64 0, i64 %71
  store i32 %68, ptr %72, align 4, !tbaa !5
  br label %73

73:                                               ; preds = %64, %40
  %74 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %75 = add nsw i32 %74, 1
  store i32 %75, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %13, !llvm.loop !11

76:                                               ; preds = %31
  %77 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %78 = icmp sgt i32 %77, 1
  br i1 %78, label %79, label %85

79:                                               ; preds = %76
  %80 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %82 = add nsw i32 %81, 1
  store i32 %82, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %83 = sext i32 %81 to i64
  %84 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @_ZZ9prim_rootiE1p, i64 0, i64 %83
  store i32 %80, ptr %84, align 4, !tbaa !5
  br label %85

85:                                               ; preds = %79, %76
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 2, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %86

86:                                               ; preds = %135, %85
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %8) #2
  %87 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %88 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %89 = sub nsw i32 %88, 1
  %90 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %91 = call noundef i32 @_Z7mod_powiii(i32 noundef %87, i32 noundef %89, i32 noundef %90)
  %92 = icmp eq i32 %91, 1
  %93 = zext i1 %92 to i8
  store i8 %93, ptr %8, align 1, !tbaa !12
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %94

94:                                               ; preds = %123, %86
  %95 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %96 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %97 = icmp slt i32 %95, %96
  br i1 %97, label %98, label %101

98:                                               ; preds = %94
  %99 = load i8, ptr %8, align 1, !tbaa !12, !range !14, !noundef !15
  %100 = trunc i8 %99 to i1
  br label %101

101:                                              ; preds = %98, %94
  %102 = phi i1 [ false, %94 ], [ %100, %98 ]
  br i1 %102, label %104, label %103

103:                                              ; preds = %101
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  br label %126

104:                                              ; preds = %101
  %105 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %106 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %107 = sub nsw i32 %106, 1
  %108 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %109 = sext i32 %108 to i64
  %110 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @_ZZ9prim_rootiE1p, i64 0, i64 %109
  %111 = load i32, ptr %110, align 4, !tbaa !5
  %112 = sdiv i32 %107, %111
  %113 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %114 = call noundef i32 @_Z7mod_powiii(i32 noundef %105, i32 noundef %112, i32 noundef %113)
  %115 = icmp ne i32 %114, 1
  %116 = zext i1 %115 to i32
  %117 = load i8, ptr %8, align 1, !tbaa !12, !range !14, !noundef !15
  %118 = trunc i8 %117 to i1
  %119 = zext i1 %118 to i32
  %120 = and i32 %119, %116
  %121 = icmp ne i32 %120, 0
  %122 = zext i1 %121 to i8
  store i8 %122, ptr %8, align 1, !tbaa !12
  br label %123

123:                                              ; preds = %104
  %124 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %125 = add nsw i32 %124, 1
  store i32 %125, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %94, !llvm.loop !16

126:                                              ; preds = %103
  %127 = load i8, ptr %8, align 1, !tbaa !12, !range !14, !noundef !15
  %128 = trunc i8 %127 to i1
  br i1 %128, label %129, label %131

129:                                              ; preds = %126
  %130 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store i32 %130, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %132

131:                                              ; preds = %126
  store i32 0, ptr %10, align 4
  br label %132

132:                                              ; preds = %131, %129
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %8) #2
  %133 = load i32, ptr %10, align 4
  switch i32 %133, label %138 [
    i32 0, label %134
  ]

134:                                              ; preds = %132
  br label %135

135:                                              ; preds = %134
  %136 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %137 = add nsw i32 %136, 1
  store i32 %137, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %86, !llvm.loop !17

138:                                              ; preds = %132
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %139 = load i32, ptr %2, align 4
  ret i32 %139
}

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 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = !{!13, !13, i64 0}
!13 = !{!"bool", !7, i64 0}
!14 = !{i8 0, i8 2}
!15 = !{}
!16 = distinct !{!16, !10}
!17 = distinct !{!17, !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"

@tot = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@prime = external dso_local local_unnamed_addr global [31623 x i32], align 16
@_ZZ9prim_rootiE1p = external hidden local_unnamed_addr global [10 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
declare dso_local noundef i32 @_Z7mod_powiii(i32 noundef, i32 noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z9prim_rooti(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = add nsw i32 %0, -1
  %3 = load i32, ptr @tot, align 4, !tbaa !5
  %4 = icmp sgt i32 %3, 0
  br i1 %4, label %.lr.ph.preheader, label %.critedge

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %1
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %3 to i64
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %17
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %17 ]
  %.04048 = phi i32 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %.1, %17 ]
  %.04147 = phi i32 [ %2, %.lr.ph.preheader ], [ %.243, %17 ]
  %5 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @prime, i64 0, i64 %indvars.iv
  %6 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %7 = mul nsw i32 %6, %6
  %.not = icmp sgt i32 %7, %.04147
  br i1 %.not, label %.critedge, label %9

.critedge:                                        ; preds = %.lr.ph, %17, %1
  %.041.lcssa = phi i32 [ %2, %1 ], [ %.243, %17 ], [ %.04147, %.lr.ph ]
  %.040.lcssa = phi i32 [ 0, %1 ], [ %.1, %17 ], [ %.04048, %.lr.ph ]
  %8 = icmp sgt i32 %.041.lcssa, 1
  br i1 %8, label %18, label %22

9:                                                ; preds = %.lr.ph
  %10 = srem i32 %.04147, %6
  %.not46 = icmp eq i32 %10, 0
  br i1 %.not46, label %.preheader, label %17

.preheader:                                       ; preds = %9, %.preheader
  %.041.pn = phi i32 [ %.142, %.preheader ], [ %.04147, %9 ]
  %.142 = sdiv i32 %.041.pn, %6
  %11 = srem i32 %.142, %6
  %12 = icmp eq i32 %11, 0
  br i1 %12, label %.preheader, label %13, !llvm.loop !9

13:                                               ; preds = %.preheader
  %14 = add nsw i32 %.04048, 1
  %15 = sext i32 %.04048 to i64
  %16 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @_ZZ9prim_rootiE1p, i64 0, i64 %15
  store i32 %6, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  br label %17

17:                                               ; preds = %9, %13
  %.243 = phi i32 [ %.04147, %9 ], [ %.142, %13 ]
  %.1 = phi i32 [ %.04048, %9 ], [ %14, %13 ]
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %.critedge, label %.lr.ph, !llvm.loop !11

18:                                               ; preds = %.critedge
  %19 = add nsw i32 %.040.lcssa, 1
  %20 = sext i32 %.040.lcssa to i64
  %21 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @_ZZ9prim_rootiE1p, i64 0, i64 %20
  store i32 %.041.lcssa, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  br label %22

22:                                               ; preds = %18, %.critedge
  %.2 = phi i32 [ %19, %18 ], [ %.040.lcssa, %.critedge ]
  %.2.fr = freeze i32 %.2
  %23 = icmp sgt i32 %.2.fr, 0
  br i1 %23, label %.split.preheader, label %.split.us

.split.preheader:                                 ; preds = %22
  %24 = zext nneg i32 %.2.fr to i64
  br label %.split

.split.us:                                        ; preds = %22, %.split.us
  %.038.us = phi i32 [ %27, %.split.us ], [ 2, %22 ]
  %25 = tail call noundef i32 @_Z7mod_powiii(i32 noundef %.038.us, i32 noundef %2, i32 noundef %0)
  %26 = icmp eq i32 %25, 1
  %27 = add nuw nsw i32 %.038.us, 1
  br i1 %26, label %.split58.us, label %.split.us, !llvm.loop !12

.split:                                           ; preds = %.split.preheader, %._crit_edge
  %.038 = phi i32 [ %30, %._crit_edge ], [ 2, %.split.preheader ]
  %28 = tail call noundef i32 @_Z7mod_powiii(i32 noundef %.038, i32 noundef %2, i32 noundef %0)
  %29 = icmp eq i32 %28, 1
  br i1 %29, label %.lr.ph55, label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph55, %.split
  %.037.in.lcssa = phi i1 [ false, %.split ], [ %35, %.lr.ph55 ]
  %30 = add nuw nsw i32 %.038, 1
  br i1 %.037.in.lcssa, label %.split58.us, label %.split, !llvm.loop !12

.lr.ph55:                                         ; preds = %.split, %.lr.ph55
  %indvars.iv61 = phi i64 [ %indvars.iv.next62, %.lr.ph55 ], [ 0, %.split ]
  %31 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @_ZZ9prim_rootiE1p, i64 0, i64 %indvars.iv61
  %32 = load i32, ptr %31, align 4, !tbaa !5
  %33 = sdiv i32 %2, %32
  %34 = tail call noundef i32 @_Z7mod_powiii(i32 noundef %.038, i32 noundef %33, i32 noundef %0)
  %35 = icmp ne i32 %34, 1
  %indvars.iv.next62 = add nuw nsw i64 %indvars.iv61, 1
  %36 = icmp ult i64 %indvars.iv.next62, %24
  %37 = and i1 %35, %36
  br i1 %37, label %.lr.ph55, label %._crit_edge, !llvm.loop !13

.split58.us:                                      ; preds = %.split.us, %._crit_edge
  %.us-phi = phi i32 [ %.038, %._crit_edge ], [ %.038.us, %.split.us ]
  ret i32 %.us-phi
}

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" }

!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: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopInstSimplifyPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyCFGPass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass