; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: TDL_training/2015-11-02/B - Discrete Square Roots - tjz.ll (Z3dfsii)

; 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"

@n = external dso_local global i32, align 4
@r0 = external dso_local global i32, align 4
@cnt = external dso_local global i32, align 4
@p = external dso_local global [10 x i32], align 16
@c = external dso_local global [10 x i32], align 16
@sum = external dso_local global i32, align 4
@ans = external dso_local global [4096 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef i32 @_Z5exgcdiiRiS_(i32 noundef, i32 noundef, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4), ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4)) #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 @_Z3dfsii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %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 i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %14 = load i32, ptr @cnt, align 4, !tbaa !5
  %15 = icmp eq i32 %13, %14
  br i1 %15, label %16, label %92

16:                                               ; preds = %2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #2
  store ptr %4, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %17 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %18 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %19 = load i32, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  %20 = sdiv i32 %17, %19
  store i32 %20, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  %21 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %22 = load i32, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  %23 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %24 = call noundef i32 @_Z5exgcdiiRiS_(i32 noundef %22, i32 noundef %23, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4) %7, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4) %8)
  store i32 %24, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr @r0, align 4, !tbaa !5
  %26 = mul nsw i32 2, %25
  %27 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %28 = srem i32 %26, %27
  %29 = icmp ne i32 %28, 0
  br i1 %29, label %30, label %31

30:                                               ; preds = %16
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %91

31:                                               ; preds = %16
  %32 = load i32, ptr @r0, align 4, !tbaa !5
  %33 = mul nsw i32 2, %32
  %34 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %35 = sdiv i32 %33, %34
  %36 = sext i32 %35 to i64
  %37 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %38 = sext i32 %37 to i64
  %39 = mul nsw i64 %36, %38
  %40 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %41 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %42 = sdiv i32 %40, %41
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = srem i64 %39, %43
  %45 = trunc i64 %44 to i32
  store i32 %45, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %47 = icmp slt i32 %46, 0
  br i1 %47, label %48, label %54

48:                                               ; preds = %31
  %49 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %51 = sdiv i32 %49, %50
  %52 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %53 = add nsw i32 %52, %51
  store i32 %53, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %54

54:                                               ; preds = %48, %31
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  %55 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %56 = load i32, ptr %55, align 4, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %58 = mul nsw i32 %56, %57
  %59 = load i32, ptr @r0, align 4, !tbaa !5
  %60 = sub nsw i32 %58, %59
  %61 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %63 = sdiv i32 %61, %62
  %64 = srem i32 %60, %63
  store i32 %64, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %65 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %66 = icmp slt i32 %65, 0
  br i1 %66, label %67, label %73

67:                                               ; preds = %54
  %68 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %70 = sdiv i32 %68, %69
  %71 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %72 = add nsw i32 %71, %70
  store i32 %72, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %73

73:                                               ; preds = %67, %54
  br label %74

74:                                               ; preds = %84, %73
  %75 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %76 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %77 = icmp slt i32 %75, %76
  br i1 %77, label %78, label %90

78:                                               ; preds = %74
  %79 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %80 = load i32, ptr @sum, align 4, !tbaa !5
  %81 = add nsw i32 %80, 1
  store i32 %81, ptr @sum, align 4, !tbaa !5
  %82 = sext i32 %80 to i64
  %83 = getelementptr inbounds [4096 x i32], ptr @ans, i64 0, i64 %82
  store i32 %79, ptr %83, align 4, !tbaa !5
  br label %84

84:                                               ; preds = %78
  %85 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %86 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %87 = sdiv i32 %85, %86
  %88 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %89 = add nsw i32 %88, %87
  store i32 %89, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %74, !llvm.loop !11

90:                                               ; preds = %74
  store i32 1, ptr %10, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  br label %91

91:                                               ; preds = %90, %30
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #2
  br label %116

92:                                               ; preds = %2
  %93 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %94 = add nsw i32 %93, 1
  %95 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @_Z3dfsii(i32 noundef %94, i32 noundef %95)
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  store i32 1, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %96

96:                                               ; preds = %113, %92
  %97 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %98 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %99 = sext i32 %98 to i64
  %100 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @c, i64 0, i64 %99
  %101 = load i32, ptr %100, align 4, !tbaa !5
  %102 = icmp sle i32 %97, %101
  br i1 %102, label %104, label %103

103:                                              ; preds = %96
  store i32 5, ptr %10, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %116

104:                                              ; preds = %96
  %105 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %106 = add nsw i32 %105, 1
  %107 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %108 = sext i32 %107 to i64
  %109 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @p, i64 0, i64 %108
  %110 = load i32, ptr %109, align 4, !tbaa !5
  %111 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %112 = mul nsw i32 %111, %110
  store i32 %112, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  call void @_Z3dfsii(i32 noundef %106, i32 noundef %112)
  br label %113

113:                                              ; preds = %104
  %114 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %115 = add nsw i32 %114, 1
  store i32 %115, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %96, !llvm.loop !13

116:                                              ; preds = %103, %91
  ret void
}

attributes #0 = { 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 #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 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !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"

@n = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@r0 = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@cnt = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@p = external dso_local local_unnamed_addr global [10 x i32], align 16
@c = external dso_local local_unnamed_addr global [10 x i32], align 16
@sum = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@ans = external dso_local local_unnamed_addr global [4096 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress uwtable
declare dso_local noundef i32 @_Z5exgcdiiRiS_(i32 noundef, i32 noundef, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4), ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4)) local_unnamed_addr #0

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

; Function Attrs: mustprogress 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 @_Z3dfsii(i32 noundef %0, i32 noundef %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = load i32, ptr @cnt, align 4, !tbaa !5
  %6 = icmp eq i32 %5, %0
  br i1 %6, label %7, label %54

7:                                                ; preds = %2
  %8 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %9 = sdiv i32 %8, %1
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr nonnull %3) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr nonnull %4) #3
  %10 = call noundef i32 @_Z5exgcdiiRiS_(i32 noundef %1, i32 noundef %9, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4) %3, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4) %4)
  %11 = load i32, ptr @r0, align 4, !tbaa !5
  %12 = shl nsw i32 %11, 1
  %13 = srem i32 %12, %10
  %14 = sdiv i32 %12, %10
  %.not34 = icmp eq i32 %13, 0
  br i1 %.not34, label %15, label %.loopexit

15:                                               ; preds = %7
  %16 = sext i32 %14 to i64
  %17 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %18 = sext i32 %17 to i64
  %19 = mul nsw i64 %18, %16
  %20 = sdiv i32 %9, %10
  %21 = sext i32 %20 to i64
  %22 = srem i64 %19, %21
  %23 = trunc nsw i64 %22 to i32
  %24 = icmp slt i64 %22, 0
  %25 = select i1 %24, i32 %20, i32 0
  %spec.select = add nsw i32 %25, %23
  %26 = mul nsw i32 %spec.select, %1
  %27 = sub nsw i32 %26, %11
  %28 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %29 = sdiv i32 %28, %10
  %30 = srem i32 %27, %29
  %31 = icmp slt i32 %30, 0
  %32 = select i1 %31, i32 %29, i32 0
  %.024 = add nsw i32 %32, %30
  %33 = icmp slt i32 %.024, %28
  br i1 %33, label %.lr.ph40.preheader, label %.loopexit

.lr.ph40.preheader:                               ; preds = %15
  %sum.promoted = load i32, ptr @sum, align 4, !tbaa !5
  %34 = sext i32 %sum.promoted to i64
  %35 = add i32 %32, %30
  %36 = add i32 %35, %29
  %smax = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %28, i32 %36)
  %37 = icmp slt i32 %36, %28
  %umin = zext i1 %37 to i32
  %38 = add i32 %36, %umin
  %39 = sub i32 %smax, %38
  %40 = udiv i32 %39, %29
  %41 = add i32 %40, %umin
  %42 = zext i32 %41 to i64
  %43 = add nuw nsw i64 %42, 1
  %min.iters.check = icmp ult i32 %41, 7
  br i1 %min.iters.check, label %.lr.ph40.preheader49, label %vector.ph

vector.ph:                                        ; preds = %.lr.ph40.preheader
  %n.vec = and i64 %43, 8589934584
  %ind.end = add nsw i64 %n.vec, %34
  %.cast = trunc i64 %n.vec to i32
  %44 = mul i32 %29, %.cast
  %ind.end42 = add i32 %.024, %44
  %.splatinsert = insertelement <4 x i32> poison, i32 %.024, i64 0
  %.splat = shufflevector <4 x i32> %.splatinsert, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
  %.splatinsert44 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %29, i64 0
  %.splat45 = shufflevector <4 x i32> %.splatinsert44, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
  %45 = mul <4 x i32> %.splat45, <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>
  %induction = add <4 x i32> %.splat, %45
  %46 = shl i32 %29, 2
  %.splatinsert46 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %46, i64 0
  %.splat47 = shufflevector <4 x i32> %.splatinsert46, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
  br label %vector.body

vector.body:                                      ; preds = %vector.body, %vector.ph
  %index = phi i64 [ 0, %vector.ph ], [ %index.next, %vector.body ]
  %vec.ind = phi <4 x i32> [ %induction, %vector.ph ], [ %vec.ind.next, %vector.body ]
  %step.add = add <4 x i32> %vec.ind, %.splat47
  %offset.idx = add i64 %index, %34
  %47 = getelementptr inbounds [4096 x i32], ptr @ans, i64 0, i64 %offset.idx
  %48 = getelementptr inbounds i8, ptr %47, i64 16
  store <4 x i32> %vec.ind, ptr %47, align 4, !tbaa !5
  store <4 x i32> %step.add, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %index.next = add nuw i64 %index, 8
  %vec.ind.next = add <4 x i32> %step.add, %.splat47
  %49 = icmp eq i64 %index.next, %n.vec
  br i1 %49, label %middle.block, label %vector.body, !llvm.loop !9

middle.block:                                     ; preds = %vector.body
  %cmp.n = icmp eq i64 %43, %n.vec
  br i1 %cmp.n, label %..loopexit_crit_edge, label %.lr.ph40.preheader49

.lr.ph40.preheader49:                             ; preds = %middle.block, %.lr.ph40.preheader
  %indvars.iv.ph = phi i64 [ %34, %.lr.ph40.preheader ], [ %ind.end, %middle.block ]
  %.139.ph = phi i32 [ %.024, %.lr.ph40.preheader ], [ %ind.end42, %middle.block ]
  br label %.lr.ph40

.lr.ph40:                                         ; preds = %.lr.ph40.preheader49, %.lr.ph40
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %.lr.ph40 ], [ %indvars.iv.ph, %.lr.ph40.preheader49 ]
  %.139 = phi i32 [ %51, %.lr.ph40 ], [ %.139.ph, %.lr.ph40.preheader49 ]
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %50 = getelementptr inbounds [4096 x i32], ptr @ans, i64 0, i64 %indvars.iv
  store i32 %.139, ptr %50, align 4, !tbaa !5
  %51 = add nsw i32 %.139, %29
  %52 = icmp slt i32 %51, %28
  br i1 %52, label %.lr.ph40, label %..loopexit_crit_edge, !llvm.loop !13

..loopexit_crit_edge:                             ; preds = %.lr.ph40, %middle.block
  %indvars.iv.next.lcssa = phi i64 [ %ind.end, %middle.block ], [ %indvars.iv.next, %.lr.ph40 ]
  %53 = trunc nsw i64 %indvars.iv.next.lcssa to i32
  store i32 %53, ptr @sum, align 4, !tbaa !5
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %15, %..loopexit_crit_edge, %7
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr nonnull %4) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr nonnull %3) #3
  br label %.loopexit35

54:                                               ; preds = %2
  %55 = add nsw i32 %0, 1
  tail call void @_Z3dfsii(i32 noundef %55, i32 noundef %1)
  %56 = sext i32 %0 to i64
  %57 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @c, i64 0, i64 %56
  %58 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !5
  %.not36 = icmp slt i32 %58, 1
  br i1 %.not36, label %.loopexit35, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %54
  %59 = getelementptr inbounds [10 x i32], ptr @p, i64 0, i64 %56
  br label %60

60:                                               ; preds = %.lr.ph, %60
  %.038 = phi i32 [ 1, %.lr.ph ], [ %63, %60 ]
  %.02937 = phi i32 [ %1, %.lr.ph ], [ %62, %60 ]
  %61 = load i32, ptr %59, align 4, !tbaa !5
  %62 = mul nsw i32 %61, %.02937
  tail call void @_Z3dfsii(i32 noundef %55, i32 noundef %62)
  %63 = add nuw nsw i32 %.038, 1
  %64 = load i32, ptr %57, align 4, !tbaa !5
  %.not.not = icmp slt i32 %.038, %64
  br i1 %.not.not, label %60, label %.loopexit35, !llvm.loop !14

.loopexit35:                                      ; preds = %60, %54, %.loopexit
  ret void
}

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

attributes #0 = { 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 #1 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10, !11, !12}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = !{!"llvm.loop.isvectorized", i32 1}
!12 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
!13 = distinct !{!13, !10, !12, !11}
!14 = distinct !{!14, !10}


; Effective O3 passes: DSEPass,DivRemPairsPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalDCEPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopLoadEliminationPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,LoopVectorizePass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass