; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: 51nod/1222.ll (Z6calc_3x)

; 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
define dso_local noundef i64 @_Z6calc_3x(i64 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca i64, align 8
  %3 = alloca i64, align 8
  %4 = alloca i64, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i64, align 8
  store i64 %0, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %3) #2
  store i64 0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #2
  store i64 1, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  br label %7

7:                                                ; preds = %55, %1
  %8 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %9 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %10 = mul nsw i64 %8, %9
  %11 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %12 = mul nsw i64 %10, %11
  %13 = load i64, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %14 = icmp sle i64 %12, %13
  br i1 %14, label %16, label %15

15:                                               ; preds = %7
  store i32 2, ptr %5, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #2
  br label %58

16:                                               ; preds = %7
  %17 = load i64, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %18 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %19 = sdiv i64 %17, %18
  %20 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %21 = sdiv i64 %19, %20
  %22 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %23 = sub nsw i64 %21, %22
  %24 = mul nsw i64 3, %23
  %25 = add nsw i64 1, %24
  %26 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %27 = add nsw i64 %26, %25
  store i64 %27, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %6) #2
  %28 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %29 = add nsw i64 %28, 1
  store i64 %29, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  br label %30

30:                                               ; preds = %51, %16
  %31 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %32 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %33 = mul nsw i64 %31, %32
  %34 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %35 = mul nsw i64 %33, %34
  %36 = load i64, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %37 = icmp sle i64 %35, %36
  br i1 %37, label %39, label %38

38:                                               ; preds = %30
  store i32 5, ptr %5, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %6) #2
  br label %54

39:                                               ; preds = %30
  %40 = load i64, ptr %2, align 8, !tbaa !5
  %41 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %42 = sdiv i64 %40, %41
  %43 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %44 = sdiv i64 %42, %43
  %45 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %46 = sub nsw i64 %44, %45
  %47 = mul nsw i64 6, %46
  %48 = add nsw i64 3, %47
  %49 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %50 = add nsw i64 %49, %48
  store i64 %50, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  br label %51

51:                                               ; preds = %39
  %52 = load i64, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  %53 = add nsw i64 %52, 1
  store i64 %53, ptr %6, align 8, !tbaa !5
  br label %30, !llvm.loop !9

54:                                               ; preds = %38
  br label %55

55:                                               ; preds = %54
  %56 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %57 = add nsw i64 %56, 1
  store i64 %57, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  br label %7, !llvm.loop !11

58:                                               ; preds = %15
  %59 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %5, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %3) #2
  ret i64 %59
}

; 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 = !{!"long long", !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}


; 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 nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(none) uwtable
define dso_local noundef i64 @_Z6calc_3x(i64 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %.not29 = icmp slt i64 %0, 1
  br i1 %.not29, label %._crit_edge, label %.lr.ph32

.loopexit:                                        ; preds = %.lr.ph, %.lr.ph32
  %.1.lcssa = phi i64 [ %9, %.lr.ph32 ], [ %17, %.lr.ph ]
  %2 = mul nuw nsw i64 %10, %10
  %3 = mul nuw nsw i64 %2, %10
  %.not = icmp sgt i64 %3, %0
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %.lr.ph32, !llvm.loop !5

._crit_edge:                                      ; preds = %.loopexit, %1
  %.023.lcssa = phi i64 [ 0, %1 ], [ %.1.lcssa, %.loopexit ]
  ret i64 %.023.lcssa

.lr.ph32:                                         ; preds = %1, %.loopexit
  %.02231 = phi i64 [ %10, %.loopexit ], [ 1, %1 ]
  %.02330 = phi i64 [ %.1.lcssa, %.loopexit ], [ 0, %1 ]
  %4 = udiv i64 %0, %.02231
  %5 = udiv i64 %4, %.02231
  %6 = sub nsw i64 %5, %.02231
  %7 = mul nsw i64 %6, 3
  %8 = add i64 %.02330, 1
  %9 = add i64 %8, %7
  %10 = add nuw nsw i64 %.02231, 1
  %11 = mul nuw nsw i64 %10, %.02231
  %12 = mul nuw nsw i64 %11, %10
  %.not2526 = icmp sgt i64 %12, %0
  br i1 %.not2526, label %.loopexit, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph32, %.lr.ph
  %.028 = phi i64 [ %18, %.lr.ph ], [ %10, %.lr.ph32 ]
  %.127 = phi i64 [ %17, %.lr.ph ], [ %9, %.lr.ph32 ]
  %13 = udiv i64 %4, %.028
  %14 = sub nsw i64 %13, %.028
  %15 = mul nsw i64 %14, 6
  %16 = add i64 %.127, 3
  %17 = add i64 %16, %15
  %18 = add nuw nsw i64 %.028, 1
  %19 = mul nuw nsw i64 %18, %.02231
  %20 = mul nuw nsw i64 %19, %18
  %.not25 = icmp sgt i64 %20, %0
  br i1 %.not25, label %.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !7
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!7 = distinct !{!7, !6}


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