; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: codeforces/complete/906D.ll (Z3phii)

; 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"

@pr = external dso_local global [31623 x i32], align 16

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z3phii(i32 noundef %0) #1 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %3) #2
  %5 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  store i32 %5, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  store i32 0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %6

6:                                                ; preds = %54, %1
  %7 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %8 = sext i32 %7 to i64
  %9 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @pr, i64 0, i64 %8
  %10 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %11 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %12 = sext i32 %11 to i64
  %13 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @pr, i64 0, i64 %12
  %14 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !5
  %15 = mul nsw i32 %10, %14
  %16 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %17 = icmp sle i32 %15, %16
  br i1 %17, label %19, label %18

18:                                               ; preds = %6
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  br label %57

19:                                               ; preds = %6
  %20 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %21 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @pr, i64 0, i64 %22
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = srem i32 %20, %24
  %26 = icmp eq i32 %25, 0
  br i1 %26, label %27, label %53

27:                                               ; preds = %19
  br label %28

28:                                               ; preds = %37, %27
  %29 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %31 = sext i32 %30 to i64
  %32 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @pr, i64 0, i64 %31
  %33 = load i32, ptr %32, align 4, !tbaa !5
  %34 = srem i32 %29, %33
  %35 = icmp eq i32 %34, 0
  br i1 %35, label %36, label %44

36:                                               ; preds = %28
  br label %37

37:                                               ; preds = %36
  %38 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @pr, i64 0, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  %42 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %43 = sdiv i32 %42, %41
  store i32 %43, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  br label %28, !llvm.loop !9

44:                                               ; preds = %28
  %45 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %47 = sext i32 %46 to i64
  %48 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @pr, i64 0, i64 %47
  %49 = load i32, ptr %48, align 4, !tbaa !5
  %50 = sdiv i32 %45, %49
  %51 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %52 = sub nsw i32 %51, %50
  store i32 %52, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %53

53:                                               ; preds = %44, %19
  br label %54

54:                                               ; preds = %53
  %55 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %56 = add nsw i32 %55, 1
  store i32 %56, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %6, !llvm.loop !11

57:                                               ; preds = %18
  %58 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %59 = icmp sgt i32 %58, 1
  br i1 %59, label %60, label %66

60:                                               ; preds = %57
  %61 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %63 = sdiv i32 %61, %62
  %64 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %65 = sub nsw i32 %64, %63
  store i32 %65, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %66

66:                                               ; preds = %60, %57
  %67 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %3) #2
  ret i32 %67
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { 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 #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}


; 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"

@pr = external dso_local local_unnamed_addr global [31623 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(read, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z3phii(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = load i32, ptr @pr, align 16, !tbaa !5
  %3 = mul nsw i32 %2, %2
  %.not24 = icmp sgt i32 %3, %0
  br i1 %.not24, label %._crit_edge30, label %.lr.ph29

._crit_edge30:                                    ; preds = %13, %1
  %.020.lcssa = phi i32 [ %0, %1 ], [ %.222, %13 ]
  %.019.lcssa = phi i32 [ %0, %1 ], [ %.1, %13 ]
  %4 = icmp sgt i32 %.020.lcssa, 1
  br i1 %4, label %17, label %20

.lr.ph29:                                         ; preds = %1, %13
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next, %13 ], [ 0, %1 ]
  %5 = phi i32 [ %15, %13 ], [ %2, %1 ]
  %.01926 = phi i32 [ %.1, %13 ], [ %0, %1 ]
  %.02025 = phi i32 [ %.222, %13 ], [ %0, %1 ]
  %6 = srem i32 %.02025, %5
  %7 = icmp eq i32 %6, 0
  br i1 %7, label %.lr.ph, label %13

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph29, %.lr.ph
  %.12123 = phi i32 [ %8, %.lr.ph ], [ %.02025, %.lr.ph29 ]
  %8 = sdiv i32 %.12123, %5
  %9 = srem i32 %8, %5
  %10 = icmp eq i32 %9, 0
  br i1 %10, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph
  %11 = sdiv i32 %.01926, %5
  %12 = sub nsw i32 %.01926, %11
  br label %13

13:                                               ; preds = %.lr.ph29, %._crit_edge
  %.222 = phi i32 [ %8, %._crit_edge ], [ %.02025, %.lr.ph29 ]
  %.1 = phi i32 [ %12, %._crit_edge ], [ %.01926, %.lr.ph29 ]
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %14 = getelementptr inbounds [31623 x i32], ptr @pr, i64 0, i64 %indvars.iv.next
  %15 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %16 = mul nsw i32 %15, %15
  %.not = icmp sgt i32 %16, %.222
  br i1 %.not, label %._crit_edge30, label %.lr.ph29, !llvm.loop !11

17:                                               ; preds = %._crit_edge30
  %18 = sdiv i32 %.019.lcssa, %.020.lcssa
  %19 = sub nsw i32 %.019.lcssa, %18
  br label %20

20:                                               ; preds = %17, %._crit_edge30
  %.2 = phi i32 [ %19, %17 ], [ %.019.lcssa, %._crit_edge30 ]
  ret i32 %.2
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(read, 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 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


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