; LLVM IR from ubaldot/defrecs :: stm32f4x/ADC_Readings/Drivers/CMSIS/DSP/Source/FastMathFunctions (q15)

; 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"

@sqrt_initial_lut_q15 = external constant [16 x i16], 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: alwaysinline nounwind uwtable
declare hidden zeroext i8 @__CLZ(i32 noundef) #1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @arm_sqrt_q15(i16 noundef signext %0, ptr noundef %1) #2 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i16, align 2
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i16, align 2
  %7 = alloca i16, align 2
  %8 = alloca i16, align 2
  %9 = alloca i16, align 2
  %10 = alloca i32, align 4
  store i16 %0, ptr %4, align 2, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 2, ptr %6) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 2, ptr %7) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 2, ptr %8) #3
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 2, ptr %9) #3
  %11 = load i16, ptr %4, align 2, !tbaa !5
  store i16 %11, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %12 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %13 = sext i16 %12 to i32
  %14 = icmp sgt i32 %13, 0
  br i1 %14, label %15, label %155

15:                                               ; preds = %2
  %16 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %17 = sext i16 %16 to i32
  %18 = call zeroext i8 @__CLZ(i32 noundef %17)
  %19 = zext i8 %18 to i32
  %20 = sub nsw i32 %19, 17
  %21 = trunc i32 %20 to i16
  store i16 %21, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %22 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %23 = sext i16 %22 to i32
  %24 = srem i32 %23, 2
  %25 = icmp eq i32 %24, 0
  br i1 %25, label %26, label %33

26:                                               ; preds = %15
  %27 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %28 = sext i16 %27 to i32
  %29 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %30 = sext i16 %29 to i32
  %31 = shl i32 %28, %30
  %32 = trunc i32 %31 to i16
  store i16 %32, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  br label %41

33:                                               ; preds = %15
  %34 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %35 = sext i16 %34 to i32
  %36 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %37 = sext i16 %36 to i32
  %38 = sub nsw i32 %37, 1
  %39 = shl i32 %35, %38
  %40 = trunc i32 %39 to i16
  store i16 %40, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  br label %41

41:                                               ; preds = %33, %26
  %42 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %43 = sext i16 %42 to i32
  %44 = ashr i32 %43, 11
  %45 = sub nsw i32 %44, 4
  %46 = sext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds [16 x i16], ptr @sqrt_initial_lut_q15, i64 0, i64 %46
  %48 = load i16, ptr %47, align 2, !tbaa !5
  store i16 %48, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %49 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %50 = sext i16 %49 to i32
  %51 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %52 = sext i16 %51 to i32
  %53 = mul nsw i32 %50, %52
  %54 = ashr i32 %53, 12
  %55 = trunc i32 %54 to i16
  store i16 %55, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %56 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %57 = sext i16 %56 to i32
  %58 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %59 = sext i16 %58 to i32
  %60 = mul nsw i32 %57, %59
  %61 = ashr i32 %60, 15
  %62 = trunc i32 %61 to i16
  store i16 %62, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %63 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %64 = sext i16 %63 to i32
  %65 = sub nsw i32 12288, %64
  %66 = trunc i32 %65 to i16
  store i16 %66, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %67 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %68 = sext i16 %67 to i32
  %69 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %70 = sext i16 %69 to i32
  %71 = mul nsw i32 %68, %70
  %72 = ashr i32 %71, 13
  %73 = trunc i32 %72 to i16
  store i16 %73, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %74 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %75 = sext i16 %74 to i32
  %76 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %77 = sext i16 %76 to i32
  %78 = mul nsw i32 %75, %77
  %79 = ashr i32 %78, 12
  %80 = trunc i32 %79 to i16
  store i16 %80, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %81 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %82 = sext i16 %81 to i32
  %83 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %84 = sext i16 %83 to i32
  %85 = mul nsw i32 %82, %84
  %86 = ashr i32 %85, 15
  %87 = trunc i32 %86 to i16
  store i16 %87, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %88 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %89 = sext i16 %88 to i32
  %90 = sub nsw i32 12288, %89
  %91 = trunc i32 %90 to i16
  store i16 %91, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %92 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %93 = sext i16 %92 to i32
  %94 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %95 = sext i16 %94 to i32
  %96 = mul nsw i32 %93, %95
  %97 = ashr i32 %96, 13
  %98 = trunc i32 %97 to i16
  store i16 %98, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %99 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %100 = sext i16 %99 to i32
  %101 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %102 = sext i16 %101 to i32
  %103 = mul nsw i32 %100, %102
  %104 = ashr i32 %103, 12
  %105 = trunc i32 %104 to i16
  store i16 %105, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %106 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %107 = sext i16 %106 to i32
  %108 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %109 = sext i16 %108 to i32
  %110 = mul nsw i32 %107, %109
  %111 = ashr i32 %110, 15
  %112 = trunc i32 %111 to i16
  store i16 %112, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %113 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %114 = sext i16 %113 to i32
  %115 = sub nsw i32 12288, %114
  %116 = trunc i32 %115 to i16
  store i16 %116, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %117 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %118 = sext i16 %117 to i32
  %119 = load i16, ptr %9, align 2, !tbaa !5
  %120 = sext i16 %119 to i32
  %121 = mul nsw i32 %118, %120
  %122 = ashr i32 %121, 13
  %123 = trunc i32 %122 to i16
  store i16 %123, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %124 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !5
  %125 = sext i16 %124 to i32
  %126 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %127 = sext i16 %126 to i32
  %128 = mul nsw i32 %125, %127
  %129 = ashr i32 %128, 12
  %130 = trunc i32 %129 to i16
  store i16 %130, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %131 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %132 = sext i16 %131 to i32
  %133 = srem i32 %132, 2
  %134 = icmp eq i32 %133, 0
  br i1 %134, label %135, label %143

135:                                              ; preds = %41
  %136 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %137 = sext i16 %136 to i32
  %138 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %139 = sext i16 %138 to i32
  %140 = sdiv i32 %139, 2
  %141 = ashr i32 %137, %140
  %142 = trunc i32 %141 to i16
  store i16 %142, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  br label %152

143:                                              ; preds = %41
  %144 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %145 = sext i16 %144 to i32
  %146 = load i16, ptr %8, align 2, !tbaa !5
  %147 = sext i16 %146 to i32
  %148 = sub nsw i32 %147, 1
  %149 = sdiv i32 %148, 2
  %150 = ashr i32 %145, %149
  %151 = trunc i32 %150 to i16
  store i16 %151, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  br label %152

152:                                              ; preds = %143, %135
  %153 = load i16, ptr %7, align 2, !tbaa !5
  %154 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  store i16 %153, ptr %154, align 2, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %157

155:                                              ; preds = %2
  %156 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  store i16 0, ptr %156, align 2, !tbaa !5
  store i32 -1, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %10, align 4
  br label %157

157:                                              ; preds = %155, %152
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %9) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %8) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %7) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %6) #3
  %158 = load i32, ptr %3, align 4
  ret i32 %158
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { alwaysinline 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 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 #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 = !{!"short", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"any pointer", !7, i64 0}


; 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"

@sqrt_initial_lut_q15 = external local_unnamed_addr constant [16 x i16], align 16

; Function Attrs: alwaysinline nounwind uwtable
declare hidden zeroext i8 @__CLZ(i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local range(i32 -1, 1) i32 @arm_sqrt_q15(i16 noundef signext %0, ptr nocapture noundef writeonly %1) local_unnamed_addr #1 {
  %3 = icmp sgt i16 %0, 0
  br i1 %3, label %4, label %57

4:                                                ; preds = %2
  %5 = zext nneg i16 %0 to i32
  %6 = tail call zeroext i8 @__CLZ(i32 noundef %5)
  %7 = zext i8 %6 to i32
  %8 = add nsw i32 %7, -17
  %9 = and i32 %8, 1
  %10 = icmp eq i32 %9, 0
  %11 = add nsw i32 %7, -18
  %.pn = select i1 %10, i32 %8, i32 %11
  %.040.in = shl i32 %5, %.pn
  %sext = shl i32 %.040.in, 16
  %12 = ashr exact i32 %sext, 16
  %13 = ashr i32 %sext, 27
  %14 = add nsw i32 %13, -4
  %15 = sext i32 %14 to i64
  %16 = getelementptr inbounds [16 x i16], ptr @sqrt_initial_lut_q15, i64 0, i64 %15
  %17 = load i16, ptr %16, align 2, !tbaa !5
  %18 = sext i16 %17 to i32
  %19 = shl nsw i32 %18, 4
  %20 = mul i32 %19, %18
  %21 = ashr i32 %20, 15
  %22 = and i32 %21, -2
  %23 = mul i32 %22, %12
  %24 = and i32 %23, -65536
  %sext45 = sub i32 805306368, %24
  %25 = ashr exact i32 %sext45, 16
  %26 = shl nsw i32 %18, 3
  %27 = mul i32 %26, %25
  %28 = ashr i32 %27, 16
  %29 = shl nsw i32 %28, 4
  %30 = mul i32 %29, %28
  %31 = ashr i32 %30, 16
  %32 = ashr exact i32 %sext, 15
  %33 = mul i32 %32, %31
  %34 = and i32 %33, -65536
  %sext49 = sub i32 805306368, %34
  %35 = ashr exact i32 %sext49, 16
  %36 = shl nsw i32 %28, 3
  %37 = mul i32 %36, %35
  %38 = ashr i32 %37, 16
  %39 = shl nsw i32 %38, 4
  %40 = mul i32 %39, %38
  %41 = ashr i32 %40, 16
  %42 = mul i32 %32, %41
  %43 = and i32 %42, -65536
  %sext53 = sub i32 805306368, %43
  %44 = ashr exact i32 %sext53, 16
  %45 = shl nsw i32 %38, 3
  %46 = mul i32 %45, %44
  %47 = ashr i32 %46, 16
  %48 = mul nsw i32 %47, %12
  %49 = shl i32 %48, 4
  %50 = ashr i32 %49, 16
  br i1 %10, label %51, label %53

51:                                               ; preds = %4
  %52 = ashr exact i32 %8, 1
  br label %55

53:                                               ; preds = %4
  %.lhs.trunc = trunc nsw i32 %11 to i16
  %54 = sdiv i16 %.lhs.trunc, 2
  %.sext57 = zext nneg i16 %54 to i32
  br label %55

55:                                               ; preds = %53, %51
  %.sext57.sink = phi i32 [ %.sext57, %53 ], [ %52, %51 ]
  %56 = ashr i32 %50, %.sext57.sink
  %.041 = trunc nsw i32 %56 to i16
  br label %57

57:                                               ; preds = %2, %55
  %storemerge = phi i16 [ %.041, %55 ], [ 0, %2 ]
  %.0 = phi i32 [ 0, %55 ], [ -1, %2 ]
  store i16 %storemerge, ptr %1, align 2, !tbaa !5
  ret i32 %.0
}

attributes #0 = { alwaysinline 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 = { 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 = !{!"short", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass