; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: projecteuler/643.ll (Z8calc_phix)

; 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"

@f = external dso_local global [21544347 x i32], align 16
@g = external dso_local global [4643 x i32], align 16
@n = external dso_local global i64, align 8

; Function Attrs: mustprogress uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z8calc_phix(i64 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i64, align 8
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i64, align 8
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  store i64 %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %10 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %11 = icmp slt i64 %10, 21544347
  br i1 %11, label %12, label %16

12:                                               ; preds = %1
  %13 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %14 = getelementptr inbounds [21544347 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %13
  %15 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  store i32 %15, ptr %2, align 4
  br label %98

16:                                               ; preds = %1
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %17 = load i64, ptr @n, align 8, !tbaa !5
  %18 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %19 = sdiv i64 %17, %18
  %20 = trunc i64 %19 to i32
  store i32 %20, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = getelementptr inbounds [4643 x i32], ptr @g, i64 0, i64 %22
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !9
  %25 = icmp sge i32 %24, 0
  br i1 %25, label %26, label %31

26:                                               ; preds = %16
  %27 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %28 = sext i32 %27 to i64
  %29 = getelementptr inbounds [4643 x i32], ptr @g, i64 0, i64 %28
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !9
  store i32 %30, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %5, align 4
  br label %97

31:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %32 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %33 = and i64 %32, 1
  %34 = icmp ne i64 %33, 0
  br i1 %34, label %35, label %44

35:                                               ; preds = %31
  %36 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %37 = add nsw i64 %36, 1
  %38 = sdiv i64 %37, 2
  %39 = srem i64 %38, 1000000007
  %40 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %41 = srem i64 %40, 1000000007
  %42 = mul nsw i64 %39, %41
  %43 = srem i64 %42, 1000000007
  br label %53

44:                                               ; preds = %31
  %45 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %46 = sdiv i64 %45, 2
  %47 = srem i64 %46, 1000000007
  %48 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %49 = add nsw i64 %48, 1
  %50 = srem i64 %49, 1000000007
  %51 = mul nsw i64 %47, %50
  %52 = srem i64 %51, 1000000007
  br label %53

53:                                               ; preds = %44, %35
  %54 = phi i64 [ %43, %35 ], [ %52, %44 ]
  %55 = trunc i64 %54 to i32
  store i32 %55, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %7) #2
  store i64 1, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #2
  br label %56

56:                                               ; preds = %82, %53
  %57 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %58 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %59 = icmp slt i64 %57, %58
  br i1 %59, label %61, label %60

60:                                               ; preds = %56
  store i32 2, ptr %5, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %7) #2
  br label %84

61:                                               ; preds = %56
  %62 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %63 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %64 = add nsw i64 %63, 1
  %65 = sdiv i64 %62, %64
  store i64 %65, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %66 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %67 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %68 = sdiv i64 %66, %67
  store i64 %68, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %69 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %70 = sext i32 %69 to i64
  %71 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %72 = load i64, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  %73 = sub nsw i64 %71, %72
  %74 = srem i64 %73, 1000000007
  %75 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %76 = call noundef i32 @_Z8calc_phix(i64 noundef %75)
  %77 = sext i32 %76 to i64
  %78 = mul nsw i64 %74, %77
  %79 = sub nsw i64 %70, %78
  %80 = srem i64 %79, 1000000007
  %81 = trunc i64 %80 to i32
  store i32 %81, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %82

82:                                               ; preds = %61
  %83 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  store i64 %83, ptr %7, align 8, !tbaa !5
  br label %56, !llvm.loop !11

84:                                               ; preds = %60
  %85 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %86 = icmp slt i32 %85, 0
  br i1 %86, label %87, label %90

87:                                               ; preds = %84
  %88 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %89 = add nsw i32 %88, 1000000007
  br label %92

90:                                               ; preds = %84
  %91 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %92

92:                                               ; preds = %90, %87
  %93 = phi i32 [ %89, %87 ], [ %91, %90 ]
  %94 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %95 = sext i32 %94 to i64
  %96 = getelementptr inbounds [4643 x i32], ptr @g, i64 0, i64 %95
  store i32 %93, ptr %96, align 4, !tbaa !9
  store i32 %93, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %5, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  br label %97

97:                                               ; preds = %92, %26
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  br label %98

98:                                               ; preds = %97, %12
  %99 = load i32, ptr %2, align 4
  ret i32 %99
}

; 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 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 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


; 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"

@f = external dso_local local_unnamed_addr global [21544347 x i32], align 16
@g = external dso_local local_unnamed_addr global [4643 x i32], align 16
@n = external dso_local local_unnamed_addr global i64, align 8

; Function Attrs: mustprogress nofree nosync nounwind memory(readwrite, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z8calc_phix(i64 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = icmp slt i64 %0, 21544347
  br i1 %2, label %3, label %6

3:                                                ; preds = %1
  %4 = getelementptr inbounds [21544347 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %0
  %5 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %31

6:                                                ; preds = %1
  %7 = load i64, ptr @n, align 8, !tbaa !9
  %8 = sdiv i64 %7, %0
  %sext = shl i64 %8, 32
  %9 = ashr exact i64 %sext, 32
  %10 = getelementptr inbounds [4643 x i32], ptr @g, i64 0, i64 %9
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %12 = icmp sgt i32 %11, -1
  br i1 %12, label %31, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %6
  %13 = and i64 %0, 1
  %.sink34 = or i64 %0, 1
  %.sink.in.in = add nuw i64 %13, %0
  %.sink.in = lshr exact i64 %.sink.in.in, 1
  %.sink = urem i64 %.sink.in, 1000000007
  %14 = urem i64 %.sink34, 1000000007
  %15 = mul nuw nsw i64 %.sink, %14
  %16 = urem i64 %15, 1000000007
  br label %.lr.ph

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph
  %.027 = trunc nsw i64 %29 to i32
  %17 = icmp slt i64 %29, 0
  %18 = add nsw i32 %.027, 1000000007
  %19 = select i1 %17, i32 %18, i32 %.027
  store i32 %19, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %31

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %.lr.ph
  %.02632 = phi i64 [ %22, %.lr.ph ], [ 1, %.lr.ph.preheader ]
  %.027.in31 = phi i64 [ %29, %.lr.ph ], [ %16, %.lr.ph.preheader ]
  %20 = add nuw nsw i64 %.02632, 1
  %21 = udiv i64 %0, %20
  %22 = udiv i64 %0, %21
  %23 = sub nsw i64 %22, %.02632
  %24 = srem i64 %23, 1000000007
  %25 = tail call noundef i32 @_Z8calc_phix(i64 noundef %21)
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = mul nsw i64 %24, %26
  %28 = sub nsw i64 %.027.in31, %27
  %29 = srem i64 %28, 1000000007
  %30 = icmp slt i64 %22, %0
  br i1 %30, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !11

31:                                               ; preds = %._crit_edge, %6, %3
  %.1 = phi i32 [ %5, %3 ], [ %19, %._crit_edge ], [ %11, %6 ]
  ret i32 %.1
}

attributes #0 = { mustprogress nofree nosync nounwind memory(readwrite, 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 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long long", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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