; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: lydsy/4686.ll (Z4calci)

; 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
@m = external dso_local global i32, align 4
@sqr = external dso_local global [20001 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z4calci(i32 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i8, align 1
  %8 = alloca i8, align 1
  store i32 %0, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %3) #2
  store i32 0, 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 %9

9:                                                ; preds = %121, %1
  %10 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %11 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %12 = mul nsw i32 %10, %11
  %13 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %14 = icmp sle i32 %12, %13
  br i1 %14, label %16, label %15

15:                                               ; preds = %9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  br label %124

16:                                               ; preds = %9
  %17 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %19 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %20 = mul nsw i32 %18, %19
  %21 = sub nsw i32 %17, %20
  %22 = sext i32 %21 to i64
  %23 = getelementptr inbounds [20001 x i32], ptr @sqr, i64 0, i64 %22
  %24 = load i32, ptr %23, align 4, !tbaa !5
  %25 = icmp ne i32 %24, -1
  br i1 %25, label %26, label %120

26:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #2
  %27 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store i32 %27, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %28 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %29 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %31 = mul nsw i32 %29, %30
  %32 = sub nsw i32 %28, %31
  %33 = sext i32 %32 to i64
  %34 = getelementptr inbounds [20001 x i32], ptr @sqr, i64 0, i64 %33
  %35 = load i32, ptr %34, align 4, !tbaa !5
  store i32 %35, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %7) #2
  %36 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %37 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %38 = mul nsw i32 %36, %37
  %39 = load i32, ptr @m, align 4, !tbaa !5
  %40 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %41 = mul nsw i32 %39, %40
  %42 = add nsw i32 %38, %41
  %43 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %44 = srem i32 %42, %43
  %45 = icmp eq i32 %44, 0
  br i1 %45, label %46, label %57

46:                                               ; preds = %26
  %47 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %49 = mul nsw i32 %47, %48
  %50 = load i32, ptr @m, align 4, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %52 = mul nsw i32 %50, %51
  %53 = sub nsw i32 %49, %52
  %54 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %55 = srem i32 %53, %54
  %56 = icmp eq i32 %55, 0
  br label %57

57:                                               ; preds = %46, %26
  %58 = phi i1 [ false, %26 ], [ %56, %46 ]
  %59 = zext i1 %58 to i8
  store i8 %59, ptr %7, align 1, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %8) #2
  %60 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %61 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %62 = mul nsw i32 %60, %61
  %63 = load i32, ptr @m, align 4, !tbaa !5
  %64 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %65 = mul nsw i32 %63, %64
  %66 = sub nsw i32 %62, %65
  %67 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %68 = srem i32 %66, %67
  %69 = icmp eq i32 %68, 0
  br i1 %69, label %70, label %81

70:                                               ; preds = %57
  %71 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %72 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %73 = mul nsw i32 %71, %72
  %74 = load i32, ptr @m, align 4, !tbaa !5
  %75 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %76 = mul nsw i32 %74, %75
  %77 = add nsw i32 %73, %76
  %78 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %79 = srem i32 %77, %78
  %80 = icmp eq i32 %79, 0
  br label %81

81:                                               ; preds = %70, %57
  %82 = phi i1 [ false, %57 ], [ %80, %70 ]
  %83 = zext i1 %82 to i8
  store i8 %83, ptr %8, align 1, !tbaa !9
  %84 = load i8, ptr %7, align 1, !tbaa !9, !range !11, !noundef !12
  %85 = trunc i8 %84 to i1
  br i1 %85, label %86, label %89

86:                                               ; preds = %81
  %87 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %88 = add nsw i32 %87, 1
  store i32 %88, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %89

89:                                               ; preds = %86, %81
  %90 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %91 = icmp sgt i32 %90, 0
  br i1 %91, label %92, label %98

92:                                               ; preds = %89
  %93 = load i8, ptr %8, align 1, !tbaa !9, !range !11, !noundef !12
  %94 = trunc i8 %93 to i1
  br i1 %94, label %95, label %98

95:                                               ; preds = %92
  %96 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %97 = add nsw i32 %96, 1
  store i32 %97, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %98

98:                                               ; preds = %95, %92, %89
  %99 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %100 = icmp sgt i32 %99, 0
  br i1 %100, label %101, label %107

101:                                              ; preds = %98
  %102 = load i8, ptr %8, align 1, !tbaa !9, !range !11, !noundef !12
  %103 = trunc i8 %102 to i1
  br i1 %103, label %104, label %107

104:                                              ; preds = %101
  %105 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %106 = add nsw i32 %105, 1
  store i32 %106, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %107

107:                                              ; preds = %104, %101, %98
  %108 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %109 = icmp sgt i32 %108, 0
  br i1 %109, label %110, label %119

110:                                              ; preds = %107
  %111 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %112 = icmp sgt i32 %111, 0
  br i1 %112, label %113, label %119

113:                                              ; preds = %110
  %114 = load i8, ptr %7, align 1, !tbaa !9, !range !11, !noundef !12
  %115 = trunc i8 %114 to i1
  br i1 %115, label %116, label %119

116:                                              ; preds = %113
  %117 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %118 = add nsw i32 %117, 1
  store i32 %118, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %119

119:                                              ; preds = %116, %113, %110, %107
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #2
  br label %120

120:                                              ; preds = %119, %16
  br label %121

121:                                              ; preds = %120
  %122 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %123 = add nsw i32 %122, 1
  store i32 %123, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  br label %9, !llvm.loop !13

124:                                              ; preds = %15
  %125 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %3) #2
  ret i32 %125
}

; 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"bool", !7, i64 0}
!11 = !{i8 0, i8 2}
!12 = !{}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"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"

@n = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@m = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@sqr = external dso_local local_unnamed_addr global [20001 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(read, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef i32 @_Z4calci(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %.not59 = icmp slt i32 %0, 0
  br i1 %.not59, label %._crit_edge, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %1
  %2 = load i32, ptr @n, align 4
  %3 = load i32, ptr @m, align 4
  br label %4

._crit_edge:                                      ; preds = %46, %1
  %.0.lcssa = phi i32 [ 0, %1 ], [ %.5, %46 ]
  ret i32 %.0.lcssa

4:                                                ; preds = %.lr.ph, %46
  %5 = phi i32 [ 0, %.lr.ph ], [ %48, %46 ]
  %.062 = phi i32 [ 0, %.lr.ph ], [ %.5, %46 ]
  %.03760 = phi i32 [ 0, %.lr.ph ], [ %47, %46 ]
  %6 = sub nsw i32 %0, %5
  %7 = sext i32 %6 to i64
  %8 = getelementptr inbounds [20001 x i32], ptr @sqr, i64 0, i64 %7
  %9 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %.not41 = icmp eq i32 %9, -1
  br i1 %.not41, label %46, label %10

10:                                               ; preds = %4
  %11 = mul nsw i32 %2, %.03760
  %12 = mul nsw i32 %3, %9
  %13 = add nsw i32 %12, %11
  %14 = srem i32 %13, %0
  %15 = icmp eq i32 %14, 0
  br i1 %15, label %16, label %22

16:                                               ; preds = %10
  %17 = mul nsw i32 %2, %9
  %18 = mul nsw i32 %3, %.03760
  %19 = sub nsw i32 %17, %18
  %20 = srem i32 %19, %0
  %21 = icmp eq i32 %20, 0
  br label %22

22:                                               ; preds = %16, %10
  %23 = phi i1 [ false, %10 ], [ %21, %16 ]
  %24 = sub nsw i32 %11, %12
  %25 = srem i32 %24, %0
  %26 = icmp eq i32 %25, 0
  br i1 %26, label %29, label %.thread49

.thread49:                                        ; preds = %22
  %27 = zext i1 %23 to i32
  %spec.select46 = add nsw i32 %.062, %27
  %28 = icmp ne i32 %.03760, 0
  br label %40

29:                                               ; preds = %22
  %30 = mul nsw i32 %2, %9
  %31 = mul nsw i32 %3, %.03760
  %32 = add nsw i32 %31, %30
  %.fr58 = freeze i32 %32
  %33 = srem i32 %.fr58, %0
  %34 = icmp eq i32 %33, 0
  %35 = zext i1 %23 to i32
  %spec.select = add nsw i32 %.062, %35
  %36 = icmp ne i32 %.03760, 0
  br i1 %34, label %37, label %40

37:                                               ; preds = %29
  %38 = zext i1 %36 to i32
  %.254 = add nsw i32 %spec.select, %38
  %39 = add nsw i32 %.254, 1
  br label %40

40:                                               ; preds = %29, %37, %.thread49
  %.253 = phi i32 [ %spec.select46, %.thread49 ], [ %.254, %37 ], [ %spec.select, %29 ]
  %41 = phi i1 [ %28, %.thread49 ], [ %36, %37 ], [ %36, %29 ]
  %42 = phi i32 [ %spec.select46, %.thread49 ], [ %39, %37 ], [ %spec.select, %29 ]
  %43 = icmp sgt i32 %9, 0
  %.3 = select i1 %43, i32 %42, i32 %.253
  %or.cond = and i1 %43, %41
  br i1 %or.cond, label %44, label %46

44:                                               ; preds = %40
  %45 = zext i1 %23 to i32
  %spec.select44 = add nsw i32 %42, %45
  br label %46

46:                                               ; preds = %44, %40, %4
  %.5 = phi i32 [ %.062, %4 ], [ %.3, %40 ], [ %spec.select44, %44 ]
  %47 = add nuw nsw i32 %.03760, 1
  %48 = mul nuw nsw i32 %47, %47
  %.not = icmp sgt i32 %48, %0
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %4, !llvm.loop !9
}

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"}


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