; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: codeforces/complete/551C.ll (Z5checkx)

; 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
@a = external dso_local global [100001 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local noundef zeroext i1 @_Z5checkx(i64 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca i1, align 1
  %3 = alloca i64, align 8
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i64, align 8
  store i64 %0, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %10 = load i32, ptr @m, align 4, !tbaa !9
  store i32 %10, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #2
  store i64 0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %11 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !9
  store i32 %11, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %12

12:                                               ; preds = %82, %1
  %13 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %14 = icmp sge i32 %13, 1
  br i1 %14, label %16, label %15

15:                                               ; preds = %12
  store i32 2, ptr %7, align 4
  br label %85

16:                                               ; preds = %12
  %17 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %18 = sext i32 %17 to i64
  %19 = getelementptr inbounds [100001 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %18
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !9
  %21 = sext i32 %20 to i64
  %22 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %23 = icmp sle i64 %21, %22
  br i1 %23, label %24, label %32

24:                                               ; preds = %16
  %25 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds [100001 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %26
  %28 = load i32, ptr %27, align 4, !tbaa !9
  %29 = sext i32 %28 to i64
  %30 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %31 = sub nsw i64 %30, %29
  store i64 %31, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  br label %82

32:                                               ; preds = %16
  %33 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %34 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %36 = icmp sle i64 %33, %35
  br i1 %36, label %37, label %38

37:                                               ; preds = %32
  store i1 false, ptr %2, align 1
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %85

38:                                               ; preds = %32
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %39 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds [100001 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %40
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !9
  %43 = sext i32 %42 to i64
  %44 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %45 = sub nsw i64 %43, %44
  %46 = sub nsw i64 %45, 1
  %47 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = sub nsw i64 %47, %49
  %51 = sdiv i64 %46, %50
  %52 = add nsw i64 %51, 1
  store i64 %52, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #2
  %53 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %54 = load i64, ptr %3, align 8, !tbaa !5
  %55 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %56 = sext i32 %55 to i64
  %57 = sub nsw i64 %54, %56
  %58 = mul nsw i64 %53, %57
  %59 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %61 = getelementptr inbounds [100001 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %60
  %62 = load i32, ptr %61, align 4, !tbaa !9
  %63 = sext i32 %62 to i64
  %64 = sub nsw i64 %58, %63
  %65 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %66 = add nsw i64 %64, %65
  store i64 %66, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %67 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %70 = icmp slt i64 %68, %69
  br i1 %70, label %71, label %72

71:                                               ; preds = %38
  store i1 false, ptr %2, align 1
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %79

72:                                               ; preds = %38
  %73 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %74 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %75 = sext i32 %74 to i64
  %76 = sub nsw i64 %75, %73
  %77 = trunc i64 %76 to i32
  store i32 %77, ptr %4, align 4, !tbaa !9
  %78 = load i64, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  store i64 %78, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %7, align 4
  br label %79

79:                                               ; preds = %72, %71
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #2
  %80 = load i32, ptr %7, align 4
  switch i32 %80, label %85 [
    i32 0, label %81
  ]

81:                                               ; preds = %79
  br label %82

82:                                               ; preds = %81, %24
  %83 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %84 = add nsw i32 %83, -1
  store i32 %84, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  br label %12, !llvm.loop !11

85:                                               ; preds = %79, %37, %15
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %86 = load i32, ptr %7, align 4
  switch i32 %86, label %88 [
    i32 2, label %87
  ]

87:                                               ; preds = %85
  store i1 true, ptr %2, align 1
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %88

88:                                               ; preds = %87, %85
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %4) #2
  %89 = load i1, ptr %2, align 1
  ret i1 %89
}

; 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 = !{!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"

@n = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@m = external dso_local local_unnamed_addr global i32, align 4
@a = external dso_local local_unnamed_addr global [100001 x i32], align 16

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind willreturn memory(read, argmem: none, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local noundef zeroext i1 @_Z5checkx(i64 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %3 = icmp slt i32 %2, 1
  br i1 %3, label %.critedge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %1
  %4 = load i32, ptr @m, align 4, !tbaa !5
  %5 = zext nneg i32 %2 to i64
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %24
  %indvars.iv = phi i64 [ %5, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %24 ]
  %.02546 = phi i32 [ %4, %.lr.ph.preheader ], [ %.227, %24 ]
  %.03144 = phi i64 [ 0, %.lr.ph.preheader ], [ %.233, %24 ]
  %6 = getelementptr inbounds [100001 x i32], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv
  %7 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %8 = sext i32 %7 to i64
  %.not = icmp slt i64 %.03144, %8
  br i1 %.not, label %11, label %9

9:                                                ; preds = %.lr.ph
  %10 = sub nsw i64 %.03144, %8
  br label %24

11:                                               ; preds = %.lr.ph
  %.not40 = icmp slt i64 %indvars.iv, %0
  br i1 %.not40, label %12, label %.critedge

12:                                               ; preds = %11
  %13 = xor i64 %.03144, -1
  %14 = add i64 %8, %13
  %15 = sub nsw i64 %0, %indvars.iv
  %16 = sdiv i64 %14, %15
  %17 = sext i32 %.02546 to i64
  %.not41 = icmp slt i64 %16, %17
  br i1 %.not41, label %.thread, label %.critedge

.thread:                                          ; preds = %12
  %18 = add nsw i64 %16, 1
  %19 = mul nsw i64 %18, %15
  %20 = sub i64 %.03144, %8
  %21 = add i64 %20, %19
  %22 = trunc i64 %18 to i32
  %23 = sub i32 %.02546, %22
  br label %24

24:                                               ; preds = %.thread, %9
  %.233 = phi i64 [ %10, %9 ], [ %21, %.thread ]
  %.227 = phi i32 [ %.02546, %9 ], [ %23, %.thread ]
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %25 = icmp slt i64 %indvars.iv, 2
  br i1 %25, label %.critedge, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.critedge:                                        ; preds = %11, %24, %12, %1
  %.lcssa = phi i1 [ true, %1 ], [ false, %12 ], [ true, %24 ], [ false, %11 ]
  ret i1 %.lcssa
}

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: EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass