; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: codeforces/gym/100705A1.ll (Z6factoriRiPi)

; 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"

; Function Attrs: mustprogress nounwind uwtable
define dso_local void @_Z6factoriRiPi(i32 noundef %0, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(4) %1, ptr noundef %2) #0 {
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  store ptr %2, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %9 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 1, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %10

10:                                               ; preds = %31, %3
  %11 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %12 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %13 = mul nsw i32 %11, %12
  %14 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %15 = icmp sle i32 %13, %14
  br i1 %15, label %17, label %16

16:                                               ; preds = %10
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  br label %34

17:                                               ; preds = %10
  %18 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %19 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %20 = srem i32 %18, %19
  %21 = icmp eq i32 %20, 0
  br i1 %21, label %22, label %30

22:                                               ; preds = %17
  %23 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %24 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %25 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = add nsw i32 %26, 1
  store i32 %27, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %28 = sext i32 %26 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %24, i64 %28
  store i32 %23, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  br label %30

30:                                               ; preds = %22, %17
  br label %31

31:                                               ; preds = %30
  %32 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %33 = add nsw i32 %32, 1
  store i32 %33, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %10, !llvm.loop !11

34:                                               ; preds = %16
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  %35 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %36 = load i32, ptr %35, align 4, !tbaa !5
  %37 = sub nsw i32 %36, 1
  store i32 %37, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %38 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %39 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i32, ptr %38, i64 %40
  %42 = load i32, ptr %41, align 4, !tbaa !5
  %43 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %44 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %45 = sext i32 %44 to i64
  %46 = getelementptr inbounds i32, ptr %43, i64 %45
  %47 = load i32, ptr %46, align 4, !tbaa !5
  %48 = mul nsw i32 %42, %47
  %49 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %50 = icmp eq i32 %48, %49
  br i1 %50, label %51, label %54

51:                                               ; preds = %34
  %52 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %53 = add nsw i32 %52, -1
  store i32 %53, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %54

54:                                               ; preds = %51, %34
  br label %55

55:                                               ; preds = %72, %54
  %56 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %57 = icmp sge i32 %56, 0
  br i1 %57, label %58, label %75

58:                                               ; preds = %55
  %59 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %60 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %61 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %62 = sext i32 %61 to i64
  %63 = getelementptr inbounds i32, ptr %60, i64 %62
  %64 = load i32, ptr %63, align 4, !tbaa !5
  %65 = sdiv i32 %59, %64
  %66 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %67 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %68 = load i32, ptr %67, align 4, !tbaa !5
  %69 = add nsw i32 %68, 1
  store i32 %69, ptr %67, align 4, !tbaa !5
  %70 = sext i32 %68 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i32, ptr %66, i64 %70
  store i32 %65, ptr %71, align 4, !tbaa !5
  br label %72

72:                                               ; preds = %58
  %73 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %74 = add nsw i32 %73, -1
  store i32 %74, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %55, !llvm.loop !13

75:                                               ; preds = %55
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  ret void
}

; 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 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}


; 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"

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @_Z6factoriRiPi(i32 noundef %0, ptr nocapture noundef nonnull align 4 dereferenceable(4) %1, ptr nocapture noundef %2) local_unnamed_addr #0 {
  store i32 0, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %.not26 = icmp slt i32 %0, 1
  br i1 %.not26, label %._crit_edge, label %.lr.ph

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %30
  %.pre = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %3
  %4 = phi i32 [ %.pre, %._crit_edge.loopexit ], [ 0, %3 ]
  %5 = add nsw i32 %4, -1
  %6 = sext i32 %5 to i64
  %7 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %6
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %9 = mul nsw i32 %8, %8
  %10 = icmp eq i32 %9, %0
  %11 = add nsw i32 %4, -2
  %spec.select = select i1 %10, i32 %11, i32 %5
  %12 = icmp sgt i32 %spec.select, -1
  br i1 %12, label %.lr.ph30.preheader, label %._crit_edge31

.lr.ph30.preheader:                               ; preds = %._crit_edge
  %13 = zext nneg i32 %spec.select to i64
  %14 = and i64 %13, 1
  %lcmp.mod.not.not = icmp eq i64 %14, 0
  br i1 %lcmp.mod.not.not, label %.lr.ph30.prol, label %.lr.ph30.prol.loopexit

.lr.ph30.prol:                                    ; preds = %.lr.ph30.preheader
  %15 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %13
  %16 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %17 = sdiv i32 %0, %16
  %18 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %19 = add nsw i32 %18, 1
  store i32 %19, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %20 = sext i32 %18 to i64
  %21 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %20
  store i32 %17, ptr %21, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next.prol = add nsw i64 %13, -1
  br label %.lr.ph30.prol.loopexit

.lr.ph30.prol.loopexit:                           ; preds = %.lr.ph30.prol, %.lr.ph30.preheader
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ %13, %.lr.ph30.preheader ], [ %indvars.iv.next.prol, %.lr.ph30.prol ]
  %22 = icmp eq i32 %spec.select, 0
  br i1 %22, label %._crit_edge31, label %.lr.ph30

.lr.ph:                                           ; preds = %3, %30
  %.02327 = phi i32 [ %31, %30 ], [ 1, %3 ]
  %23 = urem i32 %0, %.02327
  %24 = icmp eq i32 %23, 0
  br i1 %24, label %25, label %30

25:                                               ; preds = %.lr.ph
  %26 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %27 = add nsw i32 %26, 1
  store i32 %27, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %28 = sext i32 %26 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %28
  store i32 %.02327, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  br label %30

30:                                               ; preds = %.lr.ph, %25
  %31 = add nuw nsw i32 %.02327, 1
  %32 = mul nuw nsw i32 %31, %31
  %.not = icmp sgt i32 %32, %0
  br i1 %.not, label %._crit_edge.loopexit, label %.lr.ph, !llvm.loop !9

.lr.ph30:                                         ; preds = %.lr.ph30.prol.loopexit, %.lr.ph30
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next.1, %.lr.ph30 ], [ %indvars.iv.unr, %.lr.ph30.prol.loopexit ]
  %33 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %indvars.iv
  %34 = load i32, ptr %33, align 4, !tbaa !5
  %35 = sdiv i32 %0, %34
  %36 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %37 = add nsw i32 %36, 1
  store i32 %37, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %38 = sext i32 %36 to i64
  %39 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %38
  store i32 %35, ptr %39, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %indvars.iv.next
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !5
  %42 = sdiv i32 %0, %41
  %43 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %44 = add nsw i32 %43, 1
  store i32 %44, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %45 = sext i32 %43 to i64
  %46 = getelementptr inbounds i32, ptr %2, i64 %45
  store i32 %42, ptr %46, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next.1 = add nsw i64 %indvars.iv, -2
  %.not33.1 = icmp eq i64 %indvars.iv.next, 0
  br i1 %.not33.1, label %._crit_edge31, label %.lr.ph30, !llvm.loop !11

._crit_edge31:                                    ; preds = %.lr.ph30.prol.loopexit, %.lr.ph30, %._crit_edge
  ret void
}

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) 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: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,JumpThreadingPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,SROAPass,SimplifyCFGPass