; LLVM IR from AllAlgorithms/c :: algorithms/divide-and-conquer (Inversion_Count)

; 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: 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: nounwind uwtable
define dso_local i32 @merge(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) #1 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca ptr, align 8
  %11 = alloca i64, align 8
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i32, align 4
  %14 = alloca i32, align 4
  store ptr %0, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  store i32 %1, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  store i32 %3, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %15 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %16 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %17 = add nsw i32 %15, %16
  %18 = add nsw i32 %17, 1
  %19 = zext i32 %18 to i64
  %20 = call ptr @llvm.stacksave.p0()
  store ptr %20, ptr %10, align 8
  %21 = alloca i32, i64 %19, align 16
  store i64 %19, ptr %11, align 8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %22 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %22, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  %23 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %23, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #3
  %24 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %25 = add nsw i32 %24, 1
  store i32 %25, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  br label %26

26:                                               ; preds = %80, %4
  %27 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %29 = icmp sle i32 %27, %28
  br i1 %29, label %30, label %34

30:                                               ; preds = %26
  %31 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %32 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %33 = icmp sle i32 %31, %32
  br label %34

34:                                               ; preds = %30, %26
  %35 = phi i1 [ false, %26 ], [ %33, %30 ]
  br i1 %35, label %36, label %81

36:                                               ; preds = %34
  %37 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %39 = sext i32 %38 to i64
  %40 = getelementptr inbounds i32, ptr %37, i64 %39
  %41 = load i32, ptr %40, align 4, !tbaa !9
  %42 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %43 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %44 = sext i32 %43 to i64
  %45 = getelementptr inbounds i32, ptr %42, i64 %44
  %46 = load i32, ptr %45, align 4, !tbaa !9
  %47 = icmp slt i32 %41, %46
  br i1 %47, label %48, label %61

48:                                               ; preds = %36
  %49 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %51 = sext i32 %50 to i64
  %52 = getelementptr inbounds i32, ptr %49, i64 %51
  %53 = load i32, ptr %52, align 4, !tbaa !9
  %54 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %55
  store i32 %53, ptr %56, align 4, !tbaa !9
  %57 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %58 = add nsw i32 %57, 1
  store i32 %58, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %59 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %60 = add nsw i32 %59, 1
  store i32 %60, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %80

61:                                               ; preds = %36
  %62 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %63 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %64 = sext i32 %63 to i64
  %65 = getelementptr inbounds i32, ptr %62, i64 %64
  %66 = load i32, ptr %65, align 4, !tbaa !9
  %67 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %68
  store i32 %66, ptr %69, align 4, !tbaa !9
  %70 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %71 = add nsw i32 %70, 1
  store i32 %71, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %72 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %73 = add nsw i32 %72, 1
  store i32 %73, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %74 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %75 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %76 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %77 = sub nsw i32 %75, %76
  %78 = add nsw i32 %77, 1
  %79 = add nsw i32 %74, %78
  store i32 %79, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  br label %80

80:                                               ; preds = %61, %48
  br label %26, !llvm.loop !11

81:                                               ; preds = %34
  %82 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %83 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %84 = icmp sgt i32 %82, %83
  br i1 %84, label %85, label %104

85:                                               ; preds = %81
  br label %86

86:                                               ; preds = %90, %85
  %87 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %88 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %89 = icmp sle i32 %87, %88
  br i1 %89, label %90, label %103

90:                                               ; preds = %86
  %91 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %92 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = getelementptr inbounds i32, ptr %91, i64 %93
  %95 = load i32, ptr %94, align 4, !tbaa !9
  %96 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %97 = sext i32 %96 to i64
  %98 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %97
  store i32 %95, ptr %98, align 4, !tbaa !9
  %99 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %100 = add nsw i32 %99, 1
  store i32 %100, ptr %14, align 4, !tbaa !9
  %101 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %102 = add nsw i32 %101, 1
  store i32 %102, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %86, !llvm.loop !13

103:                                              ; preds = %86
  br label %123

104:                                              ; preds = %81
  br label %105

105:                                              ; preds = %109, %104
  %106 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %107 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %108 = icmp sle i32 %106, %107
  br i1 %108, label %109, label %122

109:                                              ; preds = %105
  %110 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %111 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %112 = sext i32 %111 to i64
  %113 = getelementptr inbounds i32, ptr %110, i64 %112
  %114 = load i32, ptr %113, align 4, !tbaa !9
  %115 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %116 = sext i32 %115 to i64
  %117 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %116
  store i32 %114, ptr %117, align 4, !tbaa !9
  %118 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %119 = add nsw i32 %118, 1
  store i32 %119, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %120 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %121 = add nsw i32 %120, 1
  store i32 %121, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %105, !llvm.loop !14

122:                                              ; preds = %105
  br label %123

123:                                              ; preds = %122, %103
  %124 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  store i32 %124, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %125

125:                                              ; preds = %138, %123
  %126 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %127 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !9
  %128 = icmp sle i32 %126, %127
  br i1 %128, label %129, label %141

129:                                              ; preds = %125
  %130 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %131 = sext i32 %130 to i64
  %132 = getelementptr inbounds i32, ptr %21, i64 %131
  %133 = load i32, ptr %132, align 4, !tbaa !9
  %134 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %135 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %136 = sext i32 %135 to i64
  %137 = getelementptr inbounds i32, ptr %134, i64 %136
  store i32 %133, ptr %137, align 4, !tbaa !9
  br label %138

138:                                              ; preds = %129
  %139 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %140 = add nsw i32 %139, 1
  store i32 %140, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  br label %125, !llvm.loop !15

141:                                              ; preds = %125
  %142 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %143 = load ptr, ptr %10, align 8
  call void @llvm.stackrestore.p0(ptr %143)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  ret i32 %142
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare ptr @llvm.stacksave.p0() #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn
declare void @llvm.stackrestore.p0(ptr) #2

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
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" }
attributes #2 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn }
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 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"int", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}
!15 = distinct !{!15, !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: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local i32 @merge(ptr nocapture noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, i32 noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = add i32 %1, 1
  %6 = add i32 %5, %3
  %7 = zext i32 %6 to i64
  %8 = alloca i32, i64 %7, align 16
  %9 = add i32 %2, 1
  %10 = icmp sle i32 %1, %2
  %11 = icmp slt i32 %2, %3
  %12 = and i1 %10, %11
  br i1 %12, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %13 = sext i32 %1 to i64
  br label %14

14:                                               ; preds = %.lr.ph, %28
  %indvars.iv = phi i64 [ %13, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %28 ]
  %.068 = phi i32 [ %9, %.lr.ph ], [ %.1, %28 ]
  %.05067 = phi i32 [ %1, %.lr.ph ], [ %.151, %28 ]
  %.05665 = phi i32 [ 0, %.lr.ph ], [ %.157, %28 ]
  %15 = sext i32 %.05067 to i64
  %16 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %15
  %17 = load i32, ptr %16, align 4, !tbaa !5
  %18 = sext i32 %.068 to i64
  %19 = getelementptr inbounds i32, ptr %0, i64 %18
  %20 = load i32, ptr %19, align 4, !tbaa !5
  %21 = icmp slt i32 %17, %20
  br i1 %21, label %22, label %24

22:                                               ; preds = %14
  %23 = add nsw i32 %.05067, 1
  br label %28

24:                                               ; preds = %14
  %25 = add nsw i32 %.068, 1
  %26 = add i32 %9, %.05665
  %27 = sub i32 %26, %.05067
  br label %28

28:                                               ; preds = %24, %22
  %.sink = phi i32 [ %17, %22 ], [ %20, %24 ]
  %.157 = phi i32 [ %.05665, %22 ], [ %27, %24 ]
  %.151 = phi i32 [ %23, %22 ], [ %.05067, %24 ]
  %.1 = phi i32 [ %.068, %22 ], [ %25, %24 ]
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %8, i64 %indvars.iv
  store i32 %.sink, ptr %29, align 4
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %30 = icmp sle i32 %.151, %2
  %31 = icmp sle i32 %.1, %3
  %32 = select i1 %30, i1 %31, i1 false
  br i1 %32, label %14, label %._crit_edge.loopexit, !llvm.loop !9

._crit_edge.loopexit:                             ; preds = %28
  %33 = trunc nsw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %._crit_edge

._crit_edge:                                      ; preds = %._crit_edge.loopexit, %4
  %.056.lcssa = phi i32 [ 0, %4 ], [ %.157, %._crit_edge.loopexit ]
  %.053.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %33, %._crit_edge.loopexit ]
  %.050.lcssa = phi i32 [ %1, %4 ], [ %.151, %._crit_edge.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %9, %4 ], [ %.1, %._crit_edge.loopexit ]
  %34 = icmp sgt i32 %.050.lcssa, %2
  br i1 %34, label %.preheader, label %.preheader63.preheader

.preheader63.preheader:                           ; preds = %._crit_edge
  %35 = sext i32 %.053.lcssa to i64
  %36 = shl nsw i64 %35, 2
  %scevgep = getelementptr i8, ptr %8, i64 %36
  %37 = sext i32 %.050.lcssa to i64
  %38 = shl nsw i64 %37, 2
  %scevgep85 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %38
  %39 = sub i32 %2, %.050.lcssa
  %40 = zext i32 %39 to i64
  %41 = shl nuw nsw i64 %40, 2
  %42 = add nuw nsw i64 %41, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep85, i64 %42, i1 false), !tbaa !5
  br label %.loopexit

.preheader:                                       ; preds = %._crit_edge
  %.not6174 = icmp sgt i32 %.0.lcssa, %3
  br i1 %.not6174, label %.loopexit, label %.lr.ph77.preheader

.lr.ph77.preheader:                               ; preds = %.preheader
  %43 = sext i32 %.053.lcssa to i64
  %44 = shl nsw i64 %43, 2
  %scevgep93 = getelementptr i8, ptr %8, i64 %44
  %45 = sext i32 %.0.lcssa to i64
  %46 = shl nsw i64 %45, 2
  %scevgep94 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %46
  %47 = sub i32 %3, %.0.lcssa
  %48 = zext i32 %47 to i64
  %49 = shl nuw nsw i64 %48, 2
  %50 = add nuw nsw i64 %49, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep93, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep94, i64 %50, i1 false), !tbaa !5
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.preheader63.preheader, %.lr.ph77.preheader, %.preheader
  %.not6278 = icmp sgt i32 %1, %3
  br i1 %.not6278, label %._crit_edge82, label %.lr.ph81.preheader

.lr.ph81.preheader:                               ; preds = %.loopexit
  %51 = sext i32 %1 to i64
  %52 = shl nsw i64 %51, 2
  %scevgep102 = getelementptr i8, ptr %0, i64 %52
  %scevgep103 = getelementptr i8, ptr %8, i64 %52
  %53 = sub i32 %3, %1
  %54 = zext i32 %53 to i64
  %55 = shl nuw nsw i64 %54, 2
  %56 = add nuw nsw i64 %55, 4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep102, ptr noundef nonnull align 4 dereferenceable(1) %scevgep103, i64 %56, i1 false), !tbaa !5
  br label %._crit_edge82

._crit_edge82:                                    ; preds = %.lr.ph81.preheader, %.loopexit
  ret i32 %.056.lcssa
}

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #1

attributes #0 = { 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" }
attributes #1 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }

!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/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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