; LLVM IR from MostafaTwfiq/C-DataStructures-And-Algorithms :: Algorithms/Sorting/Sources (QuickSort)

; 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: nounwind uwtable
define dso_local void @quickSortHelper(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, ptr noundef %3) #0 {
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca ptr, align 8
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = 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 ptr %3, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %14 = icmp sle i32 %13, 0
  br i1 %14, label %15, label %16

15:                                               ; preds = %4
  br label %86

16:                                               ; preds = %4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %9) #3
  %17 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %18 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %19 = sext i32 %18 to i64
  %20 = sub i64 0, %19
  %21 = getelementptr inbounds i8, ptr %17, i64 %20
  store ptr %21, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %22

22:                                               ; preds = %58, %16
  %23 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %24 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %25 = icmp slt i32 %23, %24
  br i1 %25, label %27, label %26

26:                                               ; preds = %22
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  br label %61

27:                                               ; preds = %22
  %28 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %29 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %31 = sub nsw i32 %30, 1
  %32 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %33 = mul nsw i32 %31, %32
  %34 = sext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i8, ptr %29, i64 %34
  %36 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %37 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %38 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %39 = mul nsw i32 %37, %38
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i8, ptr %36, i64 %40
  %42 = call i32 %28(ptr noundef %35, ptr noundef %41)
  %43 = icmp sge i32 %42, 0
  br i1 %43, label %44, label %57

44:                                               ; preds = %27
  %45 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %46 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %47 = sext i32 %45 to i64
  %48 = getelementptr inbounds i8, ptr %46, i64 %47
  store ptr %48, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %49 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %50 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %51 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %52 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %53 = mul nsw i32 %51, %52
  %54 = sext i32 %53 to i64
  %55 = getelementptr inbounds i8, ptr %50, i64 %54
  %56 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @swap(ptr noundef %49, ptr noundef %55, i32 noundef %56)
  br label %57

57:                                               ; preds = %44, %27
  br label %58

58:                                               ; preds = %57
  %59 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %60 = add nsw i32 %59, 1
  store i32 %60, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  br label %22, !llvm.loop !11

61:                                               ; preds = %26
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %62 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %63 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %64 = ptrtoint ptr %62 to i64
  %65 = ptrtoint ptr %63 to i64
  %66 = sub i64 %64, %65
  %67 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %68 = sext i32 %67 to i64
  %69 = sdiv i64 %66, %68
  %70 = trunc i64 %69 to i32
  store i32 %70, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #3
  %71 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %72 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %73 = sub nsw i32 %71, %72
  %74 = sub nsw i32 %73, 1
  store i32 %74, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %75 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %76 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %77 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %78 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @quickSortHelper(ptr noundef %75, i32 noundef %76, i32 noundef %77, ptr noundef %78)
  %79 = load ptr, ptr %9, align 8, !tbaa !5
  %80 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i8, ptr %79, i64 %81
  %83 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !9
  %84 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %85 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @quickSortHelper(ptr noundef %82, i32 noundef %83, i32 noundef %84, ptr noundef %85)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %9) #3
  br label %86

86:                                               ; preds = %61, %15
  ret void
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

declare void @swap(ptr noundef, ptr noundef, i32 noundef) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

attributes #0 = { 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 = { "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 #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"}


; 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: nounwind uwtable
define dso_local void @quickSortHelper(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, ptr nocapture noundef readonly %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = icmp slt i32 %1, 1
  br i1 %5, label %tailrecurse._crit_edge, label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %4
  %6 = sext i32 %2 to i64
  %7 = sub nsw i64 0, %6
  br label %8

8:                                                ; preds = %.lr.ph, %tailrecurse
  %.tr3541 = phi i32 [ %1, %.lr.ph ], [ %20, %tailrecurse ]
  %.tr40 = phi ptr [ %0, %.lr.ph ], [ %21, %tailrecurse ]
  %9 = getelementptr inbounds i8, ptr %.tr40, i64 %7
  %10 = add nsw i32 %.tr3541, -1
  %11 = mul nsw i32 %10, %2
  %12 = sext i32 %11 to i64
  %13 = getelementptr inbounds i8, ptr %.tr40, i64 %12
  %wide.trip.count = zext nneg i32 %.tr3541 to i64
  br label %23

tailrecurse:                                      ; preds = %30
  %14 = ptrtoint ptr %.1 to i64
  %15 = ptrtoint ptr %.tr40 to i64
  %16 = sub i64 %14, %15
  %17 = sdiv i64 %16, %6
  %18 = trunc i64 %17 to i32
  %19 = xor i32 %18, -1
  %20 = add i32 %.tr3541, %19
  tail call void @quickSortHelper(ptr noundef %.tr40, i32 noundef %18, i32 noundef %2, ptr noundef %3)
  %21 = getelementptr inbounds i8, ptr %.1, i64 %6
  %22 = icmp slt i32 %20, 1
  br i1 %22, label %tailrecurse._crit_edge, label %8

23:                                               ; preds = %8, %30
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %8 ], [ %indvars.iv.next, %30 ]
  %.039 = phi ptr [ %9, %8 ], [ %.1, %30 ]
  %24 = mul nsw i64 %indvars.iv, %6
  %25 = getelementptr inbounds i8, ptr %.tr40, i64 %24
  %26 = tail call i32 %3(ptr noundef %13, ptr noundef %25) #2
  %27 = icmp sgt i32 %26, -1
  br i1 %27, label %28, label %30

28:                                               ; preds = %23
  %29 = getelementptr inbounds i8, ptr %.039, i64 %6
  tail call void @swap(ptr noundef %29, ptr noundef %25, i32 noundef %2) #2
  br label %30

30:                                               ; preds = %23, %28
  %.1 = phi ptr [ %29, %28 ], [ %.039, %23 ]
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %tailrecurse, label %23, !llvm.loop !5

tailrecurse._crit_edge:                           ; preds = %tailrecurse, %4
  ret void
}

declare void @swap(ptr noundef, ptr noundef, i32 noundef) local_unnamed_addr #1

attributes #0 = { 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 = { "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 = { 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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}


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