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

; 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 @mergeSortWSHelper(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 i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = 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
  %14 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %15 = icmp sle i32 %14, 0
  br i1 %15, label %16, label %17

16:                                               ; preds = %4
  br label %102

17:                                               ; preds = %4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  %18 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %19 = sdiv i32 %18, 2
  store i32 %19, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #3
  %20 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %21 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %22 = sub nsw i32 %20, %21
  %23 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %24 = icmp eq i32 %22, %23
  br i1 %24, label %25, label %26

25:                                               ; preds = %17
  br label %30

26:                                               ; preds = %17
  %27 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %28 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %29 = sub nsw i32 %27, %28
  br label %30

30:                                               ; preds = %26, %25
  %31 = phi i32 [ 0, %25 ], [ %29, %26 ]
  store i32 %31, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %32 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %34 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %35 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @mergeSortWSHelper(ptr noundef %32, i32 noundef %33, i32 noundef %34, ptr noundef %35)
  %36 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %37 = load i32, ptr %9, 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 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !9
  %43 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %44 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  call void @mergeSortWSHelper(ptr noundef %41, i32 noundef %42, i32 noundef %43, ptr noundef %44)
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #3
  %45 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !9
  %46 = sub nsw i32 %45, 1
  store i32 %46, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %47

47:                                               ; preds = %98, %30
  %48 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %49 = icmp sge i32 %48, 0
  br i1 %49, label %51, label %50

50:                                               ; preds = %47
  store i32 2, ptr %12, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #3
  br label %101

51:                                               ; preds = %47
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %13) #3
  %52 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  store i32 %52, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %53

53:                                               ; preds = %93, %51
  %54 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %55 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !9
  %56 = sub nsw i32 %55, 1
  %57 = icmp slt i32 %54, %56
  br i1 %57, label %59, label %58

58:                                               ; preds = %53
  store i32 5, ptr %12, align 4
  br label %96

59:                                               ; preds = %53
  %60 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !5
  %61 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %63 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %64 = mul nsw i32 %62, %63
  %65 = sext i32 %64 to i64
  %66 = getelementptr inbounds i8, ptr %61, i64 %65
  %67 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %68 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %69 = add nsw i32 %68, 1
  %70 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %71 = mul nsw i32 %69, %70
  %72 = sext i32 %71 to i64
  %73 = getelementptr inbounds i8, ptr %67, i64 %72
  %74 = call i32 %60(ptr noundef %66, ptr noundef %73)
  %75 = icmp sgt i32 %74, 0
  br i1 %75, label %76, label %91

76:                                               ; preds = %59
  %77 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %78 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %79 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %80 = mul nsw i32 %78, %79
  %81 = sext i32 %80 to i64
  %82 = getelementptr inbounds i8, ptr %77, i64 %81
  %83 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !5
  %84 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %85 = add nsw i32 %84, 1
  %86 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  %87 = mul nsw i32 %85, %86
  %88 = sext i32 %87 to i64
  %89 = getelementptr inbounds i8, ptr %83, i64 %88
  %90 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !9
  call void @swap(ptr noundef %82, ptr noundef %89, i32 noundef %90)
  br label %92

91:                                               ; preds = %59
  store i32 5, ptr %12, align 4
  br label %96

92:                                               ; preds = %76
  br label %93

93:                                               ; preds = %92
  %94 = load i32, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  %95 = add nsw i32 %94, 1
  store i32 %95, ptr %13, align 4, !tbaa !9
  br label %53, !llvm.loop !11

96:                                               ; preds = %91, %58
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %13) #3
  br label %97

97:                                               ; preds = %96
  br label %98

98:                                               ; preds = %97
  %99 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  %100 = add nsw i32 %99, -1
  store i32 %100, ptr %11, align 4, !tbaa !9
  br label %47, !llvm.loop !13

101:                                              ; preds = %50
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  br label %102

102:                                              ; preds = %101, %16
  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"}
!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: nounwind uwtable
define dso_local void @mergeSortWSHelper(ptr noundef %0, i32 noundef %1, i32 noundef %2, ptr noundef %3) local_unnamed_addr #0 {
  %5 = icmp slt i32 %1, 1
  br i1 %5, label %.loopexit, label %6

6:                                                ; preds = %4
  %7 = lshr i32 %1, 1
  %8 = sub nsw i32 %1, %7
  %9 = icmp eq i32 %1, 1
  %10 = select i1 %9, i32 0, i32 %8
  tail call void @mergeSortWSHelper(ptr noundef %0, i32 noundef %7, i32 noundef %2, ptr noundef %3)
  %11 = mul nsw i32 %7, %2
  %12 = sext i32 %11 to i64
  %13 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %12
  tail call void @mergeSortWSHelper(ptr noundef %13, i32 noundef %10, i32 noundef %2, ptr noundef %3)
  br i1 %9, label %.loopexit, label %.preheader.lr.ph

.preheader.lr.ph:                                 ; preds = %6
  %14 = add nsw i32 %1, -1
  %15 = lshr i32 %1, 1
  %16 = zext nneg i32 %15 to i64
  %17 = sext i32 %2 to i64
  %18 = zext nneg i32 %14 to i64
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.lr.ph, %._crit_edge
  %indvars.iv.in = phi i64 [ %16, %.preheader.lr.ph ], [ %indvars.iv, %._crit_edge ]
  %.03742.in = phi i32 [ %7, %.preheader.lr.ph ], [ %.03742, %._crit_edge ]
  %indvars.iv = add nsw i64 %indvars.iv.in, -1
  %.03742 = add nsw i32 %.03742.in, -1
  %19 = icmp slt i32 %.03742.in, %1
  br i1 %19, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader, %26
  %indvars.iv43 = phi i64 [ %indvars.iv.next44, %26 ], [ %indvars.iv, %.preheader ]
  %20 = mul nsw i64 %indvars.iv43, %17
  %21 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %20
  %indvars.iv.next44 = add nsw i64 %indvars.iv43, 1
  %22 = mul nsw i64 %indvars.iv.next44, %17
  %23 = getelementptr inbounds i8, ptr %0, i64 %22
  %24 = tail call i32 %3(ptr noundef %21, ptr noundef %23) #2
  %25 = icmp sgt i32 %24, 0
  br i1 %25, label %26, label %._crit_edge

26:                                               ; preds = %.lr.ph
  tail call void @swap(ptr noundef %21, ptr noundef %23, i32 noundef %2) #2
  %27 = icmp slt i64 %indvars.iv.next44, %18
  br i1 %27, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !5

._crit_edge:                                      ; preds = %26, %.lr.ph, %.preheader
  %28 = icmp sgt i32 %.03742.in, 1
  br i1 %28, label %.preheader, label %.loopexit, !llvm.loop !7

.loopexit:                                        ; preds = %._crit_edge, %6, %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"}
!7 = distinct !{!7, !6}


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