; LLVM IR from xtaci/algorithms :: src (prime_decompose)

; 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"

@bit_pos = external dso_local global [30 x i8], align 16
@rem_num = external dso_local global [8 x i8], align 1
@pbits = external dso_local global ptr, align 8

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @next_prime(i32 noundef %0) #1 {
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i64, align 8
  %5 = alloca i8, align 1
  %6 = alloca i8, align 1
  %7 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %6) #2
  %8 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %9 = icmp ugt i32 %8, 5
  br i1 %9, label %10, label %88

10:                                               ; preds = %1
  %11 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %12 = udiv i32 %11, 30
  %13 = zext i32 %12 to i64
  store i64 %13, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %14 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %15 = urem i32 %14, 30
  %16 = zext i32 %15 to i64
  %17 = getelementptr inbounds [30 x i8], ptr @bit_pos, i64 0, i64 %16
  %18 = load i8, ptr %17, align 1, !tbaa !11
  %19 = zext i8 %18 to i32
  %20 = shl i32 %19, 1
  %21 = trunc i32 %20 to i8
  store i8 %21, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  store i8 0, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  br label %22

22:                                               ; preds = %30, %10
  %23 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  %24 = zext i8 %23 to i32
  %25 = shl i32 1, %24
  %26 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %27 = zext i8 %26 to i32
  %28 = icmp slt i32 %25, %27
  br i1 %28, label %29, label %33

29:                                               ; preds = %22
  br label %30

30:                                               ; preds = %29
  %31 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  %32 = add i8 %31, 1
  store i8 %32, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  br label %22, !llvm.loop !12

33:                                               ; preds = %22
  br label %34

34:                                               ; preds = %54, %33
  %35 = load ptr, ptr @pbits, align 8, !tbaa !14
  %36 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %37 = getelementptr inbounds i8, ptr %35, i64 %36
  %38 = load i8, ptr %37, align 1, !tbaa !11
  %39 = zext i8 %38 to i32
  %40 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %41 = zext i8 %40 to i32
  %42 = icmp slt i32 %39, %41
  br i1 %42, label %47, label %43

43:                                               ; preds = %34
  %44 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %45 = icmp ne i8 %44, 0
  %46 = xor i1 %45, true
  br label %47

47:                                               ; preds = %43, %34
  %48 = phi i1 [ true, %34 ], [ %46, %43 ]
  br i1 %48, label %49, label %55

49:                                               ; preds = %47
  %50 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %51 = add nsw i64 %50, 1
  store i64 %51, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %52 = icmp sge i64 %51, 143165577
  br i1 %52, label %53, label %54

53:                                               ; preds = %49
  store i32 0, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %94

54:                                               ; preds = %49
  store i8 1, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  store i8 0, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  br label %34, !llvm.loop !16

55:                                               ; preds = %47
  %56 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %57 = icmp sge i64 %56, 143165577
  br i1 %57, label %58, label %59

58:                                               ; preds = %55
  store i32 0, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %94

59:                                               ; preds = %55
  br label %60

60:                                               ; preds = %71, %59
  %61 = load ptr, ptr @pbits, align 8, !tbaa !14
  %62 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %63 = getelementptr inbounds i8, ptr %61, i64 %62
  %64 = load i8, ptr %63, align 1, !tbaa !11
  %65 = zext i8 %64 to i32
  %66 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %67 = zext i8 %66 to i32
  %68 = and i32 %65, %67
  %69 = icmp ne i32 %68, 0
  %70 = xor i1 %69, true
  br i1 %70, label %71, label %78

71:                                               ; preds = %60
  %72 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  %73 = add i8 %72, 1
  store i8 %73, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  %74 = load i8, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  %75 = zext i8 %74 to i32
  %76 = shl i32 %75, 1
  %77 = trunc i32 %76 to i8
  store i8 %77, ptr %5, align 1, !tbaa !11
  br label %60, !llvm.loop !17

78:                                               ; preds = %60
  %79 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %80 = mul nsw i64 %79, 30
  %81 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !11
  %82 = zext i8 %81 to i64
  %83 = getelementptr inbounds [8 x i8], ptr @rem_num, i64 0, i64 %82
  %84 = load i8, ptr %83, align 1, !tbaa !11
  %85 = zext i8 %84 to i64
  %86 = add nsw i64 %80, %85
  %87 = trunc i64 %86 to i32
  store i32 %87, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  store i32 %87, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %94

88:                                               ; preds = %1
  %89 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  switch i32 %89, label %93 [
    i32 2, label %90
    i32 3, label %91
    i32 5, label %92
  ]

90:                                               ; preds = %88
  store i32 3, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %94

91:                                               ; preds = %88
  store i32 5, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %94

92:                                               ; preds = %88
  store i32 7, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %94

93:                                               ; preds = %88
  store i32 2, ptr %2, align 4
  store i32 1, ptr %7, align 4
  br label %94

94:                                               ; preds = %93, %92, %91, %90, %78, %58, %53
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %6) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %5) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #2
  %95 = load i32, ptr %2, align 4
  ret i32 %95
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

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 = { 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/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long", !7, i64 0}
!11 = !{!7, !7, i64 0}
!12 = distinct !{!12, !13}
!13 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!14 = !{!15, !15, i64 0}
!15 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!16 = distinct !{!16, !13}
!17 = distinct !{!17, !13}


; 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"

@bit_pos = external dso_local local_unnamed_addr global [30 x i8], align 16
@rem_num = external dso_local local_unnamed_addr global [8 x i8], align 1
@pbits = external dso_local local_unnamed_addr global ptr, align 8
@switch.table.next_prime = private unnamed_addr constant [4 x i32] [i32 3, i32 5, i32 2, i32 7], align 4

; Function Attrs: nofree norecurse nosync nounwind memory(read, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local i32 @next_prime(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = icmp ugt i32 %0, 5
  br i1 %2, label %3, label %36

3:                                                ; preds = %1
  %4 = udiv i32 %0, 30
  %5 = urem i32 %0, 30
  %6 = zext nneg i32 %5 to i64
  %7 = getelementptr inbounds [30 x i8], ptr @bit_pos, i64 0, i64 %6
  %8 = load i8, ptr %7, align 1, !tbaa !5
  %9 = shl i8 %8, 1
  %10 = zext i8 %9 to i32
  br label %11

11:                                               ; preds = %11, %3
  %.0 = phi i8 [ 0, %3 ], [ %15, %11 ]
  %12 = zext nneg i8 %.0 to i32
  %13 = shl nuw i32 1, %12
  %14 = icmp slt i32 %13, %10
  %15 = add i8 %.0, 1
  br i1 %14, label %11, label %.preheader27, !llvm.loop !8

.preheader27:                                     ; preds = %11
  %16 = zext nneg i32 %4 to i64
  %17 = load ptr, ptr @pbits, align 8, !tbaa !10
  %18 = getelementptr inbounds i8, ptr %17, i64 %16
  %19 = load i8, ptr %18, align 1, !tbaa !5
  %20 = add i8 %9, -1
  %.not32 = icmp ult i8 %20, %19
  br i1 %.not32, label %.preheader, label %.lr.ph

.preheader:                                       ; preds = %22, %.preheader27
  %.021.lcssa = phi i64 [ %16, %.preheader27 ], [ %23, %22 ]
  %.019.lcssa = phi i8 [ %9, %.preheader27 ], [ 1, %22 ]
  %.1.lcssa = phi i8 [ %.0, %.preheader27 ], [ 0, %22 ]
  %.lcssa = phi i8 [ %19, %.preheader27 ], [ %25, %22 ]
  %21 = and i8 %.019.lcssa, %.lcssa
  %.not2637 = icmp eq i8 %21, 0
  br i1 %.not2637, label %.lr.ph40, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.preheader27, %22
  %.02133 = phi i64 [ %23, %22 ], [ %16, %.preheader27 ]
  %exitcond = icmp eq i64 %.02133, 143165576
  br i1 %exitcond, label %.loopexit, label %22

22:                                               ; preds = %.lr.ph
  %23 = add nuw nsw i64 %.02133, 1
  %24 = getelementptr inbounds i8, ptr %17, i64 %23
  %25 = load i8, ptr %24, align 1, !tbaa !5
  %.not.not = icmp eq i8 %25, 0
  br i1 %.not.not, label %.lr.ph, label %.preheader, !llvm.loop !12

.lr.ph40:                                         ; preds = %.preheader, %.lr.ph40
  %.239 = phi i8 [ %26, %.lr.ph40 ], [ %.1.lcssa, %.preheader ]
  %.12038 = phi i8 [ %27, %.lr.ph40 ], [ %.019.lcssa, %.preheader ]
  %26 = add i8 %.239, 1
  %27 = shl i8 %.12038, 1
  %28 = and i8 %27, %.lcssa
  %.not26 = icmp eq i8 %28, 0
  br i1 %.not26, label %.lr.ph40, label %._crit_edge, !llvm.loop !13

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph40, %.preheader
  %.2.lcssa = phi i8 [ %.1.lcssa, %.preheader ], [ %26, %.lr.ph40 ]
  %29 = mul nuw nsw i64 %.021.lcssa, 30
  %30 = zext i8 %.2.lcssa to i64
  %31 = getelementptr inbounds [8 x i8], ptr @rem_num, i64 0, i64 %30
  %32 = load i8, ptr %31, align 1, !tbaa !5
  %33 = zext i8 %32 to i64
  %34 = add nuw nsw i64 %29, %33
  %35 = trunc i64 %34 to i32
  br label %.loopexit

36:                                               ; preds = %1
  %switch.tableidx = add nsw i32 %0, -2
  %37 = icmp ult i32 %switch.tableidx, 4
  br i1 %37, label %switch.lookup, label %.loopexit

switch.lookup:                                    ; preds = %36
  %38 = zext nneg i32 %switch.tableidx to i64
  %switch.gep = getelementptr inbounds [4 x i32], ptr @switch.table.next_prime, i64 0, i64 %38
  %switch.load = load i32, ptr %switch.gep, align 4
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.lr.ph, %36, %switch.lookup, %._crit_edge
  %.022 = phi i32 [ %35, %._crit_edge ], [ %switch.load, %switch.lookup ], [ 2, %36 ], [ 0, %.lr.ph ]
  ret i32 %.022
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(read, 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 = !{!"omnipotent char", !7, i64 0}
!7 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!8 = distinct !{!8, !9}
!9 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!10 = !{!11, !11, i64 0}
!11 = !{!"any pointer", !6, i64 0}
!12 = distinct !{!12, !9}
!13 = distinct !{!13, !9}


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