; LLVM IR from gem5/gem5 :: ext/softfloat (i32_to_f16)

; 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"

%struct.float16_t = type { i16 }
%union.ui16_f16 = type { i16 }

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i16 @i32_to_f16(i32 noundef %0) #0 {
  %2 = alloca %struct.float16_t, align 2
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i8, align 1
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i8, align 1
  %7 = alloca %union.ui16_f16, align 2
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %4) #5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %6) #5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 2, ptr %7) #5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #5
  %10 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %11 = icmp slt i32 %10, 0
  %12 = zext i1 %11 to i8
  store i8 %12, ptr %4, align 1, !tbaa !9
  %13 = load i8, ptr %4, align 1, !tbaa !9, !range !11, !noundef !12
  %14 = trunc i8 %13 to i1
  br i1 %14, label %15, label %19

15:                                               ; preds = %1
  %16 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %17 = sext i32 %16 to i64
  %18 = sub i64 0, %17
  br label %22

19:                                               ; preds = %1
  %20 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %21 = sext i32 %20 to i64
  br label %22

22:                                               ; preds = %19, %15
  %23 = phi i64 [ %18, %15 ], [ %21, %19 ]
  store i64 %23, ptr %5, align 8, !tbaa !13
  %24 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !13
  %25 = trunc i64 %24 to i32
  %26 = call zeroext i8 @softfloat_countLeadingZeros32(i32 noundef %25)
  %27 = zext i8 %26 to i32
  %28 = sub nsw i32 %27, 21
  %29 = trunc i32 %28 to i8
  store i8 %29, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %30 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %31 = sext i8 %30 to i32
  %32 = icmp sle i32 0, %31
  br i1 %32, label %33, label %60

33:                                               ; preds = %22
  %34 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %35 = icmp ne i32 %34, 0
  br i1 %35, label %36, label %56

36:                                               ; preds = %33
  %37 = load i8, ptr %4, align 1, !tbaa !9, !range !11, !noundef !12
  %38 = trunc i8 %37 to i1
  %39 = zext i1 %38 to i16
  %40 = zext i16 %39 to i32
  %41 = shl i32 %40, 15
  %42 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %43 = sext i8 %42 to i32
  %44 = sub nsw i32 24, %43
  %45 = trunc i32 %44 to i16
  %46 = zext i16 %45 to i32
  %47 = shl i32 %46, 10
  %48 = add nsw i32 %41, %47
  %49 = sext i32 %48 to i64
  %50 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !13
  %51 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %52 = sext i8 %51 to i32
  %53 = zext i32 %52 to i64
  %54 = shl i64 %50, %53
  %55 = add i64 %49, %54
  br label %57

56:                                               ; preds = %33
  br label %57

57:                                               ; preds = %56, %36
  %58 = phi i64 [ %55, %36 ], [ 0, %56 ]
  %59 = trunc i64 %58 to i16
  store i16 %59, ptr %7, align 2, !tbaa !15
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 2 %2, ptr align 2 %7, i64 2, i1 false), !tbaa.struct !16
  store i32 1, ptr %9, align 4
  br label %103

60:                                               ; preds = %22
  %61 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %62 = sext i8 %61 to i32
  %63 = add nsw i32 %62, 4
  %64 = trunc i32 %63 to i8
  store i8 %64, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %65 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %66 = sext i8 %65 to i32
  %67 = icmp slt i32 %66, 0
  br i1 %67, label %68, label %86

68:                                               ; preds = %60
  %69 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !13
  %70 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %71 = sext i8 %70 to i32
  %72 = sub nsw i32 0, %71
  %73 = zext i32 %72 to i64
  %74 = lshr i64 %69, %73
  %75 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !13
  %76 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %77 = sext i8 %76 to i32
  %78 = and i32 %77, 31
  %79 = zext i32 %78 to i64
  %80 = shl i64 %75, %79
  %81 = trunc i64 %80 to i32
  %82 = icmp ne i32 %81, 0
  %83 = zext i1 %82 to i32
  %84 = sext i32 %83 to i64
  %85 = or i64 %74, %84
  br label %92

86:                                               ; preds = %60
  %87 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !13
  %88 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %89 = sext i8 %88 to i32
  %90 = zext i32 %89 to i64
  %91 = shl i64 %87, %90
  br label %92

92:                                               ; preds = %86, %68
  %93 = phi i64 [ %85, %68 ], [ %91, %86 ]
  store i64 %93, ptr %8, align 8, !tbaa !13
  %94 = load i8, ptr %4, align 1, !tbaa !9, !range !11, !noundef !12
  %95 = trunc i8 %94 to i1
  %96 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !15
  %97 = sext i8 %96 to i32
  %98 = sub nsw i32 28, %97
  %99 = sext i32 %98 to i64
  %100 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !13
  %101 = call i16 @softfloat_roundPackToF16(i1 noundef zeroext %95, i64 noundef %99, i64 noundef %100)
  %102 = getelementptr inbounds %struct.float16_t, ptr %2, i32 0, i32 0
  store i16 %101, ptr %102, align 2
  store i32 1, ptr %9, align 4
  br label %103

103:                                              ; preds = %92, %57
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %7) #5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %6) #5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %4) #5
  %104 = getelementptr inbounds %struct.float16_t, ptr %2, i32 0, i32 0
  %105 = load i16, ptr %104, align 2
  ret i16 %105
}

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

; Function Attrs: inlinehint nounwind uwtable
declare hidden zeroext i8 @softfloat_countLeadingZeros32(i32 noundef) #2

; 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) #3

declare i16 @softfloat_roundPackToF16(i1 noundef zeroext, i64 noundef, i64 noundef) #4

; 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 = { inlinehint 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 #3 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #4 = { "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 #5 = { 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 = !{!"_Bool", !7, i64 0}
!11 = !{i8 0, i8 2}
!12 = !{}
!13 = !{!14, !14, i64 0}
!14 = !{!"long", !7, i64 0}
!15 = !{!7, !7, i64 0}
!16 = !{i64 0, i64 2, !17}
!17 = !{!18, !18, i64 0}
!18 = !{!"short", !7, i64 0}


; 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 i16 @i32_to_f16(i32 noundef %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = icmp slt i32 %0, 0
  %3 = tail call i32 @llvm.abs.i32(i32 %0, i1 false)
  %4 = zext i32 %3 to i64
  %5 = tail call zeroext i8 @softfloat_countLeadingZeros32(i32 noundef %3)
  %6 = add i8 %5, -21
  %7 = icmp sgt i8 %6, -1
  br i1 %7, label %8, label %22

8:                                                ; preds = %1
  %.not = icmp eq i32 %0, 0
  br i1 %.not, label %43, label %9

9:                                                ; preds = %8
  %10 = lshr i32 %0, 16
  %11 = and i32 %10, 32768
  %12 = zext nneg i8 %6 to i32
  %13 = shl nuw nsw i32 %12, 10
  %14 = sub nsw i32 24576, %13
  %15 = and i32 %14, 64512
  %16 = add nuw nsw i32 %15, %11
  %17 = zext nneg i32 %16 to i64
  %18 = zext nneg i8 %6 to i64
  %19 = shl i64 %4, %18
  %20 = add i64 %19, %17
  %21 = trunc i64 %20 to i16
  br label %43

22:                                               ; preds = %1
  %23 = add nsw i8 %5, -17
  %24 = sext i8 %23 to i32
  %25 = icmp slt i8 %5, 17
  br i1 %25, label %26, label %35

26:                                               ; preds = %22
  %27 = sub nsw i32 0, %24
  %28 = zext nneg i32 %27 to i64
  %29 = lshr i64 %4, %28
  %30 = and i32 %24, 31
  %31 = shl i32 %3, %30
  %32 = icmp ne i32 %31, 0
  %33 = zext i1 %32 to i64
  %34 = or i64 %29, %33
  br label %38

35:                                               ; preds = %22
  %36 = zext nneg i32 %24 to i64
  %37 = shl nsw i64 %4, %36
  br label %38

38:                                               ; preds = %35, %26
  %39 = phi i64 [ %34, %26 ], [ %37, %35 ]
  %40 = sub nsw i32 28, %24
  %41 = zext nneg i32 %40 to i64
  %42 = tail call i16 @softfloat_roundPackToF16(i1 noundef zeroext %2, i64 noundef %41, i64 noundef %39) #4
  br label %43

43:                                               ; preds = %9, %8, %38
  %.sroa.022.0 = phi i16 [ %42, %38 ], [ %21, %9 ], [ 0, %8 ]
  ret i16 %.sroa.022.0
}

; Function Attrs: inlinehint nounwind uwtable
declare hidden zeroext i8 @softfloat_countLeadingZeros32(i32 noundef) local_unnamed_addr #1

declare i16 @softfloat_roundPackToF16(i1 noundef zeroext, i64 noundef, i64 noundef) local_unnamed_addr #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.abs.i32(i32, i1 immarg) #3

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 = { inlinehint 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 = { "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 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }
attributes #4 = { 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)"}


; Effective O3 passes: CorrelatedValuePropagationPass,EarlyCSEPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass