; 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"

; 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
declare dso_local i32 @next_prime(i32 noundef) #1

; 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
declare dso_local i32 @is_prime(i64 noundef) #1

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @decompose(i64 noundef %0, ptr noundef %1) #1 {
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i64, align 8
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  store i64 %0, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #2
  store i32 0, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  %9 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %10 = icmp ule i64 %9, 4294967295
  br i1 %10, label %11, label %19

11:                                               ; preds = %2
  %12 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %13 = call i32 @is_prime(i64 noundef %12)
  %14 = icmp ne i32 %13, 0
  br i1 %14, label %15, label %19

15:                                               ; preds = %11
  %16 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %17 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %18 = getelementptr inbounds i64, ptr %17, i64 0
  store i64 %16, ptr %18, align 8, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %8, align 4
  br label %65

19:                                               ; preds = %11, %2
  br label %20

20:                                               ; preds = %52, %19
  %21 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  %23 = zext i32 %22 to i64
  %24 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  %25 = zext i32 %24 to i64
  %26 = mul i64 %23, %25
  %27 = icmp uge i64 %21, %26
  br i1 %27, label %28, label %53

28:                                               ; preds = %20
  %29 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  %30 = call i32 @next_prime(i32 noundef %29)
  store i32 %30, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  %31 = icmp ne i32 %30, 0
  br i1 %31, label %33, label %32

32:                                               ; preds = %28
  br label %53

33:                                               ; preds = %28
  br label %34

34:                                               ; preds = %40, %33
  %35 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %36 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  %37 = zext i32 %36 to i64
  %38 = urem i64 %35, %37
  %39 = icmp eq i64 %38, 0
  br i1 %39, label %40, label %52

40:                                               ; preds = %34
  %41 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  %42 = zext i32 %41 to i64
  %43 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %44 = udiv i64 %43, %42
  store i64 %44, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %45 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !11
  %46 = zext i32 %45 to i64
  %47 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %48 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  %49 = add nsw i32 %48, 1
  store i32 %49, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  %50 = sext i32 %48 to i64
  %51 = getelementptr inbounds i64, ptr %47, i64 %50
  store i64 %46, ptr %51, align 8, !tbaa !5
  br label %34, !llvm.loop !13

52:                                               ; preds = %34
  br label %20, !llvm.loop !15

53:                                               ; preds = %32, %20
  %54 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %55 = icmp ugt i64 %54, 1
  br i1 %55, label %56, label %63

56:                                               ; preds = %53
  %57 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !5
  %58 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %59 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  %60 = add nsw i32 %59, 1
  store i32 %60, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  %61 = sext i32 %59 to i64
  %62 = getelementptr inbounds i64, ptr %58, i64 %61
  store i64 %57, ptr %62, align 8, !tbaa !5
  br label %63

63:                                               ; preds = %56, %53
  %64 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !11
  store i32 %64, ptr %3, align 4
  store i32 1, ptr %8, align 4
  br label %65

65:                                               ; preds = %63, %15
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #2
  %66 = load i32, ptr %3, align 4
  ret i32 %66
}

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 = !{!"long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"int", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = distinct !{!15, !14}


; 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
declare dso_local i32 @next_prime(i32 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
declare dso_local i32 @is_prime(i64 noundef) local_unnamed_addr #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i32 @decompose(i64 noundef %0, ptr nocapture noundef writeonly %1) local_unnamed_addr #0 {
  %3 = icmp ult i64 %0, 4294967296
  br i1 %3, label %4, label %.preheader35

.preheader35:                                     ; preds = %4, %2
  br label %9

4:                                                ; preds = %2
  %5 = tail call i32 @is_prime(i64 noundef %0)
  %.not = icmp eq i32 %5, 0
  br i1 %.not, label %.preheader35, label %6

6:                                                ; preds = %4
  store i64 %0, ptr %1, align 8, !tbaa !5
  br label %25

.loopexit.loopexit:                               ; preds = %.lr.ph
  %7 = trunc nsw i64 %indvars.iv.next to i32
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.loopexit.loopexit, %.preheader
  %.123.lcssa = phi i64 [ %.02230, %.preheader ], [ %15, %.loopexit.loopexit ]
  %.1.lcssa = phi i32 [ %.032, %.preheader ], [ %7, %.loopexit.loopexit ]
  %8 = mul nuw i64 %11, %11
  %.not25 = icmp ult i64 %.123.lcssa, %8
  br i1 %.not25, label %19, label %9, !llvm.loop !9

9:                                                ; preds = %.preheader35, %.loopexit
  %.032 = phi i32 [ %.1.lcssa, %.loopexit ], [ 0, %.preheader35 ]
  %.02031 = phi i32 [ %10, %.loopexit ], [ 0, %.preheader35 ]
  %.02230 = phi i64 [ %.123.lcssa, %.loopexit ], [ %0, %.preheader35 ]
  %10 = tail call i32 @next_prime(i32 noundef %.02031)
  %.not26 = icmp eq i32 %10, 0
  br i1 %.not26, label %19, label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %9
  %11 = zext i32 %10 to i64
  %12 = urem i64 %.02230, %11
  %13 = icmp eq i64 %12, 0
  br i1 %13, label %.lr.ph.preheader, label %.loopexit

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %.preheader
  %14 = sext i32 %.032 to i64
  br label %.lr.ph

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %.lr.ph
  %indvars.iv = phi i64 [ %14, %.lr.ph.preheader ], [ %indvars.iv.next, %.lr.ph ]
  %.12327 = phi i64 [ %.02230, %.lr.ph.preheader ], [ %15, %.lr.ph ]
  %15 = udiv i64 %.12327, %11
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, 1
  %16 = getelementptr inbounds i64, ptr %1, i64 %indvars.iv
  store i64 %11, ptr %16, align 8, !tbaa !5
  %17 = urem i64 %15, %11
  %18 = icmp eq i64 %17, 0
  br i1 %18, label %.lr.ph, label %.loopexit.loopexit, !llvm.loop !11

19:                                               ; preds = %9, %.loopexit
  %.022.lcssa = phi i64 [ %.02230, %9 ], [ %.123.lcssa, %.loopexit ]
  %.0.lcssa = phi i32 [ %.032, %9 ], [ %.1.lcssa, %.loopexit ]
  %20 = icmp ugt i64 %.022.lcssa, 1
  br i1 %20, label %21, label %25

21:                                               ; preds = %19
  %22 = add nsw i32 %.0.lcssa, 1
  %23 = sext i32 %.0.lcssa to i64
  %24 = getelementptr inbounds i64, ptr %1, i64 %23
  store i64 %.022.lcssa, ptr %24, align 8, !tbaa !5
  br label %25

25:                                               ; preds = %19, %21, %6
  %.021 = phi i32 [ 1, %6 ], [ %22, %21 ], [ %.0.lcssa, %19 ]
  ret i32 %.021
}

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" }

!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 = !{!"long", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


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