void merge(int arr[], int low, int mid, int high) {
  int i, j, k, l, b[20];
  l = low;
  i = low;
  j = mid + 1;
  while (i <= mid && j <= high) {
    if (arr[i] <= arr[j]) {
      b[l] = arr[i];
      i++;
    } else {
      b[l] = arr[j];
      j++;
    }
    l++;
  }
  if (i > mid)
    for (k = j; k <= high; k++) {
      b[l] = arr[k];
      l++;
    }
  else
    for (k = i; k <= mid; k++) {
      b[l] = arr[k];
      l++;
    }
  for (k = low; k <= high; k++)
    arr[k] = b[k];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x81(%rbp)
jg     114d <merge+0x4d>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x81(%rbp)
mov    -0x81(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1160 <merge+0x60>
jmp    11c7 <merge+0xc7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x1c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     119d <merge+0x9d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x24(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x80(%rbp,%rax,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11b9 <merge+0xb9>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x24(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x80(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112a <merge+0x2a>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jle    1214 <merge+0x114>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     120f <merge+0x10f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x24(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x80(%rbp,%rax,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11d9 <merge+0xd9>
jmp    1255 <merge+0x155>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     1250 <merge+0x150>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x24(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x80(%rbp,%rax,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    121a <merge+0x11a>
jmp    1255 <merge+0x155>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1288 <merge+0x188>
movslq -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x80(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    125b <merge+0x15b>
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x50,%rsp
mov    %ecx,%r14d
mov    %esi,%r15d
mov    %rdi,%r12
lea    0x1(%rdx),%eax
cmp    %edx,%esi
jg     119c <merge+0x8c>
cmp    %r14d,%edx
jge    119c <merge+0x8c>
movslq %r15d,%rcx
lea    (%rsp,%rcx,4),%rdi
mov    %r15d,%r8d
mov    %r15d,%ecx
xchg   %ax,%ax
movslq %ecx,%rcx
mov    (%r12,%rcx,4),%ebp
cltq
mov    (%r12,%rax,4),%r9d
xor    %esi,%esi
xor    %ebx,%ebx
cmp    %r9d,%ebp
setg   %sil
setle  %bl
cmovg  %r9d,%ebp
add    %ebx,%ecx
add    %esi,%eax
mov    %ebp,(%rdi)
add    $0x1,%r8d
cmp    %edx,%ecx
jg     1176 <merge+0x66>
add    $0x4,%rdi
cmp    %r14d,%eax
jle    1140 <merge+0x30>
cmp    %edx,%ecx
jle    11a6 <merge+0x96>
cmp    %r14d,%eax
jg     11c3 <merge+0xb3>
movslq %r8d,%rcx
lea    (%rsp,%rcx,4),%rdi
movslq %eax,%rcx
lea    (%r12,%rcx,4),%rsi
mov    %r14d,%ecx
sub    %eax,%ecx
lea    0x4(,%rcx,4),%rdx
jmp    11be <merge+0xae>
mov    %r15d,%ecx
mov    %r15d,%r8d
cmp    %edx,%ecx
jg     117a <merge+0x6a>
movslq %r8d,%rax
lea    (%rsp,%rax,4),%rdi
movslq %ecx,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rsi
sub    %ecx,%edx
lea    0x4(,%rdx,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
sub    %r15d,%r14d
jl     11e0 <merge+0xd0>
movslq %r15d,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rdi
lea    (%rsp,%rax,4),%rsi
lea    0x4(,%r14,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
add    $0x50,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca [20 x i32]
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%14 = load i32, i32* %6
store i32 %14, i32* %12
%15 = load i32, i32* %6
store i32 %15, i32* %9
%16 = load i32, i32* %7
%17 = add nsw i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %10
br label %18
18: ; preds = %62, %4
%19 = load i32, i32* %9
%20 = load i32, i32* %7
%21 = icmp sle i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %26
22: ; preds = %18
%23 = load i32, i32* %10
%24 = load i32, i32* %8
%25 = icmp sle i32 %23, %24
br label %26
26: ; preds = %22, %18
%27 = phi i1 [ false, %18 ], [ %25, %22 ]
br i1 %27, label %28, label %65
28: ; preds = %26
%29 = load i32*, i32** %5
%30 = load i32, i32* %9
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = load i32*, i32** %5
%35 = load i32, i32* %10
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = icmp sle i32 %33, %38
br i1 %39, label %40, label %51
40: ; preds = %28
%41 = load i32*, i32** %5
%42 = load i32, i32* %9
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = load i32, i32* %12
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %13, i64 0, i64 %47
store i32 %45, i32* %48
%49 = load i32, i32* %9
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %9
br label %62
51: ; preds = %28
%52 = load i32*, i32** %5
%53 = load i32, i32* %10
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %52, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = load i32, i32* %12
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %13, i64 0, i64 %58
store i32 %56, i32* %59
%60 = load i32, i32* %10
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %10
br label %62
62: ; preds = %51, %40
%63 = load i32, i32* %12
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %12
br label %18
65: ; preds = %26
%66 = load i32, i32* %9
%67 = load i32, i32* %7
%68 = icmp sgt i32 %66, %67
br i1 %68, label %69, label %90
69: ; preds = %65
%70 = load i32, i32* %10
store i32 %70, i32* %11
br label %71
71: ; preds = %86, %69
%72 = load i32, i32* %11
%73 = load i32, i32* %8
%74 = icmp sle i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %89
75: ; preds = %71
%76 = load i32*, i32** %5
%77 = load i32, i32* %11
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = load i32, i32* %12
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %13, i64 0, i64 %82
store i32 %80, i32* %83
%84 = load i32, i32* %12
%85 = add nsw i32 %84, 1
store i32 %85, i32* %12
br label %86
86: ; preds = %75
%87 = load i32, i32* %11
%88 = add nsw i32 %87, 1
store i32 %88, i32* %11
br label %71
89: ; preds = %71
br label %111
90: ; preds = %65
%91 = load i32, i32* %9
store i32 %91, i32* %11
br label %92
92: ; preds = %107, %90
%93 = load i32, i32* %11
%94 = load i32, i32* %7
%95 = icmp sle i32 %93, %94
br i1 %95, label %96, label %110
96: ; preds = %92
%97 = load i32*, i32** %5
%98 = load i32, i32* %11
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %97, i64 %99
%101 = load i32, i32* %100
%102 = load i32, i32* %12
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %13, i64 0, i64 %103
store i32 %101, i32* %104
%105 = load i32, i32* %12
%106 = add nsw i32 %105, 1
store i32 %106, i32* %12
br label %107
107: ; preds = %96
%108 = load i32, i32* %11
%109 = add nsw i32 %108, 1
store i32 %109, i32* %11
br label %92
110: ; preds = %92
br label %111
111: ; preds = %110, %89
%112 = load i32, i32* %6
store i32 %112, i32* %11
br label %113
113: ; preds = %126, %111
%114 = load i32, i32* %11
%115 = load i32, i32* %8
%116 = icmp sle i32 %114, %115
br i1 %116, label %117, label %129
117: ; preds = %113
%118 = load i32, i32* %11
%119 = sext i32 %118 to i64
%120 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %13, i64 0, i64 %119
%121 = load i32, i32* %120
%122 = load i32*, i32** %5
%123 = load i32, i32* %11
%124 = sext i32 %123 to i64
%125 = getelementptr inbounds i32, i32* %122, i64 %124
store i32 %121, i32* %125
br label %126
126: ; preds = %117
%127 = load i32, i32* %11
%128 = add nsw i32 %127, 1
store i32 %128, i32* %11
br label %113
129: ; preds = %113
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca [20 x i32]
%6 = bitcast [20 x i32]* %5 to i8*
%7 = add nsw i32 %2, 1
%8 = icmp sle i32 %1, %2
%9 = icmp slt i32 %2, %3
%10 = and i1 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %37
11: ; preds = %4
%12 = sext i32 %1 to i64
br label %13
13: ; preds = %11, %13
%14 = phi i64 [ %12, %11 ], [ %31, %13 ]
%15 = phi i32 [ %7, %11 ], [ %29, %13 ]
%16 = phi i32 [ %1, %11 ], [ %27, %13 ]
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
%20 = sext i32 %15 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = icmp sgt i32 %19, %22
%24 = select i1 %23, i32 %22, i32 %19
%25 = xor i1 %23, true
%26 = zext i1 %25 to i32
%27 = add nsw i32 %16, %26
%28 = zext i1 %23 to i32
%29 = add nsw i32 %15, %28
%30 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %5, i64 0, i64 %14
store i32 %24, i32* %30
%31 = add i64 %14, 1
%32 = icmp sle i32 %27, %2
%33 = icmp sle i32 %29, %3
%34 = select i1 %32, i1 %33, i1 false
br i1 %34, label %13, label %35
35: ; preds = %13
%36 = trunc i64 %31 to i32
br label %37
37: ; preds = %35, %4
%38 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %27, %35 ]
%39 = phi i32 [ %7, %4 ], [ %29, %35 ]
%40 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %36, %35 ]
%41 = icmp sgt i32 %38, %2
br i1 %41, label %53, label %42
42: ; preds = %37
%43 = sext i32 %40 to i64
%44 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %5, i64 0, i64 %43
%45 = bitcast i32* %44 to i8*
%46 = sext i32 %38 to i64
%47 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %46
%48 = bitcast i32* %47 to i8*
%49 = sub i32 %2, %38
%50 = zext i32 %49 to i64
%51 = shl nuw nsw i64 %50, 2
%52 = add nuw nsw i64 %51, 4
br label %66
53: ; preds = %37
%54 = icmp sgt i32 %39, %3
br i1 %54, label %66, label %55
55: ; preds = %53
%56 = sext i32 %40 to i64
%57 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %5, i64 0, i64 %56
%58 = bitcast i32* %57 to i8*
%59 = sext i32 %39 to i64
%60 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %59
%61 = bitcast i32* %60 to i8*
%62 = sub i32 %3, %39
%63 = zext i32 %62 to i64
%64 = shl nuw nsw i64 %63, 2
%65 = add nuw nsw i64 %64, 4
br label %66
66: ; preds = %42, %55, %53
%67 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %67, label %78, label %68
68: ; preds = %66
%69 = sext i32 %1 to i64
%70 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %69
%71 = bitcast i32* %70 to i8*
%72 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %5, i64 0, i64 %69
%73 = bitcast i32* %72 to i8*
%74 = sub i32 %3, %1
%75 = zext i32 %74 to i64
%76 = shl nuw nsw i64 %75, 2
%77 = add nuw nsw i64 %76, 4
br label %78
78: ; preds = %68, %66
ret void
}