#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
void merge_sort(int A[], size_t n) {
  if (n > 1) {
    size_t h, m;
    h = n / 2;
    m = n - h;
    int u[h], v[m];
    memcpy(u, A, sizeof(int) * h);
    memcpy(v, A + h, sizeof(int) * m);
    merge_sort(u, h);
    merge_sort(v, m);
    size_t i = 0, j = 0, k = 0;
    for (; i < h && j < m; ++k) {
      if (u[i] < v[j]) {
        A[k] = u[i];
        ++i;
      } else {
        A[k] = v[j];
        ++j;
      }
    }
    if (i < h) {
      memcpy(A + k, u + i, sizeof(int) * (h - i));
    } else if (j < m) {
      memcpy(A + k, v + j, sizeof(int) * (m - j));
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
cmpq   $0x1,-0x10(%rbp)
jbe    1340 <merge_sort+0x220>
mov    -0x10(%rbp),%rax
shr    %rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x28(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rcx
and    $0xfffffffffffffff0,%rcx
mov    %rsp,%rdi
sub    %rcx,%rdi
mov    %rdi,-0x60(%rbp)
mov    %rdi,%rsp
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x58(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x58(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x60(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1040 <merge_sort@plt>
mov    -0x58(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
call   1040 <merge_sort@plt>
movq   $0x0,-0x40(%rbp)
movq   $0x0,-0x48(%rbp)
movq   $0x0,-0x50(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rcx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%rcx
mov    %al,-0x61(%rbp)
jae    1226 <merge_sort+0x106>
mov    -0x48(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
setb   %al
mov    %al,-0x61(%rbp)
mov    -0x61(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1236 <merge_sort+0x116>
jmp    12b1 <merge_sort+0x191>
mov    -0x58(%rbp),%rcx
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rdx
mov    (%rax,%rdx,4),%eax
mov    -0x48(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1279 <merge_sort+0x159>
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jmp    129b <merge_sort+0x17b>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x48(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
jmp    12a0 <merge_sort+0x180>
mov    -0x50(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
jmp    1205 <merge_sort+0xe5>
mov    -0x40(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    12f5 <merge_sort+0x1d5>
mov    -0x60(%rbp),%rsi
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x50(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x40(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
mov    -0x18(%rbp),%rax
sub    -0x40(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
jmp    1339 <merge_sort+0x219>
mov    -0x48(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jae    1334 <merge_sort+0x214>
mov    -0x58(%rbp),%rsi
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x50(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x48(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rax
sub    -0x48(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
jmp    1339 <merge_sort+0x219>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge_sort>:
cmp    $0x2,%rsi
jb     1258 <merge_sort+0x138>
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbx
mov    %rsp,-0x30(%rbp)
mov    %rsi,%r13
shr    %r13
sub    %r13,%r14
mov    %rsp,%r12
lea    0xf(,%r13,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%r12
mov    %r12,%rsp
lea    0xf(,%r14,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r15
sub    %rax,%r15
mov    %r15,%rsp
lea    0x0(,%r13,4),%edx
mov    %r12,%rdi
mov    %rbx,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
lea    (%rbx,%r13,4),%rsi
lea    0x0(,%r14,4),%edx
mov    %r15,%rdi
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %r12,%rdi
mov    %r13,%rsi
call   1040 <merge_sort@plt>
mov    %r15,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1040 <merge_sort@plt>
test   %r14,%r14
je     1224 <merge_sort+0x104>
mov    -0x30(%rbp),%r10
xor    %r9d,%r9d
mov    %rbx,%rdi
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
mov    %rbx,%r11
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rdx,%rsi
mov    %rcx,%r8
mov    (%r12,%rdx,4),%ebx
mov    (%r15,%rcx,4),%eax
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
cmp    %eax,%ebx
setge  %cl
setl   %dl
cmovl  %ebx,%eax
add    %rsi,%rdx
add    %r8,%rcx
mov    %eax,(%rdi)
add    $0x1,%r9
add    $0x4,%rdi
cmp    %rdx,%r13
jbe    1207 <merge_sort+0xe7>
cmp    %rcx,%r14
ja     11d0 <merge_sort+0xb0>
cmp    %rdx,%r13
mov    %r10,%rbx
ja     1230 <merge_sort+0x110>
cmp    %rcx,%r14
jbe    1247 <merge_sort+0x127>
lea    (%r15,%rcx,4),%rsi
sub    %ecx,%r14d
shl    $0x2,%r14d
mov    %r14d,%edx
jmp    1242 <merge_sort+0x122>
xor    %r9d,%r9d
xor    %edx,%edx
mov    %rbx,%r11
mov    -0x30(%rbp),%rbx
lea    (%r11,%r9,4),%rdi
lea    (%r12,%rdx,4),%rsi
sub    %edx,%r13d
shl    $0x2,%r13d
mov    %r13d,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rsp
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @merge_sort(i32* %0, i64 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
store i32* %0, i32** %3
store i64 %1, i64* %4
%13 = load i64, i64* %4
%14 = icmp ugt i64 %13, 1
br i1 %14, label %15, label %115
15: ; preds = %2
%16 = load i64, i64* %4
%17 = udiv i64 %16, 2
store i64 %17, i64* %5
%18 = load i64, i64* %4
%19 = load i64, i64* %5
%20 = sub i64 %18, %19
store i64 %20, i64* %6
%21 = load i64, i64* %5
%22 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %22, i8** %7
%23 = alloca i32, i64 %21
store i64 %21, i64* %8
%24 = load i64, i64* %6
%25 = alloca i32, i64 %24
store i64 %24, i64* %9
%26 = load i32*, i32** %3
%27 = load i64, i64* %5
%28 = mul i64 4, %27
%29 = trunc i64 %28 to i32
%30 = call i32 @memcpy(i32* %23, i32* %26, i32 %29)
%31 = load i32*, i32** %3
%32 = load i64, i64* %5
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %32
%34 = load i64, i64* %6
%35 = mul i64 4, %34
%36 = trunc i64 %35 to i32
%37 = call i32 @memcpy(i32* %25, i32* %33, i32 %36)
%38 = load i64, i64* %5
%39 = load i64, i64* %6
store i64 0, i64* %10
store i64 0, i64* %11
store i64 0, i64* %12
br label %40
40: ; preds = %77, %15
%41 = load i64, i64* %10
%42 = load i64, i64* %5
%43 = icmp ult i64 %41, %42
br i1 %43, label %44, label %48
44: ; preds = %40
%45 = load i64, i64* %11
%46 = load i64, i64* %6
%47 = icmp ult i64 %45, %46
br label %48
48: ; preds = %44, %40
%49 = phi i1 [ false, %40 ], [ %47, %44 ]
br i1 %49, label %50, label %80
50: ; preds = %48
%51 = load i64, i64* %10
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = load i64, i64* %11
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = icmp slt i32 %53, %56
br i1 %57, label %58, label %67
58: ; preds = %50
%59 = load i64, i64* %10
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = load i32*, i32** %3
%63 = load i64, i64* %12
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %63
store i32 %61, i32* %64
%65 = load i64, i64* %10
%66 = add i64 %65, 1
store i64 %66, i64* %10
br label %76
67: ; preds = %50
%68 = load i64, i64* %11
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = load i32*, i32** %3
%72 = load i64, i64* %12
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %72
store i32 %70, i32* %73
%74 = load i64, i64* %11
%75 = add i64 %74, 1
store i64 %75, i64* %11
br label %76
76: ; preds = %67, %58
br label %77
77: ; preds = %76
%78 = load i64, i64* %12
%79 = add i64 %78, 1
store i64 %79, i64* %12
br label %40
80: ; preds = %48
%81 = load i64, i64* %10
%82 = load i64, i64* %5
%83 = icmp ult i64 %81, %82
br i1 %83, label %84, label %96
84: ; preds = %80
%85 = load i32*, i32** %3
%86 = load i64, i64* %12
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %85, i64 %86
%88 = load i64, i64* %10
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %88
%90 = load i64, i64* %5
%91 = load i64, i64* %10
%92 = sub i64 %90, %91
%93 = mul i64 4, %92
%94 = trunc i64 %93 to i32
%95 = call i32 @memcpy(i32* %87, i32* %89, i32 %94)
br label %113
96: ; preds = %80
%97 = load i64, i64* %11
%98 = load i64, i64* %6
%99 = icmp ult i64 %97, %98
br i1 %99, label %100, label %112
100: ; preds = %96
%101 = load i32*, i32** %3
%102 = load i64, i64* %12
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %101, i64 %102
%104 = load i64, i64* %11
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %104
%106 = load i64, i64* %6
%107 = load i64, i64* %11
%108 = sub i64 %106, %107
%109 = mul i64 4, %108
%110 = trunc i64 %109 to i32
%111 = call i32 @memcpy(i32* %103, i32* %105, i32 %110)
br label %112
112: ; preds = %100, %96
br label %113
113: ; preds = %112, %84
%114 = load i8*, i8** %7
br label %115
115: ; preds = %113, %2
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge_sort(i32* %0, i64 %1) {
%3 = icmp ugt i64 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %57
4: ; preds = %2
%5 = lshr i64 %1, 1
%6 = sub i64 %1, %5
%7 = tail call i8* @llvm.stacksave()
%8 = alloca i32, i64 %5
%9 = alloca i32, i64 %6
%10 = shl i64 %5, 2
%11 = trunc i64 %10 to i32
%12 = call i32 @memcpy(i32* %8, i32* %0, i32 %11)
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %5
%14 = trunc i64 %6 to i32
%15 = shl i32 %14, 2
%16 = call i32 @memcpy(i32* %9, i32* %13, i32 %15)
%17 = icmp eq i64 %6, 0
br i1 %17, label %39, label %18
18: ; preds = %4, %18
%19 = phi i64 [ %34, %18 ], [ 0, %4 ]
%20 = phi i64 [ %32, %18 ], [ 0, %4 ]
%21 = phi i64 [ %29, %18 ], [ 0, %4 ]
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %20
%25 = load i32, i32* %24
%26 = icmp slt i32 %23, %25
%27 = select i1 %26, i32 %23, i32 %25
%28 = zext i1 %26 to i64
%29 = add nuw i64 %21, %28
%30 = xor i1 %26, true
%31 = zext i1 %30 to i64
%32 = add nuw i64 %20, %31
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
store i32 %27, i32* %33
%34 = add i64 %19, 1
%35 = icmp ugt i64 %5, %29
%36 = icmp ugt i64 %6, %32
%37 = select i1 %35, i1 %36, i1 false
br i1 %37, label %18, label %38
38: ; preds = %18
br i1 %35, label %39, label %48
39: ; preds = %4, %38
%40 = phi i64 [ %34, %38 ], [ 0, %4 ]
%41 = phi i64 [ %29, %38 ], [ 0, %4 ]
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %40
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %41
%44 = sub i64 %5, %41
%45 = trunc i64 %44 to i32
%46 = shl i32 %45, 2
%47 = call i32 @memcpy(i32* %42, i32* %43, i32 %46)
br label %56
48: ; preds = %38
br i1 %36, label %49, label %56
49: ; preds = %48
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %34
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %32
%52 = sub i64 %6, %32
%53 = trunc i64 %52 to i32
%54 = shl i32 %53, 2
%55 = call i32 @memcpy(i32* %50, i32* %51, i32 %54)
br label %56
56: ; preds = %48, %49, %39
br label %57
57: ; preds = %56, %2
ret void
}