#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 *malloc(int);
void merge(int *nums1, int m, int *nums2, int n) {
  int *res = malloc(sizeof(int) * (m + n));
  int i = 0;
  int j = 0;
  for (int k = 0; k < m + n; k++) {
    if (i >= m) {
      *(res + k) = *(nums2 + j);
      j++;
    } else if (j >= n) {
      *(res + k) = *(nums1 + i);
      i++;
    } else {
      int a = *(nums1 + i);
      int b = *(nums2 + j);
      if (a < b) {
        *(res + k) = a;
        i++;
      } else {
        *(res + k) = b;
        j++;
      }
    }
  }
  for (int k = 0; k < m + n; k++) {
    nums1[k] = res[k];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    123b <merge+0x12b>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jl     1193 <merge+0x83>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1228 <merge+0x118>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jl     11c3 <merge+0xb3>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1223 <merge+0x113>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x3c(%rbp),%eax
jge    1207 <merge+0xf7>
mov    -0x38(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    121e <merge+0x10e>
mov    -0x3c(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1223 <merge+0x113>
jmp    1228 <merge+0x118>
jmp    122d <merge+0x11d>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1152 <merge+0x42>
movl   $0x0,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1277 <merge+0x167>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x40(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x40(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
jmp    1242 <merge+0x132>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %ecx,%r15d
mov    %rdx,%r12
mov    %esi,%r13d
mov    %rdi,%r14
lea    (%r15,%r13,1),%ebx
lea    0x0(,%rbx,4),%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rbx,%r8
test   %r8d,%r8d
jle    11bb <merge+0x9b>
mov    %r8d,%ecx
xor    %edx,%edx
xor    %esi,%esi
xor    %edi,%edi
jmp    116f <merge+0x4f>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ebx,(%rax,%rdx,4)
add    $0x1,%esi
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
je     119f <merge+0x7f>
cmp    %r13d,%esi
jge    1190 <merge+0x70>
movslq %esi,%rbp
mov    (%r14,%rbp,4),%ebx
cmp    %r15d,%edi
jge    1160 <merge+0x40>
movslq %edi,%rbp
mov    (%r12,%rbp,4),%ebp
cmp    %ebp,%ebx
jl     1160 <merge+0x40>
jmp    1197 <merge+0x77>
nopl   (%rax)
movslq %edi,%rdi
mov    (%r12,%rdi,4),%ebp
mov    %ebp,(%rax,%rdx,4)
add    $0x1,%edi
jmp    1166 <merge+0x46>
test   %r8d,%r8d
jle    11bb <merge+0x9b>
add    $0xffffffff,%r8d
lea    0x4(,%r8,4),%rdx
mov    %r14,%rdi
mov    %rax,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
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 i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32* %2, i32** %7
store i32 %3, i32* %8
%16 = load i32, i32* %6
%17 = load i32, i32* %8
%18 = add nsw i32 %16, %17
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = mul i64 4, %19
%21 = trunc i64 %20 to i32
%22 = call i32* @malloc(i32 %21)
store i32* %22, i32** %9
store i32 0, i32* %10
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %23
23: ; preds = %94, %4
%24 = load i32, i32* %12
%25 = load i32, i32* %6
%26 = load i32, i32* %8
%27 = add nsw i32 %25, %26
%28 = icmp slt i32 %24, %27
br i1 %28, label %29, label %97
29: ; preds = %23
%30 = load i32, i32* %10
%31 = load i32, i32* %6
%32 = icmp sge i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %45
33: ; preds = %29
%34 = load i32*, i32** %7
%35 = load i32, i32* %11
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = load i32*, i32** %9
%40 = load i32, i32* %12
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %41
store i32 %38, i32* %42
%43 = load i32, i32* %11
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %11
br label %93
45: ; preds = %29
%46 = load i32, i32* %11
%47 = load i32, i32* %8
%48 = icmp sge i32 %46, %47
br i1 %48, label %49, label %61
49: ; preds = %45
%50 = load i32*, i32** %5
%51 = load i32, i32* %10
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = load i32*, i32** %9
%56 = load i32, i32* %12
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %57
store i32 %54, i32* %58
%59 = load i32, i32* %10
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %10
br label %92
61: ; preds = %45
%62 = load i32*, i32** %5
%63 = load i32, i32* %10
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
store i32 %66, i32* %13
%67 = load i32*, i32** %7
%68 = load i32, i32* %11
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
store i32 %71, i32* %14
%72 = load i32, i32* %13
%73 = load i32, i32* %14
%74 = icmp slt i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %83
75: ; preds = %61
%76 = load i32, i32* %13
%77 = load i32*, i32** %9
%78 = load i32, i32* %12
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
store i32 %76, i32* %80
%81 = load i32, i32* %10
%82 = add nsw i32 %81, 1
store i32 %82, i32* %10
br label %91
83: ; preds = %61
%84 = load i32, i32* %14
%85 = load i32*, i32** %9
%86 = load i32, i32* %12
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %85, i64 %87
store i32 %84, i32* %88
%89 = load i32, i32* %11
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %11
br label %91
91: ; preds = %83, %75
br label %92
92: ; preds = %91, %49
br label %93
93: ; preds = %92, %33
br label %94
94: ; preds = %93
%95 = load i32, i32* %12
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %12
br label %23
97: ; preds = %23
store i32 0, i32* %15
br label %98
98: ; preds = %114, %97
%99 = load i32, i32* %15
%100 = load i32, i32* %6
%101 = load i32, i32* %8
%102 = add nsw i32 %100, %101
%103 = icmp slt i32 %99, %102
br i1 %103, label %104, label %117
104: ; preds = %98
%105 = load i32*, i32** %9
%106 = load i32, i32* %15
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 %107
%109 = load i32, i32* %108
%110 = load i32*, i32** %5
%111 = load i32, i32* %15
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 %112
store i32 %109, i32* %113
br label %114
114: ; preds = %104
%115 = load i32, i32* %15
%116 = add nsw i32 %115, 1
store i32 %116, i32* %15
br label %98
117: ; preds = %98
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = bitcast i32* %0 to i8*
%6 = add i32 %3, %1
%7 = shl i32 %6, 2
%8 = tail call i32* @malloc(i32 %7)
%9 = bitcast i32* %8 to i8*
%10 = icmp sgt i32 %6, 0
br i1 %10, label %11, label %53
11: ; preds = %4
%12 = zext i32 %6 to i64
br label %19
13: ; preds = %48
br i1 %10, label %14, label %53
14: ; preds = %13
%15 = add nsw i32 %6, -1
%16 = zext i32 %15 to i64
%17 = shl nuw nsw i64 %16, 2
%18 = add nuw nsw i64 %17, 4
br label %53
19: ; preds = %11, %48
%20 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %51, %48 ]
%21 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %50, %48 ]
%22 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %49, %48 ]
%23 = icmp slt i32 %21, %1
br i1 %23, label %30, label %24
24: ; preds = %19
%25 = sext i32 %22 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %20
store i32 %27, i32* %28
%29 = add nsw i32 %22, 1
br label %48
30: ; preds = %19
%31 = icmp slt i32 %22, %3
%32 = sext i32 %21 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
br i1 %31, label %38, label %35
35: ; preds = %30
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %20
store i32 %34, i32* %36
%37 = add nsw i32 %21, 1
br label %48
38: ; preds = %30
%39 = sext i32 %22 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = icmp slt i32 %34, %41
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %20
br i1 %42, label %44, label %46
44: ; preds = %38
store i32 %34, i32* %43
%45 = add nsw i32 %21, 1
br label %48
46: ; preds = %38
store i32 %41, i32* %43
%47 = add nsw i32 %22, 1
br label %48
48: ; preds = %44, %46, %24, %35
%49 = phi i32 [ %29, %24 ], [ %22, %35 ], [ %22, %44 ], [ %47, %46 ]
%50 = phi i32 [ %21, %24 ], [ %37, %35 ], [ %45, %44 ], [ %21, %46 ]
%51 = add nuw nsw i64 %20, 1
%52 = icmp eq i64 %51, %12
br i1 %52, label %13, label %19
53: ; preds = %4, %14, %13
ret void
}