void merge(int *arr, int low, int m, int high) {
  int a[m - low];
  int b[high - m];
  int i, j = 0;
  for (i = low; i < m; i++) {
    a[j++] = arr[i];
  }
  j = 0;
  for (i = m; i <= high; i++) {
    a[j++] = arr[i];
  }
  int p = low, q = m;
  j = low;
  while (p < m && q <= high) {
    if (a[p] < b[q]) {
      arr[j++] = a[p++];
    } else {
      arr[j++] = b[q++];
    }
  }
  while (p < m) {
    arr[j++] = a[p++];
  }
  while (q <= high) {
    arr[j++] = b[q++];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x50(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11ad <merge+0xad>
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x34(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1173 <merge+0x73>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     11f4 <merge+0xf4>
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x34(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11ba <merge+0xba>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x51(%rbp)
jge    1223 <merge+0x123>
mov    -0x40(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x51(%rbp)
mov    -0x51(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1233 <merge+0x133>
jmp    12ad <merge+0x1ad>
mov    -0x48(%rbp),%rcx
mov    -0x50(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rdx
mov    (%rax,%rdx,4),%eax
movslq -0x40(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    127e <merge+0x17e>
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12a8 <merge+0x1a8>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x40(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1206 <merge+0x106>
jmp    12b2 <merge+0x1b2>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    12ed <merge+0x1ed>
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12b2 <merge+0x1b2>
jmp    12f2 <merge+0x1f2>
mov    -0x40(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     132d <merge+0x22d>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x40(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12f2 <merge+0x1f2>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%r13d
mov    %edx,%eax
sub    %esi,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r12
sub    %rax,%r12
mov    %r12,%rsp
mov    %ecx,%edx
sub    %r15d,%edx
lea    0xf(,%rdx,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r14
sub    %rax,%r14
mov    %r14,%rsp
movslq %esi,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
cmp    %esi,%r15d
mov    %rdi,-0x38(%rbp)
jg     1179 <merge+0x69>
cmp    %r15d,%ecx
jge    11ab <merge+0x9b>
cmp    %r13d,%r15d
jg     11cf <merge+0xbf>
jmp    122c <merge+0x11c>
mov    -0x30(%rbp),%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rsi
not    %eax
add    %r15d,%eax
mov    %rdx,-0x40(%rbp)
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r12,%rdi
mov    %ecx,%ebx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rdx
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    %ebx,%ecx
cmp    %r15d,%ecx
jl     116f <merge+0x5f>
movslq %r15d,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rsi
lea    0x4(,%rdx,4),%rdx
mov    %r12,%rdi
mov    %ecx,%ebx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    %ebx,%ecx
cmp    %r13d,%r15d
jle    122c <merge+0x11c>
cmp    %r15d,%ecx
jl     122c <merge+0x11c>
mov    %rdi,%r10
mov    -0x30(%rbp),%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%r9
mov    %r15d,%edx
mov    %r13d,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
cltq
mov    (%r12,%rax,4),%r8d
movslq %edx,%rsi
mov    (%r14,%rsi,4),%edi
xor    %esi,%esi
xor    %ebx,%ebx
cmp    %edi,%r8d
setge  %r11b
setl   %bl
cmovl  %r8d,%edi
add    %ebx,%eax
mov    %edi,(%r9)
add    $0x1,%r13d
cmp    %r15d,%eax
jge    1232 <merge+0x122>
mov    %r11b,%sil
add    %esi,%edx
add    $0x4,%r9
cmp    %ecx,%edx
jle    11f0 <merge+0xe0>
jmp    1232 <merge+0x122>
mov    %rdi,%r10
mov    %r13d,%eax
cmp    %r15d,%eax
jge    1257 <merge+0x147>
movslq %r13d,%rcx
lea    (%r10,%rcx,4),%rdi
movslq %eax,%rcx
lea    (%r12,%rcx,4),%rsi
not    %eax
add    %r15d,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x28(%rbp),%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 i8*
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%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* %7
%17 = load i32, i32* %6
%18 = sub nsw i32 %16, %17
%19 = zext i32 %18 to i64
%20 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %20, i8** %9
%21 = alloca i32, i64 %19
store i64 %19, i64* %10
%22 = load i32, i32* %8
%23 = load i32, i32* %7
%24 = sub nsw i32 %22, %23
%25 = zext i32 %24 to i64
%26 = alloca i32, i64 %25
store i64 %25, i64* %11
store i32 0, i32* %13
%27 = load i32, i32* %6
store i32 %27, i32* %12
br label %28
28: ; preds = %42, %4
%29 = load i32, i32* %12
%30 = load i32, i32* %7
%31 = icmp slt i32 %29, %30
br i1 %31, label %32, label %45
32: ; preds = %28
%33 = load i32*, i32** %5
%34 = load i32, i32* %12
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = load i32, i32* %13
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %13
%40 = sext i32 %38 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %40
store i32 %37, i32* %41
br label %42
42: ; preds = %32
%43 = load i32, i32* %12
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %12
br label %28
45: ; preds = %28
store i32 0, i32* %13
%46 = load i32, i32* %7
store i32 %46, i32* %12
br label %47
47: ; preds = %61, %45
%48 = load i32, i32* %12
%49 = load i32, i32* %8
%50 = icmp sle i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %64
51: ; preds = %47
%52 = load i32*, i32** %5
%53 = load i32, i32* %12
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %52, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = load i32, i32* %13
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %13
%59 = sext i32 %57 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %59
store i32 %56, i32* %60
br label %61
61: ; preds = %51
%62 = load i32, i32* %12
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %12
br label %47
64: ; preds = %47
%65 = load i32, i32* %6
store i32 %65, i32* %14
%66 = load i32, i32* %7
store i32 %66, i32* %15
%67 = load i32, i32* %6
store i32 %67, i32* %13
br label %68
68: ; preds = %110, %64
%69 = load i32, i32* %14
%70 = load i32, i32* %7
%71 = icmp slt i32 %69, %70
br i1 %71, label %72, label %76
72: ; preds = %68
%73 = load i32, i32* %15
%74 = load i32, i32* %8
%75 = icmp sle i32 %73, %74
br label %76
76: ; preds = %72, %68
%77 = phi i1 [ false, %68 ], [ %75, %72 ]
br i1 %77, label %78, label %111
78: ; preds = %76
%79 = load i32, i32* %14
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = load i32, i32* %15
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = icmp slt i32 %82, %86
br i1 %87, label %88, label %99
88: ; preds = %78
%89 = load i32, i32* %14
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %14
%91 = sext i32 %89 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %91
%93 = load i32, i32* %92
%94 = load i32*, i32** %5
%95 = load i32, i32* %13
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %13
%97 = sext i32 %95 to i64
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %97
store i32 %93, i32* %98
br label %110
99: ; preds = %78
%100 = load i32, i32* %15
%101 = add nsw i32 %100, 1
store i32 %101, i32* %15
%102 = sext i32 %100 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = load i32*, i32** %5
%106 = load i32, i32* %13
%107 = add nsw i32 %106, 1
store i32 %107, i32* %13
%108 = sext i32 %106 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 %108
store i32 %104, i32* %109
br label %110
110: ; preds = %99, %88
br label %68
111: ; preds = %76
br label %112
112: ; preds = %116, %111
%113 = load i32, i32* %14
%114 = load i32, i32* %7
%115 = icmp slt i32 %113, %114
br i1 %115, label %116, label %127
116: ; preds = %112
%117 = load i32, i32* %14
%118 = add nsw i32 %117, 1
store i32 %118, i32* %14
%119 = sext i32 %117 to i64
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %119
%121 = load i32, i32* %120
%122 = load i32*, i32** %5
%123 = load i32, i32* %13
%124 = add nsw i32 %123, 1
store i32 %124, i32* %13
%125 = sext i32 %123 to i64
%126 = getelementptr inbounds i32, i32* %122, i64 %125
store i32 %121, i32* %126
br label %112
127: ; preds = %112
br label %128
128: ; preds = %132, %127
%129 = load i32, i32* %15
%130 = load i32, i32* %8
%131 = icmp sle i32 %129, %130
br i1 %131, label %132, label %143
132: ; preds = %128
%133 = load i32, i32* %15
%134 = add nsw i32 %133, 1
store i32 %134, i32* %15
%135 = sext i32 %133 to i64
%136 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %135
%137 = load i32, i32* %136
%138 = load i32*, i32** %5
%139 = load i32, i32* %13
%140 = add nsw i32 %139, 1
store i32 %140, i32* %13
%141 = sext i32 %139 to i64
%142 = getelementptr inbounds i32, i32* %138, i64 %141
store i32 %137, i32* %142
br label %128
143: ; preds = %128
%144 = load i8*, i8** %9
ret void
}

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