#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*/ copy_mem(void *, void *, size_t);
int /*<<< orphan*/ free(void *);
void *malloc(size_t);
int /*<<< orphan*/ merge(void *, void *, void *, size_t, size_t, size_t,
                         int (*)(void const *, void const *));
int mergesort(void *base, size_t num, size_t size,
              int (*compar)(const void *, const void *)) {
  void *storage = malloc(size * num);
  for (size_t k = 1; k < num; k <<= 1) {
    for (size_t i = 0; i + k < num; i += 2 * k) {
      merge(base + i * size, base + i * size + k * size, storage, k,
            ((k) < (num - (i + k)) ? (k) : (num - (i + k))), size, compar);
      copy_mem(base + i * size, storage,
               (k + ((k) < (num - (i + k)) ? (k) : (num - (i + k)))) * size);
    }
  }
  free(storage);
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mergesort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x90,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
imul   -0x10(%rbp),%rdi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movq   $0x1,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    12ea <mergesort+0x1aa>
movq   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    -0x30(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    12d4 <mergesort+0x194>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
add    -0x30(%rbp),%rdx
sub    %rdx,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    120a <mergesort+0xca>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
jmp    121d <mergesort+0xdd>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
add    -0x30(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    -0x48(%rbp),%rdx
mov    -0x50(%rbp),%rsi
mov    -0x58(%rbp),%rdi
mov    -0x60(%rbp),%r8
mov    -0x18(%rbp),%r9
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,(%rsp)
call   1050 <merge@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
imul   -0x18(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x78(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x68(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rdx
add    -0x30(%rbp),%rdx
sub    %rdx,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    128f <mergesort+0x14f>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x80(%rbp)
jmp    12a2 <mergesort+0x162>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
add    -0x30(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x80(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rsi
mov    -0x78(%rbp),%rdi
mov    -0x68(%rbp),%rdx
mov    -0x80(%rbp),%rax
add    %rax,%rdx
imul   -0x18(%rbp),%rdx
call   1040 <copy_mem@plt>
mov    -0x30(%rbp),%rax
shl    $0x1,%rax
add    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
jmp    118b <mergesort+0x4b>
jmp    12d9 <mergesort+0x199>
mov    -0x30(%rbp),%rax
shl    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    1175 <mergesort+0x35>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x90,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mergesort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x58,%rsp
mov    %rcx,%r14
mov    %rdx,%rbx
mov    %rsi,%rbp
mov    %rdi,0x28(%rsp)
mov    %rdx,%rdi
imul   %rsi,%rdi
call   1060 <malloc@plt>
cmp    $0x2,%rbp
jb     1277 <mergesort+0x137>
mov    %rbp,%rcx
lea    (%rbx,%rbx,1),%rdx
mov    %rdx,0x20(%rsp)
mov    $0x1,%ebp
mov    %rcx,0x38(%rsp)
mov    %rbx,0x18(%rsp)
mov    %rax,0x10(%rsp)
mov    %r14,0x30(%rsp)
jmp    11b3 <mergesort+0x73>
nopl   0x0(%rax)
add    %rbp,%rbp
mov    %rbp,0x8(%rsp)
cmp    %rcx,0x8(%rsp)
jae    1277 <mergesort+0x137>
cmp    %rcx,%rbp
jae    11a0 <mergesort+0x60>
mov    %rbp,%rdx
imul   %rbx,%rdx
mov    %rdx,0x50(%rsp)
mov    %rbp,%rdx
add    %rbp,%rdx
mov    %rdx,0x8(%rsp)
mov    %rcx,%r13
sub    %rbp,%r13
mov    0x20(%rsp),%rdx
imul   %rbp,%rdx
mov    %rdx,0x48(%rsp)
mov    %rbp,0x40(%rsp)
mov    0x28(%rsp),%r12
nopl   (%rax)
mov    0x50(%rsp),%rax
lea    (%r12,%rax,1),%rsi
mov    0x40(%rsp),%r15
cmp    %r13,%r15
mov    %r13,%r14
cmovb  %r15,%r14
mov    0x30(%rsp),%rax
mov    %rax,(%rsp)
mov    %r12,%rdi
mov    0x10(%rsp),%rdx
mov    %r15,%rcx
mov    %r14,%r8
mov    0x18(%rsp),%rbx
mov    %rbx,%r9
call   1050 <merge@plt>
add    %r15,%r14
imul   %rbx,%r14
mov    %r12,%rdi
mov    0x10(%rsp),%rsi
mov    %r14,%rdx
call   1040 <copy_mem@plt>
mov    0x38(%rsp),%rcx
mov    0x8(%rsp),%rax
sub    %rax,%r13
add    0x48(%rsp),%r12
add    %rax,%rbp
cmp    %rcx,%rbp
jb     11f0 <mergesort+0xb0>
mov    0x8(%rsp),%rbp
mov    0x18(%rsp),%rbx
mov    0x10(%rsp),%rax
cmp    %rcx,0x8(%rsp)
jb     11b3 <mergesort+0x73>
mov    %rax,%rdi
call   1030 <free@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x58,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @mergesort(i8* %0, i64 %1, i64 %2, i32 (i8*, i8*)* %3) {
%5 = mul i64 %2, %1
%6 = tail call i8* @malloc(i64 %5)
%7 = icmp ugt i64 %1, 1
br i1 %7, label %8, label %16
8: ; preds = %4, %18
%9 = phi i64 [ %19, %18 ], [ 1, %4 ]
%10 = icmp ult i64 %9, %1
br i1 %10, label %13, label %11
11: ; preds = %8
%12 = shl i64 %9, 1
br label %18
13: ; preds = %8
%14 = mul i64 %9, %2
%15 = shl i64 %9, 1
br label %21
16: ; preds = %18, %4
%17 = tail call i32 @free(i8* %6)
ret i32 0
18: ; preds = %21, %11
%19 = phi i64 [ %12, %11 ], [ %15, %21 ]
%20 = icmp ult i64 %19, %1
br i1 %20, label %8, label %16
21: ; preds = %13, %21
%22 = phi i64 [ %9, %13 ], [ %35, %21 ]
%23 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %34, %21 ]
%24 = mul i64 %23, %2
%25 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %24
%26 = getelementptr i8, i8* %25, i64 %14
%27 = sub i64 %1, %22
%28 = icmp ult i64 %9, %27
%29 = select i1 %28, i64 %9, i64 %27
%30 = tail call i32 @merge(i8* %25, i8* %26, i8* %6, i64 %9, i64 %29, i64 %2, i32 (i8*, i8*)* %3)
%31 = add i64 %29, %9
%32 = mul i64 %31, %2
%33 = tail call i32 @copy_mem(i8* %25, i8* %6, i64 %32)
%34 = add i64 %23, %15
%35 = add i64 %34, %9
%36 = icmp ult i64 %35, %1
br i1 %36, label %21, label %18
}