#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 */
scalar_t__ merge(int *, int, int, int);
unsigned long long mergesort(int *a, int start, int end) {
  if (start >= end)
    return 0;
  unsigned long long swaps = 0;
  int middle = (start + end) / 2;
  swaps += mergesort(a, start, middle);
  swaps += mergesort(a, middle + 1, end);
  swaps += merge(a, start, middle, end);
  return swaps;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mergesort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     114b <mergesort+0x2b>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    11b7 <mergesort+0x97>
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x24(%rbp),%edx
call   1040 <mergesort@plt>
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x24(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
call   1040 <mergesort@plt>
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
call   1030 <merge@plt>
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mergesort>:
cmp    %edx,%esi
jge    1185 <mergesort+0x65>
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %edx,%r14d
mov    %esi,%r12d
mov    %rdi,%r15
lea    (%r14,%r12,1),%eax
mov    %eax,%ebx
shr    $0x1f,%ebx
add    %eax,%ebx
sar    %ebx
mov    %ebx,%edx
call   1040 <mergesort@plt>
mov    %rax,%r13
lea    0x1(%rbx),%esi
mov    %r15,%rdi
mov    %r14d,%edx
call   1040 <mergesort@plt>
mov    %rax,%rbp
add    %r13,%rbp
mov    %r15,%rdi
mov    %r12d,%esi
mov    %ebx,%edx
mov    %r14d,%ecx
call   1030 <merge@plt>
add    %rbp,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
xor    %eax,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @mergesort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i64
%9 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%10 = load i32, i32* %6
%11 = load i32, i32* %7
%12 = icmp sge i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %14
13: ; preds = %3
store i64 0, i64* %4
br label %40
14: ; preds = %3
store i64 0, i64* %8
%15 = load i32, i32* %6
%16 = load i32, i32* %7
%17 = add nsw i32 %15, %16
%18 = sdiv i32 %17, 2
store i32 %18, i32* %9
%19 = load i32*, i32** %5
%20 = load i32, i32* %6
%21 = load i32, i32* %9
%22 = call i64 @mergesort(i32* %19, i32 %20, i32 %21)
%23 = load i64, i64* %8
%24 = add i64 %23, %22
store i64 %24, i64* %8
%25 = load i32*, i32** %5
%26 = load i32, i32* %9
%27 = add nsw i32 %26, 1
%28 = load i32, i32* %7
%29 = call i64 @mergesort(i32* %25, i32 %27, i32 %28)
%30 = load i64, i64* %8
%31 = add i64 %30, %29
store i64 %31, i64* %8
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32, i32* %6
%34 = load i32, i32* %9
%35 = load i32, i32* %7
%36 = call i64 @merge(i32* %32, i32 %33, i32 %34, i32 %35)
%37 = load i64, i64* %8
%38 = add i64 %37, %36
store i64 %38, i64* %8
%39 = load i64, i64* %8
store i64 %39, i64* %4
br label %40
40: ; preds = %14, %13
%41 = load i64, i64* %4
ret i64 %41
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @mergesort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %4, label %7, label %5
5: ; preds = %3, %7
%6 = phi i64 [ %15, %7 ], [ 0, %3 ]
ret i64 %6
7: ; preds = %3
%8 = add nsw i32 %2, %1
%9 = sdiv i32 %8, 2
%10 = tail call i64 @mergesort(i32* %0, i32 %1, i32 %9)
%11 = add nsw i32 %9, 1
%12 = tail call i64 @mergesort(i32* %0, i32 %11, i32 %2)
%13 = add i64 %12, %10
%14 = tail call i64 @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %9, i32 %2)
%15 = add i64 %13, %14
br label %5
}