#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);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
void merge_sort(int *A, int start, int end) {
  if (start >= end) {
    return;
  }
  int mid = (start + end) / 2;
  int lsize = mid - start + 1;
  int rsize = end - mid;
  merge_sort(A, start, mid);
  merge_sort(A, mid + 1, end);
  int *left = malloc(lsize * sizeof(int));
  int *right = malloc(rsize * sizeof(int));
  memcpy(&left[0], &A[start], lsize * sizeof(int));
  memcpy(&right[0], &A[mid + 1], rsize * sizeof(int));
  int i, j, pos;
  i = j = 0;
  pos = start;
  while (pos <= end) {
    if ((i < lsize && left[i] <= right[j]) || (j == rsize)) {
      A[pos] = left[i];
      ++i;
    } else {
      A[pos] = right[j];
      ++j;
    }
    ++pos;
  }
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jl     1153 <merge_sort+0x23>
jmp    12b2 <merge_sort+0x182>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x14(%rbp),%edx
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
call   1050 <merge_sort@plt>
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movslq -0x1c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
movslq -0x1c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     12ad <merge_sort+0x17d>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1250 <merge_sort+0x120>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movslq -0x38(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    125c <merge_sort+0x12c>
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jne    1280 <merge_sort+0x150>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    129f <merge_sort+0x16f>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    121c <merge_sort+0xec>
jmp    12b2 <merge_sort+0x182>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
cmp    %edx,%esi
jge    124f <merge_sort+0x11f>
mov    %edx,%r12d
lea    (%r12,%rsi,1),%eax
mov    %eax,%ebx
shr    $0x1f,%ebx
add    %eax,%ebx
sar    %ebx
mov    %rbx,0x20(%rsp)
mov    %ebx,%ebp
sub    %esi,%ebp
mov    %edx,%r13d
sub    %ebx,%r13d
mov    %rdi,%r14
mov    %rdi,0x10(%rsp)
mov    %rsi,0x18(%rsp)
mov    %ebx,%edx
call   1050 <merge_sort@plt>
lea    0x1(%rbx),%esi
mov    %r14,%rdi
mov    %r12d,%edx
call   1050 <merge_sort@plt>
lea    0x4(,%rbp,4),%edi
mov    %edi,0xc(%rsp)
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,%r14
lea    0x0(,%r13,4),%edi
mov    %edi,0x8(%rsp)
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
movslq 0x18(%rsp),%rax
mov    0x10(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%rax,4),%rbx
mov    %r14,%rdi
mov    %rbx,%rsi
mov    0xc(%rsp),%edx
call   1030 <memcpy@plt>
movslq 0x20(%rsp),%rax
mov    0x10(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%rax,4),%rsi
add    $0x4,%rsi
mov    %r15,%rdi
mov    0x8(%rsp),%edx
call   1030 <memcpy@plt>
sub    0x18(%rsp),%r12d
add    $0x1,%r12d
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
jmp    1216 <merge_sort+0xe6>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %ecx,%rsi
mov    (%r15,%rsi,4),%edi
mov    %edi,(%rbx,%rax,4)
add    $0x1,%ecx
add    $0x1,%rax
cmp    %eax,%r12d
je     124f <merge_sort+0x11f>
cmp    %ebp,%edx
jle    1230 <merge_sort+0x100>
cmp    %r13d,%ecx
jne    1200 <merge_sort+0xd0>
movslq %edx,%rsi
mov    (%r14,%rsi,4),%esi
jmp    1247 <merge_sort+0x117>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %edx,%rsi
mov    (%r14,%rsi,4),%esi
movslq %ecx,%rdi
mov    (%r15,%rdi,4),%edi
cmp    %edi,%esi
jle    1247 <merge_sort+0x117>
cmp    %r13d,%ecx
jne    1207 <merge_sort+0xd7>
mov    %esi,(%rbx,%rax,4)
add    $0x1,%edx
jmp    120d <merge_sort+0xdd>
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @merge_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%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
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%15 = load i32, i32* %5
%16 = load i32, i32* %6
%17 = icmp sge i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %19
18: ; preds = %3
br label %124
19: ; preds = %3
%20 = load i32, i32* %5
%21 = load i32, i32* %6
%22 = add nsw i32 %20, %21
%23 = sdiv i32 %22, 2
store i32 %23, i32* %7
%24 = load i32, i32* %7
%25 = load i32, i32* %5
%26 = sub nsw i32 %24, %25
%27 = add nsw i32 %26, 1
store i32 %27, i32* %8
%28 = load i32, i32* %6
%29 = load i32, i32* %7
%30 = sub nsw i32 %28, %29
store i32 %30, i32* %9
%31 = load i32*, i32** %4
%32 = load i32, i32* %5
%33 = load i32, i32* %7
%34 = load i32*, i32** %4
%35 = load i32, i32* %7
%36 = add nsw i32 %35, 1
%37 = load i32, i32* %6
%38 = load i32, i32* %8
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = mul i64 %39, 4
%41 = trunc i64 %40 to i32
%42 = call i32* @malloc(i32 %41)
store i32* %42, i32** %10
%43 = load i32, i32* %9
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = mul i64 %44, 4
%46 = trunc i64 %45 to i32
%47 = call i32* @malloc(i32 %46)
store i32* %47, i32** %11
%48 = load i32*, i32** %10
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 0
%50 = load i32*, i32** %4
%51 = load i32, i32* %5
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
%54 = load i32, i32* %8
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = mul i64 %55, 4
%57 = trunc i64 %56 to i32
%58 = call i32 @memcpy(i32* %49, i32* %53, i32 %57)
%59 = load i32*, i32** %11
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 0
%61 = load i32*, i32** %4
%62 = load i32, i32* %7
%63 = add nsw i32 %62, 1
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %64
%66 = load i32, i32* %9
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = mul i64 %67, 4
%69 = trunc i64 %68 to i32
%70 = call i32 @memcpy(i32* %60, i32* %65, i32 %69)
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %12
%71 = load i32, i32* %5
store i32 %71, i32* %14
br label %72
72: ; preds = %120, %19
%73 = load i32, i32* %14
%74 = load i32, i32* %6
%75 = icmp sle i32 %73, %74
br i1 %75, label %76, label %123
76: ; preds = %72
%77 = load i32, i32* %12
%78 = load i32, i32* %8
%79 = icmp slt i32 %77, %78
br i1 %79, label %80, label %92
80: ; preds = %76
%81 = load i32*, i32** %10
%82 = load i32, i32* %12
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = load i32*, i32** %11
%87 = load i32, i32* %13
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = icmp sle i32 %85, %90
br i1 %91, label %96, label %92
92: ; preds = %80, %76
%93 = load i32, i32* %13
%94 = load i32, i32* %9
%95 = icmp eq i32 %93, %94
br i1 %95, label %96, label %108
96: ; preds = %92, %80
%97 = load i32*, i32** %10
%98 = load i32, i32* %12
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %97, i64 %99
%101 = load i32, i32* %100
%102 = load i32*, i32** %4
%103 = load i32, i32* %14
%104 = sext i32 %103 to i64
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 %104
store i32 %101, i32* %105
%106 = load i32, i32* %12
%107 = add nsw i32 %106, 1
store i32 %107, i32* %12
br label %120
108: ; preds = %92
%109 = load i32*, i32** %11
%110 = load i32, i32* %13
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %109, i64 %111
%113 = load i32, i32* %112
%114 = load i32*, i32** %4
%115 = load i32, i32* %14
%116 = sext i32 %115 to i64
%117 = getelementptr inbounds i32, i32* %114, i64 %116
store i32 %113, i32* %117
%118 = load i32, i32* %13
%119 = add nsw i32 %118, 1
store i32 %119, i32* %13
br label %120
120: ; preds = %108, %96
%121 = load i32, i32* %14
%122 = add nsw i32 %121, 1
store i32 %122, i32* %14
br label %72
123: ; preds = %72
br label %124
124: ; preds = %123, %18
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %4, label %5, label %62
5: ; preds = %3
%6 = add nsw i32 %2, %1
%7 = sdiv i32 %6, 2
%8 = sub nsw i32 %7, %1
%9 = sub nsw i32 %2, %7
tail call void @merge_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %7)
%10 = add nsw i32 %7, 1
tail call void @merge_sort(i32* %0, i32 %10, i32 %2)
%11 = shl i32 %8, 2
%12 = add i32 %11, 4
%13 = tail call i32* @malloc(i32 %12)
%14 = shl i32 %9, 2
%15 = tail call i32* @malloc(i32 %14)
%16 = sext i32 %1 to i64
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %16
%18 = tail call i32 @memcpy(i32* %13, i32* %17, i32 %12)
%19 = sext i32 %10 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
%21 = tail call i32 @memcpy(i32* %15, i32* %20, i32 %14)
%22 = add i32 %2, 1
br label %23
23: ; preds = %5, %56
%24 = phi i64 [ %16, %5 ], [ %59, %56 ]
%25 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %58, %56 ]
%26 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %57, %56 ]
%27 = icmp sgt i32 %26, %8
br i1 %27, label %38, label %28
28: ; preds = %23
%29 = sext i32 %26 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = sext i32 %25 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = icmp sle i32 %31, %34
%36 = icmp eq i32 %25, %9
%37 = select i1 %35, i1 true, i1 %36
br i1 %37, label %48, label %52
38: ; preds = %23
%39 = icmp eq i32 %25, %9
br i1 %39, label %40, label %44
40: ; preds = %38
%41 = sext i32 %26 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
br label %48
44: ; preds = %38
%45 = sext i32 %25 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
br label %52
48: ; preds = %40, %28
%49 = phi i32 [ %43, %40 ], [ %31, %28 ]
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %24
store i32 %49, i32* %50
%51 = add nsw i32 %26, 1
br label %56
52: ; preds = %44, %28
%53 = phi i32 [ %47, %44 ], [ %34, %28 ]
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %24
store i32 %53, i32* %54
%55 = add nsw i32 %25, 1
br label %56
56: ; preds = %52, %48
%57 = phi i32 [ %51, %48 ], [ %26, %52 ]
%58 = phi i32 [ %25, %48 ], [ %55, %52 ]
%59 = add nsw i64 %24, 1
%60 = trunc i64 %59 to i32
%61 = icmp eq i32 %22, %60
br i1 %61, label %62, label %23
62: ; preds = %56, %3
ret void
}