void merge(int a[], int start, int n) {
  int t[n], k, i, j, lim_i, lim_j;
  i = start;
  j = start + n / 2;
  lim_i = start + n / 2;
  lim_j = start + n;
  for (k = 0; k < n; k++) {
    if (i < lim_i && j < lim_j) {
      if (a[i] <= a[j]) {
        t[k] = a[i];
        i++;
      } else {
        t[k] = a[j];
        j++;
      }
    } else if (i == lim_i) {
      t[k] = a[j];
      j++;
    } else {
      t[k] = a[i];
      i++;
    }
  }
  for (k = 0; k < n; k++) {
    a[start + k] = t[k];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1274 <merge+0x174>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x30(%rbp),%eax
jge    120d <merge+0x10d>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x34(%rbp),%eax
jge    120d <merge+0x10d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     11e9 <merge+0xe9>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1208 <merge+0x108>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1261 <merge+0x161>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x30(%rbp),%eax
jne    123d <merge+0x13d>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    125c <merge+0x15c>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1261 <merge+0x161>
jmp    1266 <merge+0x166>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1185 <merge+0x85>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    12b0 <merge+0x1b0>
mov    -0x48(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    127b <merge+0x17b>
mov    -0x18(%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   %rbx
push   %rax
mov    %edx,%r8d
mov    %edx,%edx
mov    %rsp,%r10
lea    0xf(,%rdx,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%r10
mov    %r10,%rsp
test   %r8d,%r8d
jle    11de <merge+0xce>
mov    %r8d,%r11d
shr    $0x1f,%r11d
add    %r8d,%r11d
sar    %r11d
add    %esi,%r11d
lea    (%r8,%rsi,1),%r9d
xor    %eax,%eax
mov    %esi,%ebx
mov    %r11d,%r14d
jmp    1176 <merge+0x66>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %ebx,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
mov    %ecx,(%r10,%rax,4)
add    $0x1,%ebx
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%rdx
je     11c6 <merge+0xb6>
cmp    %r11d,%ebx
jge    11a0 <merge+0x90>
cmp    %r9d,%r14d
jge    11a0 <merge+0x90>
movslq %ebx,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%r15d
movslq %r14d,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
cmp    %ecx,%r15d
jle    11c0 <merge+0xb0>
mov    %ecx,(%r10,%rax,4)
add    $0x1,%r14d
jmp    116d <merge+0x5d>
nopl   0x0(%rax)
cmp    %r11d,%ebx
jne    1160 <merge+0x50>
movslq %r14d,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
mov    %ecx,(%r10,%rax,4)
add    $0x1,%r14d
mov    %r11d,%ebx
jmp    116d <merge+0x5d>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r15d,(%r10,%rax,4)
jmp    116a <merge+0x5a>
test   %r8d,%r8d
jle    11de <merge+0xce>
movslq %esi,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rdi
shl    $0x2,%rdx
mov    %r10,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x18(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i64
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%14 = load i32, i32* %6
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %16, i8** %7
%17 = alloca i32, i64 %15
store i64 %15, i64* %8
%18 = load i32, i32* %5
store i32 %18, i32* %10
%19 = load i32, i32* %5
%20 = load i32, i32* %6
%21 = sdiv i32 %20, 2
%22 = add nsw i32 %19, %21
store i32 %22, i32* %11
%23 = load i32, i32* %5
%24 = load i32, i32* %6
%25 = sdiv i32 %24, 2
%26 = add nsw i32 %23, %25
store i32 %26, i32* %12
%27 = load i32, i32* %5
%28 = load i32, i32* %6
%29 = add nsw i32 %27, %28
store i32 %29, i32* %13
store i32 0, i32* %9
br label %30
30: ; preds = %105, %3
%31 = load i32, i32* %9
%32 = load i32, i32* %6
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %108
34: ; preds = %30
%35 = load i32, i32* %10
%36 = load i32, i32* %12
%37 = icmp slt i32 %35, %36
br i1 %37, label %38, label %77
38: ; preds = %34
%39 = load i32, i32* %11
%40 = load i32, i32* %13
%41 = icmp slt i32 %39, %40
br i1 %41, label %42, label %77
42: ; preds = %38
%43 = load i32*, i32** %4
%44 = load i32, i32* %10
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %43, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = load i32*, i32** %4
%49 = load i32, i32* %11
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = icmp sle i32 %47, %52
br i1 %53, label %54, label %65
54: ; preds = %42
%55 = load i32*, i32** %4
%56 = load i32, i32* %10
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = load i32, i32* %9
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %61
store i32 %59, i32* %62
%63 = load i32, i32* %10
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %10
br label %76
65: ; preds = %42
%66 = load i32*, i32** %4
%67 = load i32, i32* %11
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = load i32, i32* %9
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %72
store i32 %70, i32* %73
%74 = load i32, i32* %11
%75 = add nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %11
br label %76
76: ; preds = %65, %54
br label %104
77: ; preds = %38, %34
%78 = load i32, i32* %10
%79 = load i32, i32* %12
%80 = icmp eq i32 %78, %79
br i1 %80, label %81, label %92
81: ; preds = %77
%82 = load i32*, i32** %4
%83 = load i32, i32* %11
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = load i32, i32* %9
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %88
store i32 %86, i32* %89
%90 = load i32, i32* %11
%91 = add nsw i32 %90, 1
store i32 %91, i32* %11
br label %103
92: ; preds = %77
%93 = load i32*, i32** %4
%94 = load i32, i32* %10
%95 = sext i32 %94 to i64
%96 = getelementptr inbounds i32, i32* %93, i64 %95
%97 = load i32, i32* %96
%98 = load i32, i32* %9
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %99
store i32 %97, i32* %100
%101 = load i32, i32* %10
%102 = add nsw i32 %101, 1
store i32 %102, i32* %10
br label %103
103: ; preds = %92, %81
br label %104
104: ; preds = %103, %76
br label %105
105: ; preds = %104
%106 = load i32, i32* %9
%107 = add nsw i32 %106, 1
store i32 %107, i32* %9
br label %30
108: ; preds = %30
store i32 0, i32* %9
br label %109
109: ; preds = %124, %108
%110 = load i32, i32* %9
%111 = load i32, i32* %6
%112 = icmp slt i32 %110, %111
br i1 %112, label %113, label %127
113: ; preds = %109
%114 = load i32, i32* %9
%115 = sext i32 %114 to i64
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %115
%117 = load i32, i32* %116
%118 = load i32*, i32** %4
%119 = load i32, i32* %5
%120 = load i32, i32* %9
%121 = add nsw i32 %119, %120
%122 = sext i32 %121 to i64
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %118, i64 %122
store i32 %117, i32* %123
br label %124
124: ; preds = %113
%125 = load i32, i32* %9
%126 = add nsw i32 %125, 1
store i32 %126, i32* %9
br label %109
127: ; preds = %109
%128 = load i8*, i8** %7
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = zext i32 %2 to i64
%5 = alloca i32, i64 %4
%6 = bitcast i32* %5 to i8*
%7 = sdiv i32 %2, 2
%8 = add nsw i32 %7, %1
%9 = add nsw i32 %2, %1
%10 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %10, label %17, label %56
11: ; preds = %51
br i1 %10, label %12, label %56
12: ; preds = %11
%13 = sext i32 %1 to i64
%14 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %13
%15 = bitcast i32* %14 to i8*
%16 = shl nuw nsw i64 %4, 2
br label %56
17: ; preds = %3, %51
%18 = phi i64 [ %54, %51 ], [ 0, %3 ]
%19 = phi i32 [ %53, %51 ], [ %1, %3 ]
%20 = phi i32 [ %52, %51 ], [ %8, %3 ]
%21 = icmp slt i32 %19, %8
%22 = icmp slt i32 %20, %9
%23 = select i1 %21, i1 %22, i1 false
br i1 %23, label %24, label %37
24: ; preds = %17
%25 = sext i32 %19 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = sext i32 %20 to i64
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = icmp sgt i32 %27, %30
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 %18
br i1 %31, label %35, label %33
33: ; preds = %24
store i32 %27, i32* %32
%34 = add nsw i32 %19, 1
br label %51
35: ; preds = %24
store i32 %30, i32* %32
%36 = add nsw i32 %20, 1
br label %51
37: ; preds = %17
%38 = icmp eq i32 %19, %8
br i1 %38, label %39, label %45
39: ; preds = %37
%40 = sext i32 %20 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 %18
store i32 %42, i32* %43
%44 = add nsw i32 %20, 1
br label %51
45: ; preds = %37
%46 = sext i32 %19 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %5, i64 %18
store i32 %48, i32* %49
%50 = add nsw i32 %19, 1
br label %51
51: ; preds = %35, %33, %45, %39
%52 = phi i32 [ %20, %33 ], [ %36, %35 ], [ %44, %39 ], [ %20, %45 ]
%53 = phi i32 [ %34, %33 ], [ %19, %35 ], [ %8, %39 ], [ %50, %45 ]
%54 = add nuw nsw i64 %18, 1
%55 = icmp eq i64 %54, %4
br i1 %55, label %11, label %17
56: ; preds = %3, %12, %11
ret void
}