#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 *merge(int *, int, int *, int);
int *merge_sort(int *array, int size) {
  if (size == 0 || size == 1) {
    return array;
  }
  int a_len = size / 2 + size % 2;
  int b_len = size / 2;
  int *a = malloc(sizeof(int) * a_len);
  int *b = malloc(sizeof(int) * b_len);
  int i;
  int j = 0;
  for (i = 0; i < a_len; i++) {
    a[i] = array[j++];
  }
  for (i = 0; i < b_len; i++) {
    b[i] = array[j++];
  }
  a = merge_sort(a, a_len);
  b = merge_sort(b, b_len);
  return merge(a, a_len, b, b_len);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
je     1153 <merge_sort+0x23>
cmpl   $0x1,-0x14(%rbp)
jne    1160 <merge_sort+0x30>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1275 <merge_sort+0x145>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    %edx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
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)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11fd <merge_sort+0xcd>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11c3 <merge_sort+0x93>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    123e <merge_sort+0x10e>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1204 <merge_sort+0xd4>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x1c(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
mov    -0x30(%rbp),%rdx
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
call   1030 <merge@plt>
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rdi,%r15
cmp    $0x2,%esi
jae    1165 <merge_sort+0x25>
mov    %r15,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %esi,%ebp
mov    %esi,%eax
shr    $0x1f,%eax
add    %esi,%eax
mov    %eax,%r14d
sar    %r14d
and    $0xfffffffe,%eax
mov    %esi,%ebx
sub    %eax,%ebx
add    %r14d,%ebx
lea    0x0(,%rbx,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r12
lea    0x0(,%r14,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,(%rsp)
test   %ebx,%ebx
jle    1212 <merge_sort+0xd2>
lea    -0x1(%rbx),%r13d
lea    0x4(,%r13,4),%rdx
mov    %r12,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
add    $0x1,%r13
cmp    $0x2,%ebp
jl     11db <merge_sort+0x9b>
lea    (%r15,%r13,4),%rsi
lea    -0x1(%r14),%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    (%rsp),%rdi
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %r12,%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    (%rsp),%rdi
mov    %r14d,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
mov    %rbp,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %rax,%rdx
mov    %r14d,%ecx
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1040 <merge@plt>
xor    %r13d,%r13d
cmp    $0x2,%ebp
jge    11c2 <merge_sort+0x82>
jmp    11db <merge_sort+0x9b>

LLVM IR (-O0):
define i32* @merge_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
%12 = load i32, i32* %5
%13 = icmp eq i32 %12, 0
br i1 %13, label %17, label %14
14: ; preds = %2
%15 = load i32, i32* %5
%16 = icmp eq i32 %15, 1
br i1 %16, label %17, label %19
17: ; preds = %14, %2
%18 = load i32*, i32** %4
store i32* %18, i32** %3
br label %86
19: ; preds = %14
%20 = load i32, i32* %5
%21 = sdiv i32 %20, 2
%22 = load i32, i32* %5
%23 = srem i32 %22, 2
%24 = add nsw i32 %21, %23
store i32 %24, i32* %6
%25 = load i32, i32* %5
%26 = sdiv i32 %25, 2
store i32 %26, i32* %7
%27 = load i32, i32* %6
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = mul i64 4, %28
%30 = trunc i64 %29 to i32
%31 = call i32* @malloc(i32 %30)
store i32* %31, i32** %8
%32 = load i32, i32* %7
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = mul i64 4, %33
%35 = trunc i64 %34 to i32
%36 = call i32* @malloc(i32 %35)
store i32* %36, i32** %9
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %10
br label %37
37: ; preds = %52, %19
%38 = load i32, i32* %10
%39 = load i32, i32* %6
%40 = icmp slt i32 %38, %39
br i1 %40, label %41, label %55
41: ; preds = %37
%42 = load i32*, i32** %4
%43 = load i32, i32* %11
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %11
%45 = sext i32 %43 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = load i32*, i32** %8
%49 = load i32, i32* %10
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %50
store i32 %47, i32* %51
br label %52
52: ; preds = %41
%53 = load i32, i32* %10
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %10
br label %37
55: ; preds = %37
store i32 0, i32* %10
br label %56
56: ; preds = %71, %55
%57 = load i32, i32* %10
%58 = load i32, i32* %7
%59 = icmp slt i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %74
60: ; preds = %56
%61 = load i32*, i32** %4
%62 = load i32, i32* %11
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %11
%64 = sext i32 %62 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = load i32*, i32** %9
%68 = load i32, i32* %10
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
store i32 %66, i32* %70
br label %71
71: ; preds = %60
%72 = load i32, i32* %10
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %10
br label %56
74: ; preds = %56
%75 = load i32*, i32** %8
%76 = load i32, i32* %6
%77 = call i32* @merge_sort(i32* %75, i32 %76)
store i32* %77, i32** %8
%78 = load i32*, i32** %9
%79 = load i32, i32* %7
%80 = call i32* @merge_sort(i32* %78, i32 %79)
store i32* %80, i32** %9
%81 = load i32*, i32** %8
%82 = load i32, i32* %6
%83 = load i32*, i32** %9
%84 = load i32, i32* %7
%85 = call i32* @merge(i32* %81, i32 %82, i32* %83, i32 %84)
store i32* %85, i32** %3
br label %86
86: ; preds = %74, %17
%87 = load i32*, i32** %3
ret i32* %87
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @merge_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = bitcast i32* %0 to i8*
%4 = icmp ult i32 %1, 2
br i1 %4, label %32, label %5
5: ; preds = %2
%6 = sdiv i32 %1, 2
%7 = srem i32 %1, 2
%8 = add nsw i32 %6, %7
%9 = shl i32 %8, 2
%10 = tail call i32* @malloc(i32 %9)
%11 = shl i32 %6, 2
%12 = tail call i32* @malloc(i32 %11)
%13 = bitcast i32* %12 to i8*
%14 = icmp sgt i32 %8, 0
br i1 %14, label %15, label %22
15: ; preds = %5
%16 = bitcast i32* %10 to i8*
%17 = add nsw i32 %8, -1
%18 = zext i32 %17 to i64
%19 = shl nuw nsw i64 %18, 2
%20 = add nuw nsw i64 %19, 4
%21 = add nuw nsw i64 %18, 1
br label %22
22: ; preds = %15, %5
%23 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %21, %15 ]
%24 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %24, label %25, label %34
25: ; preds = %22
%26 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %23
%27 = bitcast i32* %26 to i8*
%28 = add nsw i32 %6, -1
%29 = zext i32 %28 to i64
%30 = shl nuw nsw i64 %29, 2
%31 = add nuw nsw i64 %30, 4
br label %34
32: ; preds = %2, %34
%33 = phi i32* [ %37, %34 ], [ %0, %2 ]
ret i32* %33
34: ; preds = %25, %22
%35 = tail call i32* @merge_sort(i32* %10, i32 %8)
%36 = tail call i32* @merge_sort(i32* %12, i32 %6)
%37 = tail call i32* @merge(i32* %35, i32 %8, i32* %36, i32 %6)
br label %32
}