void merge(int *a, int lower, int mid, int upper, int *b) {
  int i = lower, j = mid;
  for (int k = lower; k < upper; k++)
    if ((i < mid) && ((j >= upper) || (a[i] <= a[j])))
      b[k] = a[i++];
    else
      b[k] = a[j++];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11bf <merge+0xbf>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    118c <merge+0x8c>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1167 <merge+0x67>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     118c <merge+0x8c>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11ac <merge+0xac>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11b1 <merge+0xb1>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1127 <merge+0x27>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbx
cmp    %ecx,%esi
jge    114f <merge+0x4f>
movslq %esi,%rax
movslq %ecx,%r9
mov    %edx,%r10d
jmp    1120 <merge+0x20>
add    $0x1,%esi
mov    %r11d,(%r8,%rax,4)
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r9
je     114f <merge+0x4f>
cmp    %edx,%esi
jge    1140 <merge+0x40>
movslq %esi,%rbx
mov    (%rdi,%rbx,4),%r11d
cmp    %ecx,%r10d
jge    1110 <merge+0x10>
movslq %r10d,%rbx
mov    (%rdi,%rbx,4),%ebx
cmp    %ebx,%r11d
jle    1110 <merge+0x10>
jmp    1146 <merge+0x46>
nopl   (%rax)
movslq %r10d,%rbx
mov    (%rdi,%rbx,4),%ebx
add    $0x1,%r10d
mov    %ebx,%r11d
jmp    1113 <merge+0x13>
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define void @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32* %4) {
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32* %4, i32** %10
%14 = load i32, i32* %7
store i32 %14, i32* %11
%15 = load i32, i32* %8
store i32 %15, i32* %12
%16 = load i32, i32* %7
store i32 %16, i32* %13
br label %17
17: ; preds = %64, %5
%18 = load i32, i32* %13
%19 = load i32, i32* %9
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %67
21: ; preds = %17
%22 = load i32, i32* %11
%23 = load i32, i32* %8
%24 = icmp slt i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %52
25: ; preds = %21
%26 = load i32, i32* %12
%27 = load i32, i32* %9
%28 = icmp sge i32 %26, %27
br i1 %28, label %41, label %29
29: ; preds = %25
%30 = load i32*, i32** %6
%31 = load i32, i32* %11
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = load i32*, i32** %6
%36 = load i32, i32* %12
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = icmp sle i32 %34, %39
br i1 %40, label %41, label %52
41: ; preds = %29, %25
%42 = load i32*, i32** %6
%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** %10
%49 = load i32, i32* %13
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %50
store i32 %47, i32* %51
br label %63
52: ; preds = %29, %21
%53 = load i32*, i32** %6
%54 = load i32, i32* %12
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %12
%56 = sext i32 %54 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = load i32*, i32** %10
%60 = load i32, i32* %13
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %61
store i32 %58, i32* %62
br label %63
63: ; preds = %52, %41
br label %64
64: ; preds = %63
%65 = load i32, i32* %13
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %13
br label %17
67: ; preds = %17
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32* nocapture writeonly %4) {
%6 = icmp slt i32 %1, %3
br i1 %6, label %7, label %10
7: ; preds = %5
%8 = sext i32 %1 to i64
%9 = sext i32 %3 to i64
br label %11
10: ; preds = %35, %5
ret void
11: ; preds = %7, %35
%12 = phi i64 [ %8, %7 ], [ %40, %35 ]
%13 = phi i32 [ %2, %7 ], [ %38, %35 ]
%14 = phi i32 [ %1, %7 ], [ %37, %35 ]
%15 = icmp slt i32 %14, %2
br i1 %15, label %20, label %16
16: ; preds = %11
%17 = sext i32 %13 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
br label %32
20: ; preds = %11
%21 = icmp slt i32 %13, %3
%22 = sext i32 %14 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
br i1 %21, label %25, label %30
25: ; preds = %20
%26 = sext i32 %13 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = icmp sgt i32 %24, %28
br i1 %29, label %32, label %30
30: ; preds = %20, %25
%31 = add nsw i32 %14, 1
br label %35
32: ; preds = %16, %25
%33 = phi i32 [ %19, %16 ], [ %28, %25 ]
%34 = add nsw i32 %13, 1
br label %35
35: ; preds = %30, %32
%36 = phi i32 [ %24, %30 ], [ %33, %32 ]
%37 = phi i32 [ %31, %30 ], [ %14, %32 ]
%38 = phi i32 [ %13, %30 ], [ %34, %32 ]
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %12
store i32 %36, i32* %39
%40 = add nsw i64 %12, 1
%41 = icmp eq i64 %40, %9
br i1 %41, label %10, label %11
}