#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 /*<<< orphan*/ free(int *);
int *malloc(size_t);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
int /*<<< orphan*/ print_array(int *, int);
int *shifted_array(int *, int);
void merge_two_arrays(int a1[], size_t l1, int a2[], size_t l2, int array[]) {
  int *compound = malloc((l1 + l2) * sizeof(*a1));
  int *left = malloc(l1 * sizeof(*a1));
  int *right = malloc(l2 * sizeof(*a2));
  memcpy(left, a1, l1 * sizeof(*a1));
  memcpy(right, a2, l2 * sizeof(*a2));
  int cnt = (int)(l1 + l2);
  for (int i = 0; i < cnt; i++) {
    if (l1 == 0) {
      compound[i] = right[0];
      int *new_right = shifted_array(right, (int)l2);
      free(right);
      right = new_right;
      l2--;
      print_array(compound, cnt);
    } else if (l2 == 0) {
      compound[i] = left[0];
      int *new_left = shifted_array(left, (int)l1);
      free(left);
      left = new_left;
      l1--;
    } else {
      if (left[0] < right[0]) {
        compound[i] = left[0];
        int *new_left = shifted_array(left, (int)l1);
        free(left);
        left = new_left;
        l1--;
        print_array(compound, cnt);
      } else {
        compound[i] = right[0];
        int *new_right = shifted_array(right, (int)l2);
        free(right);
        right = new_right;
        l2--;
        print_array(compound, cnt);
      }
    }
  }
  memcpy(array, compound, cnt * sizeof(*compound));
  free(compound);
  free(left);
  free(right);
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge_two_arrays>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
add    -0x20(%rbp),%rdi
shl    $0x2,%rdi
call   1070 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
shl    $0x2,%rdi
call   1070 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
shl    $0x2,%rdi
call   1070 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x10(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1060 <memcpy@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1060 <memcpy@plt>
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    -0x20(%rbp),%rax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
movl   $0x0,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    -0x44(%rbp),%eax
jge    136b <merge_two_arrays+0x21b>
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jne    124c <merge_two_arrays+0xfc>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %eax,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x44(%rbp),%esi
call   1040 <print_array@plt>
jmp    1358 <merge_two_arrays+0x208>
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    129d <merge_two_arrays+0x14d>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %eax,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rax,-0x58(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1353 <merge_two_arrays+0x203>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
cmp    (%rcx),%eax
jge    1301 <merge_two_arrays+0x1b1>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %eax,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rax,-0x60(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x44(%rbp),%esi
call   1040 <print_array@plt>
jmp    134e <merge_two_arrays+0x1fe>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %eax,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rax,-0x68(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x44(%rbp),%esi
call   1040 <print_array@plt>
jmp    1353 <merge_two_arrays+0x203>
jmp    1358 <merge_two_arrays+0x208>
jmp    135d <merge_two_arrays+0x20d>
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    11e3 <merge_two_arrays+0x93>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x30(%rbp),%rsi
movslq -0x44(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1060 <memcpy@plt>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x70,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge_two_arrays>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x38,%rsp
mov    %r8,0x30(%rsp)
mov    %rcx,%r13
mov    %rdx,0x18(%rsp)
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,0x20(%rsp)
lea    (%rcx,%rsi,1),%rbx
lea    0x0(,%rbx,4),%rdi
call   1070 <malloc@plt>
mov    %rax,0x8(%rsp)
lea    0x0(,%r14,4),%r12
mov    %r12,%rdi
call   1070 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
lea    0x0(,%r13,4),%rdi
mov    %rdi,0x28(%rsp)
call   1070 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
mov    %rbp,%rdi
mov    0x20(%rsp),%rsi
mov    %r12d,%edx
call   1060 <memcpy@plt>
mov    %r15,%rdi
mov    0x18(%rsp),%rsi
mov    0x28(%rsp),%rdx
call   1060 <memcpy@plt>
test   %ebx,%ebx
mov    %rbx,0x10(%rsp)
jle    1300 <merge_two_arrays+0x1b0>
mov    %ebx,%eax
mov    %rax,0x20(%rsp)
xor    %r12d,%r12d
jmp    123e <merge_two_arrays+0xee>
nopl   0x0(%rax)
mov    (%r15),%eax
mov    0x8(%rsp),%rbx
mov    %eax,(%rbx,%r12,4)
mov    %r15,%rdi
mov    %r13d,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rbp,%r14
mov    %rax,%rbp
mov    %r15,%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0xffffffffffffffff,%r13
mov    %rbx,%rdi
mov    0x10(%rsp),%rsi
call   1040 <print_array@plt>
mov    %rbp,%r15
mov    %r14,%rbp
xor    %r14d,%r14d
add    $0x1,%r12
cmp    %r12,0x20(%rsp)
je     1300 <merge_two_arrays+0x1b0>
test   %r14,%r14
je     11f0 <merge_two_arrays+0xa0>
mov    0x0(%rbp),%eax
test   %r13,%r13
je     1290 <merge_two_arrays+0x140>
mov    (%r15),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    12be <merge_two_arrays+0x16e>
mov    0x8(%rsp),%rbx
mov    %eax,(%rbx,%r12,4)
mov    %rbp,%rdi
mov    %r14d,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rbp,%rdi
mov    %rax,%rbp
call   1030 <free@plt>
add    $0xffffffffffffffff,%r14
mov    %rbx,%rdi
mov    0x10(%rsp),%rsi
call   1040 <print_array@plt>
jmp    122f <merge_two_arrays+0xdf>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    0x8(%rsp),%rcx
mov    %eax,(%rcx,%r12,4)
mov    %rbp,%rdi
mov    %r14d,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rax,%rbx
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0xffffffffffffffff,%r14
mov    %rbx,%rbp
xor    %r13d,%r13d
jmp    122f <merge_two_arrays+0xdf>
mov    0x8(%rsp),%rbx
mov    %ecx,(%rbx,%r12,4)
mov    %r15,%rdi
mov    %r13d,%esi
call   1050 <shifted_array@plt>
mov    %rbp,0x18(%rsp)
mov    %rax,%rbp
mov    %r15,%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0xffffffffffffffff,%r13
mov    %rbx,%rdi
mov    0x10(%rsp),%rsi
call   1040 <print_array@plt>
mov    %rbp,%r15
mov    0x18(%rsp),%rbp
jmp    122f <merge_two_arrays+0xdf>
mov    0x10(%rsp),%rax
lea    0x0(,%rax,4),%edx
mov    0x30(%rsp),%rdi
mov    0x8(%rsp),%rbx
mov    %rbx,%rsi
call   1060 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r15,%rdi
add    $0x38,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @merge_two_arrays(i32* %0, i64 %1, i32* %2, i64 %3, i32* %4) {
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i64
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32*
%13 = alloca i32*
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32*
%17 = alloca i32*
%18 = alloca i32*
%19 = alloca i32*
store i32* %0, i32** %6
store i64 %1, i64* %7
store i32* %2, i32** %8
store i64 %3, i64* %9
store i32* %4, i32** %10
%20 = load i64, i64* %7
%21 = load i64, i64* %9
%22 = add i64 %20, %21
%23 = mul i64 %22, 4
%24 = call i32* @malloc(i64 %23)
store i32* %24, i32** %11
%25 = load i64, i64* %7
%26 = mul i64 %25, 4
%27 = call i32* @malloc(i64 %26)
store i32* %27, i32** %12
%28 = load i64, i64* %9
%29 = mul i64 %28, 4
%30 = call i32* @malloc(i64 %29)
store i32* %30, i32** %13
%31 = load i32*, i32** %12
%32 = load i32*, i32** %6
%33 = load i64, i64* %7
%34 = mul i64 %33, 4
%35 = trunc i64 %34 to i32
%36 = call i32 @memcpy(i32* %31, i32* %32, i32 %35)
%37 = load i32*, i32** %13
%38 = load i32*, i32** %8
%39 = load i64, i64* %9
%40 = mul i64 %39, 4
%41 = trunc i64 %40 to i32
%42 = call i32 @memcpy(i32* %37, i32* %38, i32 %41)
%43 = load i64, i64* %7
%44 = load i64, i64* %9
%45 = add i64 %43, %44
%46 = trunc i64 %45 to i32
store i32 %46, i32* %14
store i32 0, i32* %15
br label %47
47: ; preds = %145, %5
%48 = load i32, i32* %15
%49 = load i32, i32* %14
%50 = icmp slt i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %148
51: ; preds = %47
%52 = load i64, i64* %7
%53 = icmp eq i64 %52, 0
br i1 %53, label %54, label %74
54: ; preds = %51
%55 = load i32*, i32** %13
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 0
%57 = load i32, i32* %56
%58 = load i32*, i32** %11
%59 = load i32, i32* %15
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %58, i64 %60
store i32 %57, i32* %61
%62 = load i32*, i32** %13
%63 = load i64, i64* %9
%64 = trunc i64 %63 to i32
%65 = call i32* @shifted_array(i32* %62, i32 %64)
store i32* %65, i32** %16
%66 = load i32*, i32** %13
%67 = call i32 @free(i32* %66)
%68 = load i32*, i32** %16
store i32* %68, i32** %13
%69 = load i64, i64* %9
%70 = add i64 %69, -1
store i64 %70, i64* %9
%71 = load i32*, i32** %11
%72 = load i32, i32* %14
%73 = call i32 @print_array(i32* %71, i32 %72)
br label %144
74: ; preds = %51
%75 = load i64, i64* %9
%76 = icmp eq i64 %75, 0
br i1 %76, label %77, label %94
77: ; preds = %74
%78 = load i32*, i32** %12
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 0
%80 = load i32, i32* %79
%81 = load i32*, i32** %11
%82 = load i32, i32* %15
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %83
store i32 %80, i32* %84
%85 = load i32*, i32** %12
%86 = load i64, i64* %7
%87 = trunc i64 %86 to i32
%88 = call i32* @shifted_array(i32* %85, i32 %87)
store i32* %88, i32** %17
%89 = load i32*, i32** %12
%90 = call i32 @free(i32* %89)
%91 = load i32*, i32** %17
store i32* %91, i32** %12
%92 = load i64, i64* %7
%93 = add i64 %92, -1
store i64 %93, i64* %7
br label %143
94: ; preds = %74
%95 = load i32*, i32** %12
%96 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 0
%97 = load i32, i32* %96
%98 = load i32*, i32** %13
%99 = getelementptr inbounds i32, i32* %98, i64 0
%100 = load i32, i32* %99
%101 = icmp slt i32 %97, %100
br i1 %101, label %102, label %122
102: ; preds = %94
%103 = load i32*, i32** %12
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %103, i64 0
%105 = load i32, i32* %104
%106 = load i32*, i32** %11
%107 = load i32, i32* %15
%108 = sext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %106, i64 %108
store i32 %105, i32* %109
%110 = load i32*, i32** %12
%111 = load i64, i64* %7
%112 = trunc i64 %111 to i32
%113 = call i32* @shifted_array(i32* %110, i32 %112)
store i32* %113, i32** %18
%114 = load i32*, i32** %12
%115 = call i32 @free(i32* %114)
%116 = load i32*, i32** %18
store i32* %116, i32** %12
%117 = load i64, i64* %7
%118 = add i64 %117, -1
store i64 %118, i64* %7
%119 = load i32*, i32** %11
%120 = load i32, i32* %14
%121 = call i32 @print_array(i32* %119, i32 %120)
br label %142
122: ; preds = %94
%123 = load i32*, i32** %13
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %123, i64 0
%125 = load i32, i32* %124
%126 = load i32*, i32** %11
%127 = load i32, i32* %15
%128 = sext i32 %127 to i64
%129 = getelementptr inbounds i32, i32* %126, i64 %128
store i32 %125, i32* %129
%130 = load i32*, i32** %13
%131 = load i64, i64* %9
%132 = trunc i64 %131 to i32
%133 = call i32* @shifted_array(i32* %130, i32 %132)
store i32* %133, i32** %19
%134 = load i32*, i32** %13
%135 = call i32 @free(i32* %134)
%136 = load i32*, i32** %19
store i32* %136, i32** %13
%137 = load i64, i64* %9
%138 = add i64 %137, -1
store i64 %138, i64* %9
%139 = load i32*, i32** %11
%140 = load i32, i32* %14
%141 = call i32 @print_array(i32* %139, i32 %140)
br label %142
142: ; preds = %122, %102
br label %143
143: ; preds = %142, %77
br label %144
144: ; preds = %143, %54
br label %145
145: ; preds = %144
%146 = load i32, i32* %15
%147 = add nsw i32 %146, 1
store i32 %147, i32* %15
br label %47
148: ; preds = %47
%149 = load i32*, i32** %10
%150 = load i32*, i32** %11
%151 = load i32, i32* %14
%152 = sext i32 %151 to i64
%153 = mul i64 %152, 4
%154 = trunc i64 %153 to i32
%155 = call i32 @memcpy(i32* %149, i32* %150, i32 %154)
%156 = load i32*, i32** %11
%157 = call i32 @free(i32* %156)
%158 = load i32*, i32** %12
%159 = call i32 @free(i32* %158)
%160 = load i32*, i32** %13
%161 = call i32 @free(i32* %160)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge_two_arrays(i32* %0, i64 %1, i32* %2, i64 %3, i32* %4) {
%6 = add i64 %3, %1
%7 = shl i64 %6, 2
%8 = tail call i32* @malloc(i64 %7)
%9 = shl i64 %1, 2
%10 = tail call i32* @malloc(i64 %9)
%11 = shl i64 %3, 2
%12 = tail call i32* @malloc(i64 %11)
%13 = trunc i64 %9 to i32
%14 = tail call i32 @memcpy(i32* %10, i32* %0, i32 %13)
%15 = trunc i64 %11 to i32
%16 = tail call i32 @memcpy(i32* %12, i32* %2, i32 %15)
%17 = trunc i64 %6 to i32
%18 = icmp sgt i32 %17, 0
br i1 %18, label %19, label %21
19: ; preds = %5
%20 = and i64 %6, 4294967295
br label %29
21: ; preds = %69, %5
%22 = phi i32* [ %12, %5 ], [ %70, %69 ]
%23 = phi i32* [ %10, %5 ], [ %71, %69 ]
%24 = shl i32 %17, 2
%25 = tail call i32 @memcpy(i32* %4, i32* %8, i32 %24)
%26 = tail call i32 @free(i32* %8)
%27 = tail call i32 @free(i32* %23)
%28 = tail call i32 @free(i32* %22)
ret void
29: ; preds = %19, %69
%30 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %74, %69 ]
%31 = phi i64 [ %1, %19 ], [ %73, %69 ]
%32 = phi i64 [ %3, %19 ], [ %72, %69 ]
%33 = phi i32* [ %10, %19 ], [ %71, %69 ]
%34 = phi i32* [ %12, %19 ], [ %70, %69 ]
%35 = icmp eq i64 %31, 0
br i1 %35, label %36, label %44
36: ; preds = %29
%37 = load i32, i32* %34
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %30
store i32 %37, i32* %38
%39 = trunc i64 %32 to i32
%40 = tail call i32* @shifted_array(i32* %34, i32 %39)
%41 = tail call i32 @free(i32* %34)
%42 = add i64 %32, -1
%43 = tail call i32 @print_array(i32* %8, i32 %17)
br label %69
44: ; preds = %29
%45 = icmp eq i64 %32, 0
%46 = load i32, i32* %33
br i1 %45, label %47, label %53
47: ; preds = %44
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %30
store i32 %46, i32* %48
%49 = trunc i64 %31 to i32
%50 = tail call i32* @shifted_array(i32* %33, i32 %49)
%51 = tail call i32 @free(i32* %33)
%52 = add i64 %31, -1
br label %69
53: ; preds = %44
%54 = load i32, i32* %34
%55 = icmp slt i32 %46, %54
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %30
br i1 %55, label %57, label %63
57: ; preds = %53
store i32 %46, i32* %56
%58 = trunc i64 %31 to i32
%59 = tail call i32* @shifted_array(i32* %33, i32 %58)
%60 = tail call i32 @free(i32* %33)
%61 = add i64 %31, -1
%62 = tail call i32 @print_array(i32* %8, i32 %17)
br label %69
63: ; preds = %53
store i32 %54, i32* %56
%64 = trunc i64 %32 to i32
%65 = tail call i32* @shifted_array(i32* %34, i32 %64)
%66 = tail call i32 @free(i32* %34)
%67 = add i64 %32, -1
%68 = tail call i32 @print_array(i32* %8, i32 %17)
br label %69
69: ; preds = %36, %57, %63, %47
%70 = phi i32* [ %40, %36 ], [ %34, %47 ], [ %34, %57 ], [ %65, %63 ]
%71 = phi i32* [ %33, %36 ], [ %50, %47 ], [ %59, %57 ], [ %33, %63 ]
%72 = phi i64 [ %42, %36 ], [ 0, %47 ], [ %32, %57 ], [ %67, %63 ]
%73 = phi i64 [ 0, %36 ], [ %52, %47 ], [ %61, %57 ], [ %31, %63 ]
%74 = add nuw nsw i64 %30, 1
%75 = icmp eq i64 %74, %20
br i1 %75, label %21, label %29
}