#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(int);
void merge_sort(int *nums, int numsSize) {
  if (numsSize <= 1)
    return;
  int l = numsSize / 2, r = numsSize - l, i = 0, j = 0, k = 0;
  int *snums = malloc(numsSize * sizeof(int));
  merge_sort(&nums[0], l);
  merge_sort(&nums[l], r);
  while (k < numsSize)
    snums[k++] = (i < l && j < r && nums[i] < nums[l + j]) || (i < l && j >= r)
                     ? nums[i++]
                     : nums[l + j++];
  for (int i = 0; i < numsSize; nums[i] = snums[i], i++) {
  }
  free(snums);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jg     114e <merge_sort+0x1e>
jmp    12a9 <merge_sort+0x179>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0x10(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1264 <merge_sort+0x134>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11f5 <merge_sort+0xc5>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11f5 <merge_sort+0xc5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%edx
add    -0x1c(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jl     120d <merge_sort+0xdd>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    122a <merge_sort+0xfa>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jl     122a <merge_sort+0xfa>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1247 <merge_sort+0x117>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11b0 <merge_sort+0x80>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    12a0 <merge_sort+0x170>
jmp    127c <merge_sort+0x14c>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    126b <merge_sort+0x13b>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge_sort>:
cmp    $0x2,%esi
jge    1146 <merge_sort+0x6>
ret
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r12
mov    %esi,%ebx
shr    %ebx
mov    %esi,%r13d
sub    %ebx,%r13d
lea    0x0(,%r14,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
mov    %r12,%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
lea    (%r12,%rbx,4),%rdi
mov    %r13d,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
mov    %r14d,%edx
xor    %eax,%eax
xor    %esi,%esi
xor    %ecx,%ecx
jmp    11b9 <merge_sort+0x79>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
lea    0x1(%rsi),%edi
movslq %esi,%rsi
mov    (%r12,%rsi,4),%esi
mov    %esi,(%r15,%rax,4)
add    $0x1,%rax
mov    %edi,%esi
cmp    %rax,%rdx
je     11eb <merge_sort+0xab>
cmp    %ebx,%esi
jge    11d5 <merge_sort+0x95>
cmp    %r13d,%ecx
jge    11d5 <merge_sort+0x95>
movslq %esi,%rdi
mov    (%r12,%rdi,4),%edi
lea    (%rcx,%rbx,1),%ebp
movslq %ebp,%rbp
cmp    (%r12,%rbp,4),%edi
jl     11a0 <merge_sort+0x60>
cmp    %ebx,%esi
jge    11de <merge_sort+0x9e>
cmp    %r13d,%ecx
jge    11a0 <merge_sort+0x60>
lea    0x1(%rcx),%ebp
mov    %esi,%edi
add    %ebx,%ecx
mov    %ecx,%esi
mov    %ebp,%ecx
jmp    11a3 <merge_sort+0x63>
test   %r14d,%r14d
jle    11ff <merge_sort+0xbf>
shl    $0x2,%rdx
mov    %r12,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %r15,%rdi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

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

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