void merge(int array[], int lo, int mid, int hi) {
  int sizeTemp = hi - lo;
  int tempArray[sizeTemp];
  int index1 = lo;
  int index2 = mid;
  int indexTemp = 0;
  for (; index1 < mid && index2 < hi; indexTemp++) {
    if (array[index2] < array[index1]) {
      tempArray[indexTemp] = array[index2];
      index2 += 1;
    } else {
      tempArray[indexTemp] = array[index1];
      index1 += 1;
    }
  }
  for (; index1 < mid; indexTemp++, index1++) {
    tempArray[indexTemp] = array[index1];
  }
  for (; index2 < hi; indexTemp++, index2++) {
    tempArray[indexTemp] = array[index2];
  }
  for (int i = lo, j = 0; i < hi; i++, j++) {
    array[i] = tempArray[j];
  }
}


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    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x49(%rbp)
jge    1177 <merge+0x77>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x49(%rbp)
mov    -0x49(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1187 <merge+0x87>
jmp    11f9 <merge+0xf9>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11c7 <merge+0xc7>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    11e6 <merge+0xe6>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11eb <merge+0xeb>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    115a <merge+0x5a>
jmp    11fe <merge+0xfe>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1237 <merge+0x137>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11fe <merge+0xfe>
jmp    123c <merge+0x13c>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1275 <merge+0x175>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    123c <merge+0x13c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    12bb <merge+0x1bb>
mov    -0x48(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    1282 <merge+0x182>
mov    -0x20(%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   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %ecx,%r12d
mov    %edx,%ebx
mov    %esi,%r8d
mov    %rdi,%r13
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r9
sub    %rax,%r9
mov    %r9,%rsp
xor    %r15d,%r15d
mov    %esi,%eax
mov    %edx,%r14d
cmp    %edx,%esi
jge    1196 <merge+0x86>
cmp    %r12d,%ebx
jge    1196 <merge+0x86>
xor    %r15d,%r15d
mov    %ebx,%r14d
mov    %r8d,%eax
nop
movslq %r14d,%r14
mov    0x0(%r13,%r14,4),%ecx
cltq
mov    0x0(%r13,%rax,4),%edx
xor    %esi,%esi
xor    %edi,%edi
cmp    %edx,%ecx
setl   %sil
setge  %dil
cmovl  %ecx,%edx
add    %edi,%eax
add    %esi,%r14d
mov    %edx,(%r9,%r15,4)
add    $0x1,%r15
cmp    %ebx,%eax
jge    1196 <merge+0x86>
cmp    %r12d,%r14d
jl     1160 <merge+0x50>
cmp    %ebx,%eax
jl     11db <merge+0xcb>
cmp    %r12d,%r14d
jl     12d9 <merge+0x1c9>
cmp    %r8d,%r12d
jle    11cc <merge+0xbc>
movslq %r8d,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rdi
add    %r13,%rdi
not    %r8d
add    %r12d,%r8d
lea    0x4(,%r8,4),%rdx
mov    %r9,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %r8,-0x40(%rbp)
mov    %r12d,-0x2c(%rbp)
mov    %r15d,%r15d
mov    %r9,-0x38(%rbp)
lea    (%r9,%r15,4),%rdi
movslq %eax,%r12
lea    0x0(,%r12,4),%rsi
add    %r13,%rsi
not    %eax
add    %ebx,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
movslq %ebx,%rax
mov    %rax,%rcx
sub    %r12,%rcx
cmp    $0x4,%rcx
jae    1229 <merge+0x119>
mov    -0x40(%rbp),%r8
mov    -0x38(%rbp),%r9
jmp    12b8 <merge+0x1a8>
mov    %rcx,%rdx
and    $0xfffffffffffffffc,%rdx
movd   %r15d,%xmm0
lea    -0x4(%rdx),%rbx
mov    %rbx,%rdi
shr    $0x2,%rdi
add    $0x1,%rdi
mov    %edi,%esi
and    $0x7,%esi
cmp    $0x1c,%rbx
mov    -0x40(%rbp),%r8
mov    -0x38(%rbp),%r9
jae    125d <merge+0x14d>
pxor   %xmm1,%xmm1
jmp    127e <merge+0x16e>
and    $0xfffffffffffffff8,%rdi
pxor   %xmm1,%xmm1
movdqa 0xd93(%rip),%xmm2
nopl   (%rax)
paddq  %xmm2,%xmm0
paddq  %xmm2,%xmm1
add    $0xfffffffffffffff8,%rdi
jne    1270 <merge+0x160>
test   %rsi,%rsi
je     129e <merge+0x18e>
pcmpeqd %xmm2,%xmm2
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
psubq  %xmm2,%xmm0
psubq  %xmm2,%xmm1
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
jne    1290 <merge+0x180>
paddq  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%r15
cmp    %rdx,%rcx
je     12cc <merge+0x1bc>
add    %rdx,%r12
sub    %rax,%r12
xor    %eax,%eax
nopl   (%rax)
add    $0xffffffffffffffff,%rax
cmp    %rax,%r12
jne    12c0 <merge+0x1b0>
sub    %rax,%r15
mov    -0x2c(%rbp),%r12d
cmp    %r12d,%r14d
jge    11a3 <merge+0x93>
mov    %r15d,%eax
lea    (%r9,%rax,4),%rdi
movslq %r14d,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
not    %r14d
add    %r12d,%r14d
lea    0x4(,%r14,4),%rdx
mov    %r8,%r14
mov    %r9,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%r9
mov    %r14,%r8
cmp    %r8d,%r12d
jg     11a8 <merge+0x98>
jmp    11cc <merge+0xbc>

LLVM IR (-O0):
define void @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i8*
%11 = alloca i64
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%17 = load i32, i32* %8
%18 = load i32, i32* %6
%19 = sub nsw i32 %17, %18
store i32 %19, i32* %9
%20 = load i32, i32* %9
%21 = zext i32 %20 to i64
%22 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %22, i8** %10
%23 = alloca i32, i64 %21
store i64 %21, i64* %11
%24 = load i32, i32* %6
store i32 %24, i32* %12
%25 = load i32, i32* %7
store i32 %25, i32* %13
store i32 0, i32* %14
br label %26
26: ; preds = %71, %4
%27 = load i32, i32* %12
%28 = load i32, i32* %7
%29 = icmp slt i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %34
30: ; preds = %26
%31 = load i32, i32* %13
%32 = load i32, i32* %8
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br label %34
34: ; preds = %30, %26
%35 = phi i1 [ false, %26 ], [ %33, %30 ]
br i1 %35, label %36, label %74
36: ; preds = %34
%37 = load i32*, i32** %5
%38 = load i32, i32* %13
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = load i32*, i32** %5
%43 = load i32, i32* %12
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = icmp slt i32 %41, %46
br i1 %47, label %48, label %59
48: ; preds = %36
%49 = load i32*, i32** %5
%50 = load i32, i32* %13
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = load i32, i32* %14
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %55
store i32 %53, i32* %56
%57 = load i32, i32* %13
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %13
br label %70
59: ; preds = %36
%60 = load i32*, i32** %5
%61 = load i32, i32* %12
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = load i32, i32* %14
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %66
store i32 %64, i32* %67
%68 = load i32, i32* %12
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %12
br label %70
70: ; preds = %59, %48
br label %71
71: ; preds = %70
%72 = load i32, i32* %14
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %14
br label %26
74: ; preds = %34
br label %75
75: ; preds = %88, %74
%76 = load i32, i32* %12
%77 = load i32, i32* %7
%78 = icmp slt i32 %76, %77
br i1 %78, label %79, label %93
79: ; preds = %75
%80 = load i32*, i32** %5
%81 = load i32, i32* %12
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %80, i64 %82
%84 = load i32, i32* %83
%85 = load i32, i32* %14
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %86
store i32 %84, i32* %87
br label %88
88: ; preds = %79
%89 = load i32, i32* %14
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %14
%91 = load i32, i32* %12
%92 = add nsw i32 %91, 1
store i32 %92, i32* %12
br label %75
93: ; preds = %75
br label %94
94: ; preds = %107, %93
%95 = load i32, i32* %13
%96 = load i32, i32* %8
%97 = icmp slt i32 %95, %96
br i1 %97, label %98, label %112
98: ; preds = %94
%99 = load i32*, i32** %5
%100 = load i32, i32* %13
%101 = sext i32 %100 to i64
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %99, i64 %101
%103 = load i32, i32* %102
%104 = load i32, i32* %14
%105 = sext i32 %104 to i64
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %105
store i32 %103, i32* %106
br label %107
107: ; preds = %98
%108 = load i32, i32* %14
%109 = add nsw i32 %108, 1
store i32 %109, i32* %14
%110 = load i32, i32* %13
%111 = add nsw i32 %110, 1
store i32 %111, i32* %13
br label %94
112: ; preds = %94
%113 = load i32, i32* %6
store i32 %113, i32* %15
store i32 0, i32* %16
br label %114
114: ; preds = %127, %112
%115 = load i32, i32* %15
%116 = load i32, i32* %8
%117 = icmp slt i32 %115, %116
br i1 %117, label %118, label %132
118: ; preds = %114
%119 = load i32, i32* %16
%120 = sext i32 %119 to i64
%121 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %120
%122 = load i32, i32* %121
%123 = load i32*, i32** %5
%124 = load i32, i32* %15
%125 = sext i32 %124 to i64
%126 = getelementptr inbounds i32, i32* %123, i64 %125
store i32 %122, i32* %126
br label %127
127: ; preds = %118
%128 = load i32, i32* %15
%129 = add nsw i32 %128, 1
store i32 %129, i32* %15
%130 = load i32, i32* %16
%131 = add nsw i32 %130, 1
store i32 %131, i32* %16
br label %114
132: ; preds = %114
%133 = load i8*, i8** %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub nsw i32 %3, %1
%6 = zext i32 %5 to i64
%7 = alloca i32, i64 %6
%8 = bitcast i32* %7 to i8*
%9 = icmp slt i32 %1, %2
%10 = icmp slt i32 %2, %3
%11 = and i1 %9, %10
br i1 %11, label %76, label %14
12: ; preds = %76
%13 = trunc i64 %94 to i32
br label %14
14: ; preds = %12, %4
%15 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %90, %12 ]
%16 = phi i32 [ %2, %4 ], [ %92, %12 ]
%17 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %13, %12 ]
%18 = icmp slt i32 %15, %2
br i1 %18, label %19, label %101
19: ; preds = %14
%20 = zext i32 %17 to i64
%21 = getelementptr i32, i32* %7, i64 %20
%22 = bitcast i32* %21 to i8*
%23 = sext i32 %15 to i64
%24 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %23
%25 = bitcast i32* %24 to i8*
%26 = xor i32 %15, -1
%27 = add i32 %26, %2
%28 = zext i32 %27 to i64
%29 = shl nuw nsw i64 %28, 2
%30 = add nuw nsw i64 %29, 4
%31 = sext i32 %2 to i64
%32 = sub nsw i64 %31, %23
%33 = icmp ult i64 %32, 4
br i1 %33, label %73, label %34
34: ; preds = %19
%35 = and i64 %32, -4
%36 = add nsw i64 %35, %23
%37 = insertelement <2 x i64> <i64 poison, i64 0>, i64 %20, i64 0
%38 = add nsw i64 %35, -4
%39 = lshr exact i64 %38, 2
%40 = add nuw nsw i64 %39, 1
%41 = and i64 %40, 7
%42 = icmp ult i64 %38, 28
br i1 %42, label %53, label %43
43: ; preds = %34
%44 = and i64 %40, 9223372036854775800
br label %45
45: ; preds = %45, %43
%46 = phi <2 x i64> [ %37, %43 ], [ %49, %45 ]
%47 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %43 ], [ %50, %45 ]
%48 = phi i64 [ 0, %43 ], [ %51, %45 ]
%49 = add <2 x i64> %46, <i64 8, i64 8>
%50 = add <2 x i64> %47, <i64 8, i64 8>
%51 = add i64 %48, 8
%52 = icmp eq i64 %51, %44
br i1 %52, label %53, label %45
53: ; preds = %45, %34
%54 = phi <2 x i64> [ undef, %34 ], [ %49, %45 ]
%55 = phi <2 x i64> [ undef, %34 ], [ %50, %45 ]
%56 = phi <2 x i64> [ %37, %34 ], [ %49, %45 ]
%57 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %34 ], [ %50, %45 ]
%58 = icmp eq i64 %41, 0
br i1 %58, label %67, label %59
59: ; preds = %53, %59
%60 = phi <2 x i64> [ %63, %59 ], [ %56, %53 ]
%61 = phi <2 x i64> [ %64, %59 ], [ %57, %53 ]
%62 = phi i64 [ %65, %59 ], [ 0, %53 ]
%63 = add <2 x i64> %60, <i64 1, i64 1>
%64 = add <2 x i64> %61, <i64 1, i64 1>
%65 = add i64 %62, 1
%66 = icmp eq i64 %65, %41
br i1 %66, label %67, label %59
67: ; preds = %59, %53
%68 = phi <2 x i64> [ %54, %53 ], [ %63, %59 ]
%69 = phi <2 x i64> [ %55, %53 ], [ %64, %59 ]
%70 = add <2 x i64> %69, %68
%71 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %70)
%72 = icmp eq i64 %32, %35
br i1 %72, label %98, label %73
73: ; preds = %19, %67
%74 = phi i64 [ %23, %19 ], [ %36, %67 ]
%75 = phi i64 [ %20, %19 ], [ %71, %67 ]
br label %116
76: ; preds = %4, %76
%77 = phi i64 [ %94, %76 ], [ 0, %4 ]
%78 = phi i32 [ %92, %76 ], [ %2, %4 ]
%79 = phi i32 [ %90, %76 ], [ %1, %4 ]
%80 = sext i32 %78 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = sext i32 %79 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = icmp slt i32 %82, %85
%87 = select i1 %86, i32 %82, i32 %85
%88 = xor i1 %86, true
%89 = zext i1 %88 to i32
%90 = add nsw i32 %79, %89
%91 = zext i1 %86 to i32
%92 = add nsw i32 %78, %91
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %77
store i32 %87, i32* %93
%94 = add nuw i64 %77, 1
%95 = icmp slt i32 %90, %2
%96 = icmp slt i32 %92, %3
%97 = select i1 %95, i1 %96, i1 false
br i1 %97, label %76, label %12
98: ; preds = %116, %67
%99 = phi i64 [ %71, %67 ], [ %119, %116 ]
%100 = trunc i64 %99 to i32
br label %101
101: ; preds = %98, %14
%102 = phi i32 [ %17, %14 ], [ %100, %98 ]
%103 = icmp slt i32 %16, %3
br i1 %103, label %104, label %122
104: ; preds = %101
%105 = zext i32 %102 to i64
%106 = getelementptr i32, i32* %7, i64 %105
%107 = bitcast i32* %106 to i8*
%108 = sext i32 %16 to i64
%109 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %108
%110 = bitcast i32* %109 to i8*
%111 = xor i32 %16, -1
%112 = add i32 %111, %3
%113 = zext i32 %112 to i64
%114 = shl nuw nsw i64 %113, 2
%115 = add nuw nsw i64 %114, 4
br label %122
116: ; preds = %73, %116
%117 = phi i64 [ %120, %116 ], [ %74, %73 ]
%118 = phi i64 [ %119, %116 ], [ %75, %73 ]
%119 = add nuw nsw i64 %118, 1
%120 = add nsw i64 %117, 1
%121 = icmp eq i64 %120, %31
br i1 %121, label %98, label %116
122: ; preds = %104, %101
%123 = icmp sgt i32 %3, %1
br i1 %123, label %124, label %133
124: ; preds = %122
%125 = sext i32 %1 to i64
%126 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %125
%127 = bitcast i32* %126 to i8*
%128 = xor i32 %1, -1
%129 = add i32 %128, %3
%130 = zext i32 %129 to i64
%131 = shl nuw nsw i64 %130, 2
%132 = add nuw nsw i64 %131, 4
br label %133
133: ; preds = %124, %122
ret void
}