#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(int *v, int left, int right, int mid) {
  int *new_vector = malloc((right - left) * sizeof(int));
  int i = left;
  int j = mid;
  int k = 0;
  while (i < mid && j < right) {
    new_vector[k++] = v[i] <= v[j] ? v[i++] : v[j++];
  }
  while (i < mid) {
    new_vector[k++] = v[i++];
  }
  while (j < right) {
    new_vector[k++] = v[j++];
  }
  for (i = left; i < right; i++) {
    v[i] = new_vector[i - left];
  }
  free(new_vector);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<_merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x14(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x2d(%rbp)
jge    117c <_merge+0x5c>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x2d(%rbp)
mov    -0x2d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    118c <_merge+0x6c>
jmp    11fa <_merge+0xda>
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     11c5 <_merge+0xa5>
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),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11dd <_merge+0xbd>
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),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    115f <_merge+0x3f>
jmp    11ff <_merge+0xdf>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    123a <_merge+0x11a>
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
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11ff <_merge+0xdf>
jmp    123f <_merge+0x11f>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    127a <_merge+0x15a>
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
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    123f <_merge+0x11f>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    12b5 <_merge+0x195>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1280 <_merge+0x160>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<_merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %ecx,%r12d
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%ebx
mov    %rdi,%r13
mov    %edx,%edi
sub    %esi,%edi
shl    $0x2,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rbx,%r8
xor    %r14d,%r14d
mov    %r8d,%ebp
mov    %r12d,%ebx
cmp    %r12d,%r8d
jge    120a <_merge+0xda>
cmp    %r15d,%r12d
mov    %r15d,%r9d
jge    11b7 <_merge+0x87>
xor    %r14d,%r14d
mov    %r12d,%ebx
mov    %r8d,%ebp
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %ebp,%rbp
mov    0x0(%r13,%rbp,4),%ecx
movslq %ebx,%rbx
mov    0x0(%r13,%rbx,4),%edx
xor    %esi,%esi
xor    %edi,%edi
cmp    %edx,%ecx
setg   %sil
setle  %dil
cmovg  %edx,%ecx
add    %edi,%ebp
add    %esi,%ebx
mov    %ecx,(%rax,%r14,4)
add    $0x1,%r14
cmp    %r12d,%ebp
jge    11b7 <_merge+0x87>
cmp    %r9d,%ebx
jl     1180 <_merge+0x50>
cmp    %r12d,%ebp
jl     1212 <_merge+0xe2>
cmp    %r9d,%ebx
jl     131a <_merge+0x1ea>
cmp    %r8d,%r9d
jle    11f4 <_merge+0xc4>
movslq %r8d,%rcx
lea    0x0(,%rcx,4),%rdi
add    %r13,%rdi
not    %r8d
add    %r9d,%r8d
lea    0x4(,%r8,4),%rdx
mov    %rax,%rsi
mov    %rax,%rbx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rax
mov    %rax,%rdi
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>
mov    %r15d,%r9d
cmp    %r12d,%ebp
jge    11bc <_merge+0x8c>
mov    %r9d,0x4(%rsp)
mov    %r8,0x10(%rsp)
mov    %r14d,%r14d
mov    %rax,0x8(%rsp)
lea    (%rax,%r14,4),%rdi
movslq %ebp,%r15
lea    0x0(,%r15,4),%rsi
add    %r13,%rsi
not    %ebp
add    %r12d,%ebp
lea    0x4(,%rbp,4),%rdx
call   1040 <memcpy@plt>
movslq %r12d,%r8
mov    %r8,%rcx
sub    %r15,%rcx
cmp    $0x4,%rcx
jae    1266 <_merge+0x136>
mov    0x8(%rsp),%rax
mov    0x4(%rsp),%r9d
jmp    12f8 <_merge+0x1c8>
mov    %rcx,%rdx
and    $0xfffffffffffffffc,%rdx
movd   %r14d,%xmm0
lea    -0x4(%rdx),%rbp
mov    %rbp,%rdi
shr    $0x2,%rdi
add    $0x1,%rdi
mov    %edi,%esi
and    $0x7,%esi
cmp    $0x1c,%rbp
mov    0x8(%rsp),%rax
mov    0x4(%rsp),%r9d
jae    129c <_merge+0x16c>
pxor   %xmm1,%xmm1
jmp    12be <_merge+0x18e>
and    $0xfffffffffffffff8,%rdi
pxor   %xmm1,%xmm1
movdqa 0xd54(%rip),%xmm2
nopl   0x0(%rax)
paddq  %xmm2,%xmm0
paddq  %xmm2,%xmm1
add    $0xfffffffffffffff8,%rdi
jne    12b0 <_merge+0x180>
test   %rsi,%rsi
je     12de <_merge+0x1ae>
pcmpeqd %xmm2,%xmm2
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
psubq  %xmm2,%xmm0
psubq  %xmm2,%xmm1
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
jne    12d0 <_merge+0x1a0>
paddq  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%r14
cmp    %rdx,%rcx
je     130c <_merge+0x1dc>
add    %rdx,%r15
sub    %r8,%r15
xor    %ecx,%ecx
nopl   (%rax)
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
cmp    %rcx,%r15
jne    1300 <_merge+0x1d0>
sub    %rcx,%r14
mov    0x10(%rsp),%r8
cmp    %r9d,%ebx
jge    11c5 <_merge+0x95>
mov    %r14d,%ecx
lea    (%rax,%rcx,4),%rdi
movslq %ebx,%rcx
lea    0x0(,%rcx,4),%rsi
add    %r13,%rsi
not    %ebx
add    %r9d,%ebx
lea    0x4(,%rbx,4),%rdx
mov    %rax,%rbx
mov    %r9d,%ebp
mov    %r8,%r14
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %r14,%r8
mov    %ebp,%r9d
mov    %rbx,%rax
cmp    %r8d,%r9d
jg     11ca <_merge+0x9a>
jmp    11f4 <_merge+0xc4>

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

LLVM IR (-O2):
define void @_merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub nsw i32 %2, %1
%6 = shl i32 %5, 2
%7 = tail call i32* @malloc(i32 %6)
%8 = bitcast i32* %7 to i8*
%9 = icmp slt i32 %1, %3
%10 = icmp slt i32 %3, %2
%11 = and i1 %9, %10
br i1 %11, label %76, label %14
12: ; preds = %76
%13 = trunc i64 %93 to i32
br label %14
14: ; preds = %12, %4
%15 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %89, %12 ]
%16 = phi i32 [ %3, %4 ], [ %91, %12 ]
%17 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %13, %12 ]
%18 = icmp slt i32 %15, %3
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, %3
%28 = zext i32 %27 to i64
%29 = shl nuw nsw i64 %28, 2
%30 = add nuw nsw i64 %29, 4
%31 = sext i32 %3 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 [ %93, %76 ], [ 0, %4 ]
%78 = phi i32 [ %91, %76 ], [ %3, %4 ]
%79 = phi i32 [ %89, %76 ], [ %1, %4 ]
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = sext i32 %78 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = icmp sgt i32 %82, %85
%87 = xor i1 %86, true
%88 = zext i1 %87 to i32
%89 = add nsw i32 %79, %88
%90 = zext i1 %86 to i32
%91 = add nsw i32 %78, %90
%92 = select i1 %86, i32 %85, i32 %82
%93 = add nuw i64 %77, 1
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %77
store i32 %92, i32* %94
%95 = icmp slt i32 %89, %3
%96 = icmp slt i32 %91, %2
%97 = select i1 %95, i1 %96, i1 false
br i1 %97, label %76, label %12
98: ; preds = %116, %67
%99 = phi i64 [ %71, %67 ], [ %120, %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, %2
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, %2
%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 [ %119, %116 ], [ %74, %73 ]
%118 = phi i64 [ %120, %116 ], [ %75, %73 ]
%119 = add nsw i64 %117, 1
%120 = add nuw nsw i64 %118, 1
%121 = icmp eq i64 %119, %31
br i1 %121, label %98, label %116
122: ; preds = %104, %101
%123 = icmp sgt i32 %2, %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, %2
%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
%134 = tail call i32 @free(i32* %7)
ret void
}