#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 INT_MAX;
int /*<<< orphan*/ free(int *);
int *malloc(int);
void merge_sort(int nums[], int len) {
  if (len == 1)
    return;
  int mid = len / 2;
  int ll = mid;
  int rl = len - mid;
  int *l = malloc((ll + 1) * sizeof(int));
  int *r = malloc((rl + 1) * sizeof(int));
  merge_sort(nums, ll);
  merge_sort(nums + mid, rl);
  for (int i = 0; i < ll; i++) {
    l[i] = nums[i];
  }
  for (int i = 0; i < rl; i++) {
    r[i] = nums[mid + i];
  }
  l[ll] = INT_MAX;
  r[rl] = INT_MAX;
  int i = 0;
  int il = 0;
  int ir = 0;
  while (i < len) {
    if (l[il] < r[ir]) {
      nums[i++] = l[il++];
    } else {
      nums[i++] = r[ir++];
    }
  }
  free(l);
  free(r);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jne    114e <merge_sort+0x1e>
jmp    1304 <merge_sort+0x1d4>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0x10(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11f3 <merge_sort+0xc3>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11c3 <merge_sort+0x93>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    122f <merge_sort+0xff>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    11fa <merge_sort+0xca>
mov    0x2db2(%rip),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    0x2d9e(%rip),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    12f2 <merge_sort+0x1c2>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
movslq -0x3c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    12c3 <merge_sort+0x193>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x38(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12ed <merge_sort+0x1bd>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    126c <merge_sort+0x13c>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge_sort>:
cmp    $0x1,%esi
jne    1146 <merge_sort+0x6>
ret
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %esi,%r13d
mov    %rdi,%r14
mov    %esi,%ebp
shr    $0x1f,%ebp
add    %esi,%ebp
sar    %ebp
mov    %esi,%ebx
sub    %ebp,%ebx
lea    0x4(,%rbp,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
lea    0x4(,%rbx,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r12
mov    %r14,%rdi
mov    %ebp,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
movslq %ebp,%rax
mov    %rax,0x10(%rsp)
lea    (%r14,%rax,4),%rdi
mov    %rdi,0x8(%rsp)
mov    %ebx,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
cmp    $0x2,%r13d
jl     11c3 <merge_sort+0x83>
lea    -0x1(%rbp),%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r15,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1040 <memcpy@plt>
test   %ebx,%ebx
jle    11e1 <merge_sort+0xa1>
not    %ebp
add    %r13d,%ebp
lea    0x4(,%rbp,4),%rdx
mov    %r12,%rdi
mov    0x8(%rsp),%rsi
call   1040 <memcpy@plt>
mov    0x2e00(%rip),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    0x10(%rsp),%rcx
mov    %eax,(%r15,%rcx,4)
movslq %ebx,%rcx
mov    %eax,(%r12,%rcx,4)
test   %r13d,%r13d
jle    1299 <merge_sort+0x159>
mov    %r13d,%r8d
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x1,%r13d
jne    121d <merge_sort+0xdd>
xor    %edx,%edx
xor    %esi,%esi
test   $0x1,%r8b
jne    1288 <merge_sort+0x148>
jmp    1299 <merge_sort+0x159>
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
xor    %edx,%edx
xor    %edi,%edi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,%ebp
mov    (%r15,%rbp,4),%eax
mov    %ecx,%ebp
mov    (%r12,%rbp,4),%esi
xor    %ebp,%ebp
xor    %ebx,%ebx
cmp    %esi,%eax
setge  %bpl
setl   %bl
cmovl  %eax,%esi
add    %edi,%ebx
add    %ecx,%ebp
mov    %esi,(%r14,%rdx,4)
mov    (%r15,%rbx,4),%eax
mov    (%r12,%rbp,4),%esi
xor    %ecx,%ecx
xor    %edi,%edi
cmp    %esi,%eax
setge  %cl
setl   %dil
cmovl  %eax,%esi
add    %ebx,%edi
add    %ebp,%ecx
mov    %esi,0x4(%r14,%rdx,4)
add    $0x2,%rdx
cmp    %rdx,%r9
jne    1230 <merge_sort+0xf0>
mov    %edi,%esi
mov    %ecx,%ecx
test   $0x1,%r8b
je     1299 <merge_sort+0x159>
mov    (%r15,%rsi,4),%eax
mov    (%r12,%rcx,4),%ecx
cmp    %ecx,%eax
cmovl  %eax,%ecx
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
mov    %r15,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r12,%rdi
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

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

LLVM IR (-O2):
@INT_MAX = global i32 0
define void @merge_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = bitcast i32* %0 to i8*
%4 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %4, label %101, label %5
5: ; preds = %2
%6 = sdiv i32 %1, 2
%7 = sub nsw i32 %1, %6
%8 = shl i32 %6, 2
%9 = add i32 %8, 4
%10 = tail call i32* @malloc(i32 %9)
%11 = shl i32 %7, 2
%12 = add i32 %11, 4
%13 = tail call i32* @malloc(i32 %12)
%14 = bitcast i32* %13 to i8*
tail call void @merge_sort(i32* %0, i32 %6)
%15 = sext i32 %6 to i64
%16 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %15
tail call void @merge_sort(i32* %16, i32 %7)
%17 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %17, label %18, label %24
18: ; preds = %5
%19 = bitcast i32* %10 to i8*
%20 = add nsw i32 %6, -1
%21 = zext i32 %20 to i64
%22 = shl nuw nsw i64 %21, 2
%23 = add nuw nsw i64 %22, 4
br label %24
24: ; preds = %18, %5
%25 = icmp sgt i32 %7, 0
br i1 %25, label %26, label %33
26: ; preds = %24
%27 = bitcast i32* %16 to i8*
%28 = xor i32 %6, -1
%29 = add i32 %28, %1
%30 = zext i32 %29 to i64
%31 = shl nuw nsw i64 %30, 2
%32 = add nuw nsw i64 %31, 4
br label %33
33: ; preds = %26, %24
%34 = load i32, i32* @INT_MAX
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 %15
store i32 %34, i32* %35
%36 = sext i32 %7 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %36
store i32 %34, i32* %37
%38 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %38, label %39, label %98
39: ; preds = %33
%40 = zext i32 %1 to i64
%41 = and i64 %40, 1
%42 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %42, label %85, label %43
43: ; preds = %39
%44 = and i64 %40, 4294967294
br label %45
45: ; preds = %45, %43
%46 = phi i64 [ 0, %43 ], [ %79, %45 ]
%47 = phi i32 [ 0, %43 ], [ %77, %45 ]
%48 = phi i32 [ 0, %43 ], [ %74, %45 ]
%49 = phi i64 [ 0, %43 ], [ %80, %45 ]
%50 = zext i32 %48 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = zext i32 %47 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = icmp slt i32 %52, %55
%57 = select i1 %56, i32 %52, i32 %55
%58 = zext i1 %56 to i32
%59 = add nuw nsw i32 %48, %58
%60 = xor i1 %56, true
%61 = zext i1 %60 to i32
%62 = add nuw nsw i32 %47, %61
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %46
store i32 %57, i32* %63
%64 = or i64 %46, 1
%65 = zext i32 %59 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = zext i32 %62 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = icmp slt i32 %67, %70
%72 = select i1 %71, i32 %67, i32 %70
%73 = zext i1 %71 to i32
%74 = add nuw nsw i32 %59, %73
%75 = xor i1 %71, true
%76 = zext i1 %75 to i32
%77 = add nuw nsw i32 %62, %76
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %64
store i32 %72, i32* %78
%79 = add nuw nsw i64 %46, 2
%80 = add i64 %49, 2
%81 = icmp eq i64 %80, %44
br i1 %81, label %82, label %45
82: ; preds = %45
%83 = zext i32 %74 to i64
%84 = zext i32 %77 to i64
br label %85
85: ; preds = %82, %39
%86 = phi i64 [ 0, %39 ], [ %79, %82 ]
%87 = phi i64 [ 0, %39 ], [ %84, %82 ]
%88 = phi i64 [ 0, %39 ], [ %83, %82 ]
%89 = icmp eq i64 %41, 0
br i1 %89, label %98, label %90
90: ; preds = %85
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 %88
%92 = load i32, i32* %91
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %87
%94 = load i32, i32* %93
%95 = icmp slt i32 %92, %94
%96 = select i1 %95, i32 %92, i32 %94
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %86
store i32 %96, i32* %97
br label %98
98: ; preds = %90, %85, %33
%99 = tail call i32 @free(i32* %10)
%100 = tail call i32 @free(i32* %13)
br label %101
101: ; preds = %2, %98
ret void
}