#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 /*<<< orphan*/ intmerge(int *, size_t, int *, size_t, int *);
int *malloc(int);
void intmsort(int *arr_, size_t n) {
  int *arr = arr_;
  int *workarray = malloc(sizeof(int) * n);
  int *current_ = arr;
  int *work_ = workarray;
  int *swap, *first, *second, *cur, *work;
  size_t sub_array_size = 1;
  size_t counter = 0;
  size_t m, len1, len2;
  while (sub_array_size <= n) {
    m = n;
    cur = current_;
    work = work_;
    while (m) {
      first = cur;
      len1 = (m < sub_array_size) ? m : sub_array_size;
      m -= len1;
      second = cur + len1;
      len2 = (m < sub_array_size) ? m : sub_array_size;
      m -= len2;
      intmerge(first, len1, second, len2, work);
      cur += (len1 + len2);
      work += (len1 + len2);
    }
    swap = current_;
    current_ = work_;
    work_ = swap;
    counter++;
    sub_array_size *= 2;
  }
  if (counter % 2) {
    m = n;
    while (m) {
      arr[m - 1] = workarray[m - 1];
      m--;
    }
  }
  free(workarray);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<intmsort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x90,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movq   $0x1,-0x60(%rbp)
movq   $0x0,-0x68(%rbp)
mov    -0x60(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
ja     12cb <intmsort+0x19b>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x70(%rbp)
je     1296 <intmsort+0x166>
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rax
cmp    -0x60(%rbp),%rax
jae    11d5 <intmsort+0xa5>
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x88(%rbp)
jmp    11e0 <intmsort+0xb0>
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x88(%rbp)
mov    -0x88(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x78(%rbp)
mov    -0x78(%rbp),%rcx
mov    -0x70(%rbp),%rax
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    -0x78(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x70(%rbp),%rax
cmp    -0x60(%rbp),%rax
jae    122b <intmsort+0xfb>
mov    -0x70(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x90(%rbp)
jmp    1236 <intmsort+0x106>
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x90(%rbp)
mov    -0x90(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x80(%rbp)
mov    -0x80(%rbp),%rcx
mov    -0x70(%rbp),%rax
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x78(%rbp),%rsi
mov    -0x48(%rbp),%rdx
mov    -0x80(%rbp),%rcx
mov    -0x58(%rbp),%r8
call   1040 <intmerge@plt>
mov    -0x78(%rbp),%rax
add    -0x80(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x78(%rbp),%rax
add    -0x80(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    -0x58(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x58(%rbp)
jmp    11a4 <intmsort+0x74>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x68(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x68(%rbp)
mov    -0x60(%rbp),%rax
shl    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
jmp    117e <intmsort+0x4e>
mov    -0x68(%rbp),%rax
and    $0x1,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1324 <intmsort+0x1f4>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x70(%rbp)
je     131f <intmsort+0x1ef>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x70(%rbp),%rcx
sub    $0x1,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x70(%rbp),%rcx
sub    $0x1,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x70(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x70(%rbp)
jmp    12e5 <intmsort+0x1b5>
jmp    1324 <intmsort+0x1f4>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x90,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<intmsort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x38,%rsp
mov    %rsi,%rbx
mov    %rdi,%r14
lea    0x0(,%rsi,4),%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%r13
test   %rbx,%rbx
je     1233 <intmsort+0xf3>
mov    $0x1,%r15d
xor    %ecx,%ecx
mov    %r14,0x10(%rsp)
mov    %r14,%rax
mov    %r13,0x8(%rsp)
mov    %rbx,0x18(%rsp)
jmp    11b0 <intmsort+0x70>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    0x30(%rsp),%rcx
add    $0x1,%rcx
add    %r15,%r15
mov    0x28(%rsp),%rax
mov    0x20(%rsp),%r13
mov    0x18(%rsp),%rbx
cmp    %rbx,%r15
ja     1210 <intmsort+0xd0>
mov    %rcx,0x30(%rsp)
mov    %rbx,%r14
mov    %r13,0x28(%rsp)
mov    %rax,0x20(%rsp)
mov    %rax,%rbx
jmp    11f6 <intmsort+0xb6>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
lea    (%rbx,%rbp,4),%rdx
mov    %rbx,%rdi
mov    %rbp,%rsi
mov    %r12,%rcx
mov    %r13,%r8
call   1050 <intmerge@plt>
add    %r12,%rbp
lea    (%rbx,%rbp,4),%rbx
lea    0x0(%r13,%rbp,4),%r13
sub    %r12,%r14
je     1190 <intmsort+0x50>
cmp    %r15,%r14
mov    %r15,%rbp
cmovb  %r14,%rbp
sub    %rbp,%r14
mov    %r14,%r12
cmp    %r15,%r14
jb     11d0 <intmsort+0x90>
mov    %r15,%r12
jmp    11d0 <intmsort+0x90>
test   $0x1,%cl
mov    0x10(%rsp),%rdi
mov    0x8(%rsp),%r13
je     1233 <intmsort+0xf3>
test   %rbx,%rbx
je     1233 <intmsort+0xf3>
shl    $0x2,%rbx
mov    %r13,%rsi
mov    %rbx,%rdx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %r13,%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 @intmsort(i32* %0, i64 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i64
%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 i64
%15 = alloca i64
%16 = alloca i64
%17 = alloca i64
%18 = alloca i64
store i32* %0, i32** %3
store i64 %1, i64* %4
%19 = load i32*, i32** %3
store i32* %19, i32** %5
%20 = load i64, i64* %4
%21 = mul i64 4, %20
%22 = trunc i64 %21 to i32
%23 = call i32* @malloc(i32 %22)
store i32* %23, i32** %6
%24 = load i32*, i32** %5
store i32* %24, i32** %7
%25 = load i32*, i32** %6
store i32* %25, i32** %8
store i64 1, i64* %14
store i64 0, i64* %15
br label %26
26: ; preds = %82, %2
%27 = load i64, i64* %14
%28 = load i64, i64* %4
%29 = icmp ule i64 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %90
30: ; preds = %26
%31 = load i64, i64* %4
store i64 %31, i64* %16
%32 = load i32*, i32** %7
store i32* %32, i32** %12
%33 = load i32*, i32** %8
store i32* %33, i32** %13
br label %34
34: ; preds = %61, %30
%35 = load i64, i64* %16
%36 = icmp ne i64 %35, 0
br i1 %36, label %37, label %82
37: ; preds = %34
%38 = load i32*, i32** %12
store i32* %38, i32** %10
%39 = load i64, i64* %16
%40 = load i64, i64* %14
%41 = icmp ult i64 %39, %40
br i1 %41, label %42, label %44
42: ; preds = %37
%43 = load i64, i64* %16
br label %46
44: ; preds = %37
%45 = load i64, i64* %14
br label %46
46: ; preds = %44, %42
%47 = phi i64 [ %43, %42 ], [ %45, %44 ]
store i64 %47, i64* %17
%48 = load i64, i64* %17
%49 = load i64, i64* %16
%50 = sub i64 %49, %48
store i64 %50, i64* %16
%51 = load i32*, i32** %12
%52 = load i64, i64* %17
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %52
store i32* %53, i32** %11
%54 = load i64, i64* %16
%55 = load i64, i64* %14
%56 = icmp ult i64 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %59
57: ; preds = %46
%58 = load i64, i64* %16
br label %61
59: ; preds = %46
%60 = load i64, i64* %14
br label %61
61: ; preds = %59, %57
%62 = phi i64 [ %58, %57 ], [ %60, %59 ]
store i64 %62, i64* %18
%63 = load i64, i64* %18
%64 = load i64, i64* %16
%65 = sub i64 %64, %63
store i64 %65, i64* %16
%66 = load i32*, i32** %10
%67 = load i64, i64* %17
%68 = load i32*, i32** %11
%69 = load i64, i64* %18
%70 = load i32*, i32** %13
%71 = call i32 @intmerge(i32* %66, i64 %67, i32* %68, i64 %69, i32* %70)
%72 = load i64, i64* %17
%73 = load i64, i64* %18
%74 = add i64 %72, %73
%75 = load i32*, i32** %12
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %74
store i32* %76, i32** %12
%77 = load i64, i64* %17
%78 = load i64, i64* %18
%79 = add i64 %77, %78
%80 = load i32*, i32** %13
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %80, i64 %79
store i32* %81, i32** %13
br label %34
82: ; preds = %34
%83 = load i32*, i32** %7
store i32* %83, i32** %9
%84 = load i32*, i32** %8
store i32* %84, i32** %7
%85 = load i32*, i32** %9
store i32* %85, i32** %8
%86 = load i64, i64* %15
%87 = add i64 %86, 1
store i64 %87, i64* %15
%88 = load i64, i64* %14
%89 = mul i64 %88, 2
store i64 %89, i64* %14
br label %26
90: ; preds = %26
%91 = load i64, i64* %15
%92 = urem i64 %91, 2
%93 = icmp ne i64 %92, 0
br i1 %93, label %94, label %112
94: ; preds = %90
%95 = load i64, i64* %4
store i64 %95, i64* %16
br label %96
96: ; preds = %99, %94
%97 = load i64, i64* %16
%98 = icmp ne i64 %97, 0
br i1 %98, label %99, label %111
99: ; preds = %96
%100 = load i32*, i32** %6
%101 = load i64, i64* %16
%102 = sub i64 %101, 1
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %100, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = load i32*, i32** %5
%106 = load i64, i64* %16
%107 = sub i64 %106, 1
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 %107
store i32 %104, i32* %108
%109 = load i64, i64* %16
%110 = add i64 %109, -1
store i64 %110, i64* %16
br label %96
111: ; preds = %96
br label %112
112: ; preds = %111, %90
%113 = load i32*, i32** %6
%114 = call i32 @free(i32* %113)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @intmsort(i32* %0, i64 %1) {
%3 = bitcast i32* %0 to i8*
%4 = trunc i64 %1 to i32
%5 = shl i32 %4, 2
%6 = tail call i32* @malloc(i32 %5)
%7 = bitcast i32* %6 to i8*
%8 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %8, label %40, label %9
9: ; preds = %2, %30
%10 = phi i32* [ %11, %30 ], [ %0, %2 ]
%11 = phi i32* [ %10, %30 ], [ %6, %2 ]
%12 = phi i64 [ %31, %30 ], [ 0, %2 ]
%13 = phi i64 [ %32, %30 ], [ 1, %2 ]
br label %14
14: ; preds = %9, %14
%15 = phi i64 [ %24, %14 ], [ %1, %9 ]
%16 = phi i32* [ %28, %14 ], [ %11, %9 ]
%17 = phi i32* [ %27, %14 ], [ %10, %9 ]
%18 = icmp ult i64 %15, %13
%19 = select i1 %18, i64 %15, i64 %13
%20 = sub i64 %15, %19
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %19
%22 = icmp ult i64 %20, %13
%23 = select i1 %22, i64 %20, i64 %13
%24 = sub i64 %20, %23
%25 = tail call i32 @intmerge(i32* %17, i64 %19, i32* %21, i64 %23, i32* %16)
%26 = add i64 %23, %19
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %26
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %26
%29 = icmp eq i64 %24, 0
br i1 %29, label %30, label %14
30: ; preds = %14
%31 = add i64 %12, 1
%32 = shl i64 %13, 1
%33 = icmp ugt i64 %32, %1
br i1 %33, label %34, label %9
34: ; preds = %30
%35 = and i64 %31, 1
%36 = icmp eq i64 %35, 0
%37 = or i1 %36, %8
br i1 %37, label %40, label %38
38: ; preds = %34
%39 = shl nuw i64 %1, 2
br label %40
40: ; preds = %2, %38, %34
%41 = tail call i32 @free(i32* %6)
ret void
}