#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 */
long long mergeAndCountInversion(int *, int, int, int);
long long int mergeSortAndCountInversion(int arr[], int start, int end) {
  int temp, mid;
  long long int inversionLeft, inversionRight, inversionMerge;
  if (end <= start)
    return 0;
  if (end - start == 1) {
    if (arr[start] > arr[end]) {
      temp = arr[start];
      arr[start] = arr[end];
      arr[end] = temp;
      return 1;
    }
    return 0;
  }
  mid = start + ((end - start) >> 1);
  inversionLeft = mergeSortAndCountInversion(arr, start, mid);
  inversionRight = mergeSortAndCountInversion(arr, mid + 1, end);
  inversionMerge = mergeAndCountInversion(arr, start, mid, end);
  return inversionLeft + inversionRight + inversionMerge;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mergeSortAndCountInversion>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     114b <mergeSortAndCountInversion+0x2b>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    1222 <mergeSortAndCountInversion+0x102>
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
cmp    $0x1,%eax
jne    11c2 <mergeSortAndCountInversion+0xa2>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    11b5 <mergeSortAndCountInversion+0x95>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
movq   $0x1,-0x8(%rbp)
jmp    1222 <mergeSortAndCountInversion+0x102>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    1222 <mergeSortAndCountInversion+0x102>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
sar    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x20(%rbp),%edx
call   1040 <mergeSortAndCountInversion@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
call   1040 <mergeSortAndCountInversion@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%ecx
call   1030 <mergeAndCountInversion@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    -0x30(%rbp),%rax
add    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mergeSortAndCountInversion>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %edx,%ebp
sub    %esi,%ebp
jle    115f <mergeSortAndCountInversion+0x3f>
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%ebx
mov    %rdi,%r14
cmp    $0x1,%ebp
jne    1163 <mergeSortAndCountInversion+0x43>
movslq %ebx,%rax
mov    (%r14,%rax,4),%ecx
movslq %r15d,%rdx
mov    (%r14,%rdx,4),%esi
cmp    %esi,%ecx
jle    115f <mergeSortAndCountInversion+0x3f>
mov    %esi,(%r14,%rax,4)
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
mov    $0x1,%ebp
jmp    11a3 <mergeSortAndCountInversion+0x83>
xor    %ebp,%ebp
jmp    11a3 <mergeSortAndCountInversion+0x83>
sar    %ebp
lea    (%rbx,%rbp,1),%r12d
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r12d,%edx
call   1040 <mergeSortAndCountInversion@plt>
mov    %rax,%r13
lea    (%rbx,%rbp,1),%esi
add    $0x1,%esi
mov    %r14,%rdi
mov    %r15d,%edx
call   1040 <mergeSortAndCountInversion@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    %r14,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r12d,%edx
mov    %r15d,%ecx
call   1030 <mergeAndCountInversion@plt>
add    %r13,%rbp
add    %rax,%rbp
mov    %rbp,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @mergeSortAndCountInversion(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%13 = load i32, i32* %7
%14 = load i32, i32* %6
%15 = icmp sle i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %17
16: ; preds = %3
store i64 0, i64* %4
br label %81
17: ; preds = %3
%18 = load i32, i32* %7
%19 = load i32, i32* %6
%20 = sub nsw i32 %18, %19
%21 = icmp eq i32 %20, 1
br i1 %21, label %22, label %55
22: ; preds = %17
%23 = load i32*, i32** %5
%24 = load i32, i32* %6
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = load i32*, i32** %5
%29 = load i32, i32* %7
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = icmp sgt i32 %27, %32
br i1 %33, label %34, label %54
34: ; preds = %22
%35 = load i32*, i32** %5
%36 = load i32, i32* %6
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
store i32 %39, i32* %8
%40 = load i32*, i32** %5
%41 = load i32, i32* %7
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = load i32*, i32** %5
%46 = load i32, i32* %6
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
store i32 %44, i32* %48
%49 = load i32, i32* %8
%50 = load i32*, i32** %5
%51 = load i32, i32* %7
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
store i32 %49, i32* %53
store i64 1, i64* %4
br label %81
54: ; preds = %22
store i64 0, i64* %4
br label %81
55: ; preds = %17
%56 = load i32, i32* %6
%57 = load i32, i32* %7
%58 = load i32, i32* %6
%59 = sub nsw i32 %57, %58
%60 = ashr i32 %59, 1
%61 = add nsw i32 %56, %60
store i32 %61, i32* %9
%62 = load i32*, i32** %5
%63 = load i32, i32* %6
%64 = load i32, i32* %9
%65 = call i64 @mergeSortAndCountInversion(i32* %62, i32 %63, i32 %64)
store i64 %65, i64* %10
%66 = load i32*, i32** %5
%67 = load i32, i32* %9
%68 = add nsw i32 %67, 1
%69 = load i32, i32* %7
%70 = call i64 @mergeSortAndCountInversion(i32* %66, i32 %68, i32 %69)
store i64 %70, i64* %11
%71 = load i32*, i32** %5
%72 = load i32, i32* %6
%73 = load i32, i32* %9
%74 = load i32, i32* %7
%75 = call i64 @mergeAndCountInversion(i32* %71, i32 %72, i32 %73, i32 %74)
store i64 %75, i64* %12
%76 = load i64, i64* %10
%77 = load i64, i64* %11
%78 = add nsw i64 %76, %77
%79 = load i64, i64* %12
%80 = add nsw i64 %78, %79
store i64 %80, i64* %4
br label %81
81: ; preds = %55, %54, %34, %16
%82 = load i64, i64* %4
ret i64 %82
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @mergeSortAndCountInversion(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, %1
br i1 %4, label %5, label %17
5: ; preds = %3
%6 = sub nsw i32 %2, %1
%7 = icmp eq i32 %6, 1
br i1 %7, label %8, label %19
8: ; preds = %5
%9 = sext i32 %1 to i64
%10 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %9
%11 = load i32, i32* %10
%12 = sext i32 %2 to i64
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %12
%14 = load i32, i32* %13
%15 = icmp sgt i32 %11, %14
br i1 %15, label %16, label %17
16: ; preds = %8
store i32 %14, i32* %10
store i32 %11, i32* %13
br label %17
17: ; preds = %16, %3, %8, %19
%18 = phi i64 [ %27, %19 ], [ 1, %16 ], [ 0, %3 ], [ 0, %8 ]
ret i64 %18
19: ; preds = %5
%20 = ashr i32 %6, 1
%21 = add nsw i32 %20, %1
%22 = tail call i64 @mergeSortAndCountInversion(i32* %0, i32 %1, i32 %21)
%23 = add nsw i32 %21, 1
%24 = tail call i64 @mergeSortAndCountInversion(i32* %0, i32 %23, i32 %2)
%25 = tail call i64 @mergeAndCountInversion(i32* %0, i32 %1, i32 %21, i32 %2)
%26 = add nsw i64 %24, %22
%27 = add nsw i64 %26, %25
br label %17
}