int merge(int *a, int lo, int hi, int mid, int *count) {
  int size = hi - lo + 1;
  int i, j;
  int aux[size];
  int left = lo, right = mid + 1;
  int left_overflow = 0, right_overflow = 0;
  int rem_left = mid - lo + 1;
  int parity = 0;
  for (i = 0; i < size; i++) {
    if (right_overflow || (a[left] <= a[right] && !left_overflow)) {
      aux[i] = a[left++];
      rem_left--;
      if (left > mid)
        left_overflow = 1;
    } else if (left_overflow || (a[right] < a[left] && !right_overflow)) {
      aux[i] = a[right];
      int temp = right;
      right++;
      if (right > hi)
        right_overflow = 1;
      if (!left_overflow) {
        count[a[temp] - 1] += rem_left;
        parity = (parity + rem_left) % 2;
      }
    }
  }
  for (i = 0, j = lo; i < size; i++, j++)
    a[j] = aux[i];
  return parity;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x38(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x68(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
movl   $0x0,-0x4c(%rbp)
movl   $0x0,-0x50(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
movl   $0x0,-0x58(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    12c0 <merge+0x1c0>
cmpl   $0x0,-0x50(%rbp)
jne    11c1 <merge+0xc1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x48(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     1202 <merge+0x102>
cmpl   $0x0,-0x4c(%rbp)
jne    1202 <merge+0x102>
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x44(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x44(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jle    11fd <merge+0xfd>
movl   $0x1,-0x4c(%rbp)
jmp    12ad <merge+0x1ad>
cmpl   $0x0,-0x4c(%rbp)
jne    1232 <merge+0x132>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x44(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    12a8 <merge+0x1a8>
cmpl   $0x0,-0x50(%rbp)
jne    12a8 <merge+0x1a8>
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x48(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x48(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jle    126a <merge+0x16a>
movl   $0x1,-0x50(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x4c(%rbp)
jne    12a3 <merge+0x1a3>
mov    -0x54(%rbp),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x5c(%rbp),%rsi
mov    (%rcx,%rsi,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    -0x54(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x58(%rbp)
jmp    12a8 <merge+0x1a8>
jmp    12ad <merge+0x1ad>
jmp    12b2 <merge+0x1b2>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1185 <merge+0x85>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    1306 <merge+0x206>
mov    -0x68(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    12cd <merge+0x1cd>
mov    -0x58(%rbp),%eax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%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    $0x28,%rsp
mov    %r8,-0x48(%rbp)
mov    %edx,-0x34(%rbp)
mov    %edx,%ebx
sub    %esi,%ebx
lea    0x1(%rbx),%edx
lea    0xf(,%rdx,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r11
sub    %rax,%r11
mov    %r11,%rsp
test   %ebx,%ebx
js     1237 <merge+0x127>
mov    %rbx,-0x40(%rbp)
mov    %ecx,%r12d
sub    %esi,%r12d
add    $0x1,%r12d
lea    0x1(%rcx),%r13d
xor    %eax,%eax
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
xor    %r9d,%r9d
xor    %r8d,%r8d
mov    %esi,-0x30(%rbp)
mov    %esi,%r15d
jmp    11aa <merge+0x9a>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0xffffffff,%r12d
cmp    %ecx,%r15d
lea    0x1(%r15),%esi
mov    %r14d,(%r11,%rax,4)
mov    $0x1,%ebx
cmovge %ebx,%r8d
mov    %esi,%r15d
mov    %r8d,%r10d
add    $0x1,%rax
mov    %r10d,%r8d
cmp    %rax,%rdx
je     121b <merge+0x10b>
movslq %r15d,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,4),%r14d
test   %r9d,%r9d
jne    1180 <merge+0x70>
movslq %r13d,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,4),%esi
cmp    %esi,%r14d
jg     11c6 <merge+0xb6>
test   %r8d,%r8d
je     1180 <merge+0x70>
xor    %r10d,%r10d
test   %r8d,%r8d
jne    11d8 <merge+0xc8>
cmp    %esi,%r14d
jg     11d8 <merge+0xc8>
xor    %r9d,%r9d
jmp    119e <merge+0x8e>
lea    0x1(%r13),%r14d
xor    %r9d,%r9d
cmp    -0x34(%rbp),%r13d
setge  %r9b
mov    %esi,(%r11,%rax,4)
test   %r8d,%r8d
je     11f5 <merge+0xe5>
mov    %r14d,%r13d
jmp    119b <merge+0x8b>
movslq %esi,%rsi
mov    -0x48(%rbp),%rbx
add    %r12d,-0x4(%rbx,%rsi,4)
mov    -0x2c(%rbp),%ebx
add    %r12d,%ebx
mov    %ebx,%esi
shr    $0x1f,%esi
add    %ebx,%esi
and    $0xfffffffe,%esi
sub    %esi,%ebx
mov    %ebx,-0x2c(%rbp)
mov    %r14d,%r13d
jmp    119e <merge+0x8e>
cmpl   $0x0,-0x40(%rbp)
js     123e <merge+0x12e>
movslq -0x30(%rbp),%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rdi
shl    $0x2,%rdx
mov    %r11,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
jmp    123e <merge+0x12e>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32* %4) {
%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 i8*
%15 = alloca i64
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
%20 = alloca i32
%21 = alloca i32
%22 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32* %4, i32** %10
%23 = load i32, i32* %8
%24 = load i32, i32* %7
%25 = sub nsw i32 %23, %24
%26 = add nsw i32 %25, 1
store i32 %26, i32* %11
%27 = load i32, i32* %11
%28 = zext i32 %27 to i64
%29 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %29, i8** %14
%30 = alloca i32, i64 %28
store i64 %28, i64* %15
%31 = load i32, i32* %7
store i32 %31, i32* %16
%32 = load i32, i32* %9
%33 = add nsw i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %17
store i32 0, i32* %18
store i32 0, i32* %19
%34 = load i32, i32* %9
%35 = load i32, i32* %7
%36 = sub nsw i32 %34, %35
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %20
store i32 0, i32* %21
store i32 0, i32* %12
br label %38
38: ; preds = %134, %5
%39 = load i32, i32* %12
%40 = load i32, i32* %11
%41 = icmp slt i32 %39, %40
br i1 %41, label %42, label %137
42: ; preds = %38
%43 = load i32, i32* %19
%44 = icmp ne i32 %43, 0
br i1 %44, label %60, label %45
45: ; preds = %42
%46 = load i32*, i32** %6
%47 = load i32, i32* %16
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
%50 = load i32, i32* %49
%51 = load i32*, i32** %6
%52 = load i32, i32* %17
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = icmp sle i32 %50, %55
br i1 %56, label %57, label %77
57: ; preds = %45
%58 = load i32, i32* %18
%59 = icmp ne i32 %58, 0
br i1 %59, label %77, label %60
60: ; preds = %57, %42
%61 = load i32*, i32** %6
%62 = load i32, i32* %16
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %16
%64 = sext i32 %62 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = load i32, i32* %12
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %68
store i32 %66, i32* %69
%70 = load i32, i32* %20
%71 = add nsw i32 %70, -1
store i32 %71, i32* %20
%72 = load i32, i32* %16
%73 = load i32, i32* %9
%74 = icmp sgt i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %76
75: ; preds = %60
store i32 1, i32* %18
br label %76
76: ; preds = %75, %60
br label %133
77: ; preds = %57, %45
%78 = load i32, i32* %18
%79 = icmp ne i32 %78, 0
br i1 %79, label %95, label %80
80: ; preds = %77
%81 = load i32*, i32** %6
%82 = load i32, i32* %17
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = load i32*, i32** %6
%87 = load i32, i32* %16
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = icmp slt i32 %85, %90
br i1 %91, label %92, label %132
92: ; preds = %80
%93 = load i32, i32* %19
%94 = icmp ne i32 %93, 0
br i1 %94, label %132, label %95
95: ; preds = %92, %77
%96 = load i32*, i32** %6
%97 = load i32, i32* %17
%98 = sext i32 %97 to i64
%99 = getelementptr inbounds i32, i32* %96, i64 %98
%100 = load i32, i32* %99
%101 = load i32, i32* %12
%102 = sext i32 %101 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %102
store i32 %100, i32* %103
%104 = load i32, i32* %17
store i32 %104, i32* %22
%105 = load i32, i32* %17
%106 = add nsw i32 %105, 1
store i32 %106, i32* %17
%107 = load i32, i32* %17
%108 = load i32, i32* %8
%109 = icmp sgt i32 %107, %108
br i1 %109, label %110, label %111
110: ; preds = %95
store i32 1, i32* %19
br label %111
111: ; preds = %110, %95
%112 = load i32, i32* %18
%113 = icmp ne i32 %112, 0
br i1 %113, label %131, label %114
114: ; preds = %111
%115 = load i32, i32* %20
%116 = load i32*, i32** %10
%117 = load i32*, i32** %6
%118 = load i32, i32* %22
%119 = sext i32 %118 to i64
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %117, i64 %119
%121 = load i32, i32* %120
%122 = sub nsw i32 %121, 1
%123 = sext i32 %122 to i64
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %116, i64 %123
%125 = load i32, i32* %124
%126 = add nsw i32 %125, %115
store i32 %126, i32* %124
%127 = load i32, i32* %21
%128 = load i32, i32* %20
%129 = add nsw i32 %127, %128
%130 = srem i32 %129, 2
store i32 %130, i32* %21
br label %131
131: ; preds = %114, %111
br label %132
132: ; preds = %131, %92, %80
br label %133
133: ; preds = %132, %76
br label %134
134: ; preds = %133
%135 = load i32, i32* %12
%136 = add nsw i32 %135, 1
store i32 %136, i32* %12
br label %38
137: ; preds = %38
store i32 0, i32* %12
%138 = load i32, i32* %7
store i32 %138, i32* %13
br label %139
139: ; preds = %152, %137
%140 = load i32, i32* %12
%141 = load i32, i32* %11
%142 = icmp slt i32 %140, %141
br i1 %142, label %143, label %157
143: ; preds = %139
%144 = load i32, i32* %12
%145 = sext i32 %144 to i64
%146 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %145
%147 = load i32, i32* %146
%148 = load i32*, i32** %6
%149 = load i32, i32* %13
%150 = sext i32 %149 to i64
%151 = getelementptr inbounds i32, i32* %148, i64 %150
store i32 %147, i32* %151
br label %152
152: ; preds = %143
%153 = load i32, i32* %12
%154 = add nsw i32 %153, 1
store i32 %154, i32* %12
%155 = load i32, i32* %13
%156 = add nsw i32 %155, 1
store i32 %156, i32* %13
br label %139
157: ; preds = %139
%158 = load i32, i32* %21
%159 = load i8*, i8** %14
ret i32 %158
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32* nocapture %4) {
%6 = sub nsw i32 %2, %1
%7 = add nsw i32 %6, 1
%8 = zext i32 %7 to i64
%9 = alloca i32, i64 %8
%10 = bitcast i32* %9 to i8*
%11 = icmp slt i32 %6, 0
br i1 %11, label %77, label %12
12: ; preds = %5
%13 = sub i32 1, %1
%14 = add i32 %13, %3
%15 = add nsw i32 %3, 1
%16 = add i32 %2, 1
%17 = sub i32 %16, %1
%18 = zext i32 %17 to i64
br label %28
19: ; preds = %68
br i1 %11, label %77, label %20
20: ; preds = %19
%21 = sext i32 %1 to i64
%22 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %21
%23 = bitcast i32* %22 to i8*
%24 = add i32 %2, 1
%25 = sub i32 %24, %1
%26 = zext i32 %25 to i64
%27 = shl nuw nsw i64 %26, 2
br label %77
28: ; preds = %12, %68
%29 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %75, %68 ]
%30 = phi i32 [ 0, %12 ], [ %74, %68 ]
%31 = phi i32 [ %14, %12 ], [ %73, %68 ]
%32 = phi i32 [ 0, %12 ], [ %72, %68 ]
%33 = phi i32 [ 0, %12 ], [ %71, %68 ]
%34 = phi i32 [ %15, %12 ], [ %70, %68 ]
%35 = phi i32 [ %1, %12 ], [ %69, %68 ]
%36 = icmp eq i32 %32, 0
%37 = sext i32 %35 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
br i1 %36, label %40, label %47
40: ; preds = %28
%41 = sext i32 %34 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = icmp sgt i32 %39, %43
%45 = icmp ne i32 %33, 0
%46 = select i1 %44, i1 true, i1 %45
br i1 %46, label %53, label %47
47: ; preds = %28, %40
%48 = add nsw i32 %35, 1
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %29
store i32 %39, i32* %49
%50 = add nsw i32 %31, -1
%51 = icmp slt i32 %35, %3
%52 = select i1 %51, i32 %33, i32 1
br label %68
53: ; preds = %40
%54 = select i1 %45, i1 true, i1 %44
br i1 %54, label %55, label %68
55: ; preds = %53
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %29
store i32 %43, i32* %56
%57 = add nsw i32 %34, 1
%58 = icmp sge i32 %34, %2
%59 = zext i1 %58 to i32
br i1 %45, label %68, label %60
60: ; preds = %55
%61 = add nsw i32 %43, -1
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = add nsw i32 %64, %31
store i32 %65, i32* %63
%66 = add nsw i32 %30, %31
%67 = srem i32 %66, 2
br label %68
68: ; preds = %47, %55, %60, %53
%69 = phi i32 [ %48, %47 ], [ %35, %53 ], [ %35, %60 ], [ %35, %55 ]
%70 = phi i32 [ %34, %47 ], [ %34, %53 ], [ %57, %60 ], [ %57, %55 ]
%71 = phi i32 [ %52, %47 ], [ 0, %53 ], [ 0, %60 ], [ %33, %55 ]
%72 = phi i32 [ %32, %47 ], [ 0, %53 ], [ %59, %60 ], [ %59, %55 ]
%73 = phi i32 [ %50, %47 ], [ %31, %53 ], [ %31, %60 ], [ %31, %55 ]
%74 = phi i32 [ %30, %47 ], [ %30, %53 ], [ %67, %60 ], [ %30, %55 ]
%75 = add nuw nsw i64 %29, 1
%76 = icmp eq i64 %75, %18
br i1 %76, label %19, label %28
77: ; preds = %5, %20, %19
%78 = phi i32 [ %74, %20 ], [ %74, %19 ], [ 0, %5 ]
ret i32 %78
}