#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);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
int /*<<< orphan*/ sort2(int *, int *);
int /*<<< orphan*/ sort3(int *, int *, int *);
void heap(int *values, int n) {
  int i;
  int high_i;
  int low_i;
  int part;
  int value;
  int *dup;
  switch (n) {
  case 0:
  case 1:
    return;
  case 2:
    sort2(&values[0], &values[1]);
    return;
  case 3:
    sort3(&values[0], &values[1], &values[2]);
    return;
  }
  dup = malloc(n * sizeof(int));
  memcpy(dup, values, n * sizeof(int));
  low_i = 0;
  high_i = n - 1;
  part = values[0];
  for (i = 1; i < n; i++) {
    value = values[i];
    if (value < part) {
      dup[low_i] = value;
      low_i++;
    } else {
      dup[high_i] = value;
      high_i--;
    }
  }
  dup[low_i] = part;
  memcpy(values, dup, n * sizeof(int));
  free(dup);
  if (low_i > 1)
    heap(values, low_i);
  if (high_i < (n - 2))
    heap(values + low_i + 1, n - low_i - 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<heap>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
sub    $0x2,%eax
jb     11a5 <heap+0x45>
jmp    1183 <heap+0x23>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
je     11aa <heap+0x4a>
jmp    1194 <heap+0x34>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
sub    $0x3,%eax
je     11c0 <heap+0x60>
jmp    11de <heap+0x7e>
jmp    130a <heap+0x1aa>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
add    $0x4,%rsi
call   1040 <sort2@plt>
jmp    130a <heap+0x1aa>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
add    $0x4,%rsi
mov    -0x8(%rbp),%rdx
add    $0x8,%rdx
call   1080 <sort3@plt>
jmp    130a <heap+0x1aa>
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x1,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1294 <heap+0x134>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    126a <heap+0x10a>
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1281 <heap+0x121>
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1286 <heap+0x126>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1228 <heap+0xc8>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x28(%rbp),%rsi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
cmpl   $0x1,-0x18(%rbp)
jle    12d8 <heap+0x178>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
call   1070 <heap@plt>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x2,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    130a <heap+0x1aa>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
add    $0x4,%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
sub    -0x18(%rbp),%esi
sub    $0x1,%esi
call   1070 <heap@plt>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<heap>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r15
cmp    $0x2,%r14d
jb     125e <heap+0xfe>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    $0x3,%r14d
je     126d <heap+0x10d>
cmp    $0x2,%r14d
je     128b <heap+0x12b>
lea    0x0(,%r14,4),%ebx
mov    %ebx,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%r13
mov    %rax,%rdi
mov    %r15,%rsi
mov    %ebx,0x4(%rsp)
mov    %ebx,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
lea    -0x1(%r14),%ebp
mov    (%r15),%eax
xor    %ebx,%ebx
cmp    $0x2,%r14d
jl     1210 <heap+0xb0>
mov    %r14d,%ecx
xor    %ebx,%ebx
mov    $0x1,%edx
jmp    11f4 <heap+0x94>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movslq %ebp,%rbp
mov    %esi,0x0(%r13,%rbp,4)
add    $0xffffffff,%ebp
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
je     1210 <heap+0xb0>
mov    (%r15,%rdx,4),%esi
cmp    %eax,%esi
jge    11e0 <heap+0x80>
movslq %ebx,%rbx
mov    %esi,0x0(%r13,%rbx,4)
add    $0x1,%ebx
jmp    11eb <heap+0x8b>
nopl   0x0(%rax)
movslq %ebx,%r12
mov    %eax,0x0(%r13,%r12,4)
mov    %r15,%rdi
mov    %r13,%rsi
mov    0x4(%rsp),%edx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    %r13,%rdi
call   1030 <free@plt>
cmp    $0x2,%r12d
jl     123f <heap+0xdf>
mov    %r15,%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1070 <heap@plt>
lea    -0x2(%r14),%eax
cmp    %eax,%ebp
jge    125e <heap+0xfe>
lea    (%r15,%r12,4),%r15
add    $0x4,%r15
not    %ebx
add    %ebx,%r14d
cmp    $0x2,%r14d
jae    1180 <heap+0x20>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
lea    0x4(%r15),%rsi
lea    0x8(%r15),%rdx
mov    %r15,%rdi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1080 <sort3@plt>
lea    0x4(%r15),%rsi
mov    %r15,%rdi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1040 <sort2@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @heap(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*
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%11 = load i32, i32* %4
switch i32 %11, label %27 [
i32 0, label %12
i32 1, label %12
i32 2, label %13
i32 3, label %19
]
12: ; preds = %2, %2
br label %113
13: ; preds = %2
%14 = load i32*, i32** %3
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 0
%16 = load i32*, i32** %3
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 1
%18 = call i32 @sort2(i32* %15, i32* %17)
br label %113
19: ; preds = %2
%20 = load i32*, i32** %3
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 0
%22 = load i32*, i32** %3
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 1
%24 = load i32*, i32** %3
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 2
%26 = call i32 @sort3(i32* %21, i32* %23, i32* %25)
br label %113
27: ; preds = %2
%28 = load i32, i32* %4
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = mul i64 %29, 4
%31 = trunc i64 %30 to i32
%32 = call i32* @malloc(i32 %31)
store i32* %32, i32** %10
%33 = load i32*, i32** %10
%34 = load i32*, i32** %3
%35 = load i32, i32* %4
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = mul i64 %36, 4
%38 = trunc i64 %37 to i32
%39 = call i32 @memcpy(i32* %33, i32* %34, i32 %38)
store i32 0, i32* %7
%40 = load i32, i32* %4
%41 = sub nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %6
%42 = load i32*, i32** %3
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 0
%44 = load i32, i32* %43
store i32 %44, i32* %8
store i32 1, i32* %5
br label %45
45: ; preds = %75, %27
%46 = load i32, i32* %5
%47 = load i32, i32* %4
%48 = icmp slt i32 %46, %47
br i1 %48, label %49, label %78
49: ; preds = %45
%50 = load i32*, i32** %3
%51 = load i32, i32* %5
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
store i32 %54, i32* %9
%55 = load i32, i32* %9
%56 = load i32, i32* %8
%57 = icmp slt i32 %55, %56
br i1 %57, label %58, label %66
58: ; preds = %49
%59 = load i32, i32* %9
%60 = load i32*, i32** %10
%61 = load i32, i32* %7
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
store i32 %59, i32* %63
%64 = load i32, i32* %7
%65 = add nsw i32 %64, 1
store i32 %65, i32* %7
br label %74
66: ; preds = %49
%67 = load i32, i32* %9
%68 = load i32*, i32** %10
%69 = load i32, i32* %6
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %70
store i32 %67, i32* %71
%72 = load i32, i32* %6
%73 = add nsw i32 %72, -1
store i32 %73, i32* %6
br label %74
74: ; preds = %66, %58
br label %75
75: ; preds = %74
%76 = load i32, i32* %5
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %5
br label %45
78: ; preds = %45
%79 = load i32, i32* %8
%80 = load i32*, i32** %10
%81 = load i32, i32* %7
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %80, i64 %82
store i32 %79, i32* %83
%84 = load i32*, i32** %3
%85 = load i32*, i32** %10
%86 = load i32, i32* %4
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = mul i64 %87, 4
%89 = trunc i64 %88 to i32
%90 = call i32 @memcpy(i32* %84, i32* %85, i32 %89)
%91 = load i32*, i32** %10
%92 = call i32 @free(i32* %91)
%93 = load i32, i32* %7
%94 = icmp sgt i32 %93, 1
br i1 %94, label %95, label %98
95: ; preds = %78
%96 = load i32*, i32** %3
%97 = load i32, i32* %7
br label %98
98: ; preds = %95, %78
%99 = load i32, i32* %6
%100 = load i32, i32* %4
%101 = sub nsw i32 %100, 2
%102 = icmp slt i32 %99, %101
br i1 %102, label %103, label %113
103: ; preds = %98
%104 = load i32*, i32** %3
%105 = load i32, i32* %7
%106 = sext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 %106
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %107, i64 1
%109 = load i32, i32* %4
%110 = load i32, i32* %7
%111 = sub nsw i32 %109, %110
%112 = sub nsw i32 %111, 1
br label %113
113: ; preds = %12, %13, %19, %103, %98
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @heap(i32* %0, i32 %1) {
br label %3
3: ; preds = %54, %2
%4 = phi i32* [ %0, %2 ], [ %56, %54 ]
%5 = phi i32 [ %1, %2 ], [ %58, %54 ]
switch i32 %5, label %13 [
i32 0, label %59
i32 1, label %59
i32 2, label %6
i32 3, label %9
]
6: ; preds = %3
%7 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 1
%8 = tail call i32 @sort2(i32* %4, i32* %7)
br label %59
9: ; preds = %3
%10 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 1
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 2
%12 = tail call i32 @sort3(i32* %4, i32* %10, i32* %11)
br label %59
13: ; preds = %3
%14 = shl i32 %5, 2
%15 = tail call i32* @malloc(i32 %14)
%16 = tail call i32 @memcpy(i32* %15, i32* %4, i32 %14)
%17 = add nsw i32 %5, -1
%18 = load i32, i32* %4
%19 = icmp sgt i32 %5, 1
br i1 %19, label %20, label %42
20: ; preds = %13
%21 = zext i32 %5 to i64
br label %22
22: ; preds = %20, %37
%23 = phi i64 [ 1, %20 ], [ %40, %37 ]
%24 = phi i32 [ %17, %20 ], [ %39, %37 ]
%25 = phi i32 [ 0, %20 ], [ %38, %37 ]
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %23
%27 = load i32, i32* %26
%28 = icmp slt i32 %27, %18
br i1 %28, label %29, label %33
29: ; preds = %22
%30 = sext i32 %25 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %30
store i32 %27, i32* %31
%32 = add nsw i32 %25, 1
br label %37
33: ; preds = %22
%34 = sext i32 %24 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %34
store i32 %27, i32* %35
%36 = add nsw i32 %24, -1
br label %37
37: ; preds = %29, %33
%38 = phi i32 [ %32, %29 ], [ %25, %33 ]
%39 = phi i32 [ %24, %29 ], [ %36, %33 ]
%40 = add nuw nsw i64 %23, 1
%41 = icmp eq i64 %40, %21
br i1 %41, label %42, label %22
42: ; preds = %37, %13
%43 = phi i32 [ 0, %13 ], [ %38, %37 ]
%44 = phi i32 [ %17, %13 ], [ %39, %37 ]
%45 = sext i32 %43 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %45
store i32 %18, i32* %46
%47 = tail call i32 @memcpy(i32* %4, i32* %15, i32 %14)
%48 = tail call i32 @free(i32* %15)
%49 = icmp sgt i32 %43, 1
br i1 %49, label %50, label %51
50: ; preds = %42
tail call void @heap(i32* %4, i32 %43)
br label %51
51: ; preds = %50, %42
%52 = add nsw i32 %5, -2
%53 = icmp slt i32 %44, %52
br i1 %53, label %54, label %59
54: ; preds = %51
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 1
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %45
%57 = xor i32 %43, -1
%58 = add i32 %5, %57
br label %3
59: ; preds = %51, %3, %3, %9, %6
ret void
}