int *merge(int *a, int an, int *b, int bn) {
  int i, j, k;
  int *c;
  c = malloc(sizeof(int) * (an + bn));
  for (i = j = k = 0; i < an + bn; i++) {
    if ((j == an) || (k == bn))
      break;
    if (a[j] <= b[k]) {
      c[i] = a[j];
      j++;
    } else {
      c[i] = b[k];
      k++;
    }
  }
  if (j < an) {
    for (; j < an; j++, i++)
      c[i] = a[j];
  } else if (k < bn) {
    for (; k < bn; k++, i++)
      c[i] = b[k];
  } else {
    printf("%s: both a and b not done!\n", __func__);
  }
  for (i = 0; i < an + bn; i++) {
    a[i] = c[i];
  }
  free(c);
  return a;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
movslq %eax,%rdi
shl    $0x2,%rdi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1211 <merge+0xe1>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
je     119a <merge+0x6a>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jne    119f <merge+0x6f>
jmp    1211 <merge+0xe1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     11df <merge+0xaf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11fe <merge+0xce>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1203 <merge+0xd3>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1171 <merge+0x41>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1260 <merge+0x130>
jmp    1222 <merge+0xf2>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    125b <merge+0x12b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1222 <merge+0xf2>
jmp    12c9 <merge+0x199>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    12af <merge+0x17f>
jmp    1271 <merge+0x141>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    12aa <merge+0x17a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1271 <merge+0x141>
jmp    12c4 <merge+0x194>
lea    0xd4a(%rip),%rdi
lea    0xd5f(%rip),%rsi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
jmp    12c9 <merge+0x199>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1305 <merge+0x1d5>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    12d0 <merge+0x1a0>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %ecx,%r13d
mov    %rdx,%r12
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,0x8(%rsp)
lea    0x0(%r13,%r14,1),%eax
mov    %rax,0x10(%rsp)
movslq %eax,%r15
lea    0x0(,%r15,4),%rdi
call   1060 <malloc@plt>
xor    %ecx,%ecx
mov    $0x0,%r8d
test   %r15d,%r15d
jle    1219 <merge+0xd9>
test   %r14d,%r14d
je     1219 <merge+0xd9>
mov    $0x0,%edx
test   %r13d,%r13d
mov    0x8(%rsp),%r9
je     11f0 <merge+0xb0>
xor    %r8d,%r8d
mov    $0x1,%esi
xor    %edx,%edx
xor    %ecx,%ecx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,%edi
mov    %edx,%r10d
mov    %ecx,%ecx
mov    (%r9,%rcx,4),%ebp
mov    %edx,%ecx
mov    (%r12,%rcx,4),%ebx
xor    %edx,%edx
xor    %ecx,%ecx
cmp    %ebx,%ebp
setg   %dl
setle  %cl
cmovg  %ebx,%ebp
add    %edi,%ecx
add    %r10d,%edx
mov    %ebp,(%rax,%r8,1)
add    $0x4,%r8
cmp    %r15,%rsi
jge    11f0 <merge+0xb0>
cmp    %r14d,%ecx
je     11f0 <merge+0xb0>
add    $0x1,%rsi
cmp    %r13d,%edx
jne    11b0 <merge+0x70>
cmp    %r14d,%ecx
jge    1225 <merge+0xe5>
mov    %rax,%rbp
mov    %rax,%rdi
add    %r8,%rdi
movslq %ecx,%rax
lea    (%r9,%rax,4),%rsi
not    %ecx
add    %r14d,%ecx
lea    0x4(,%rcx,4),%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
jmp    1266 <merge+0x126>
xor    %edx,%edx
mov    0x8(%rsp),%r9
cmp    %r14d,%ecx
jl     11f5 <merge+0xb5>
cmp    %r13d,%edx
jge    124e <merge+0x10e>
mov    %rax,%rbp
mov    %rax,%rdi
add    %r8,%rdi
movslq %edx,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rsi
not    %edx
add    %r13d,%edx
lea    0x4(,%rdx,4),%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
jmp    1266 <merge+0x126>
mov    %rax,%rbp
lea    0xda8(%rip),%rdi
lea    0xdbd(%rip),%rsi
xor    %eax,%eax
call   1040 <printf@plt>
mov    0x10(%rsp),%rax
test   %eax,%eax
mov    0x8(%rsp),%rbx
jle    128a <merge+0x14a>
add    $0xffffffff,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %rbx,%rdi
mov    %rbp,%rsi
call   1050 <memcpy@plt>
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %rbx,%rax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [28 x i8] c"%s: both a and b not done!\0A\00"
@__func__.merge = [6 x i8] c"merge\00"
define i32* @merge(i32* %0, i32 %1, i32* %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32*
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32* %2, i32** %7
store i32 %3, i32* %8
%13 = load i32, i32* %6
%14 = load i32, i32* %8
%15 = add nsw i32 %13, %14
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = mul i64 4, %16
%18 = call i8* @malloc(i64 %17)
%19 = bitcast i8* %18 to i32*
store i32* %19, i32** %12
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %10
store i32 0, i32* %9
br label %20
20: ; preds = %72, %4
%21 = load i32, i32* %9
%22 = load i32, i32* %6
%23 = load i32, i32* %8
%24 = add nsw i32 %22, %23
%25 = icmp slt i32 %21, %24
br i1 %25, label %26, label %75
26: ; preds = %20
%27 = load i32, i32* %10
%28 = load i32, i32* %6
%29 = icmp eq i32 %27, %28
br i1 %29, label %34, label %30
30: ; preds = %26
%31 = load i32, i32* %11
%32 = load i32, i32* %8
%33 = icmp eq i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %35
34: ; preds = %30, %26
br label %75
35: ; preds = %30
%36 = load i32*, i32** %5
%37 = load i32, i32* %10
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = load i32*, i32** %7
%42 = load i32, i32* %11
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = icmp sle i32 %40, %45
br i1 %46, label %47, label %59
47: ; preds = %35
%48 = load i32*, i32** %5
%49 = load i32, i32* %10
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = load i32*, i32** %12
%54 = load i32, i32* %9
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %55
store i32 %52, i32* %56
%57 = load i32, i32* %10
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %10
br label %71
59: ; preds = %35
%60 = load i32*, i32** %7
%61 = load i32, i32* %11
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = load i32*, i32** %12
%66 = load i32, i32* %9
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %65, i64 %67
store i32 %64, i32* %68
%69 = load i32, i32* %11
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %11
br label %71
71: ; preds = %59, %47
br label %72
72: ; preds = %71
%73 = load i32, i32* %9
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %9
br label %20
75: ; preds = %34, %20
%76 = load i32, i32* %10
%77 = load i32, i32* %6
%78 = icmp slt i32 %76, %77
br i1 %78, label %79, label %100
79: ; preds = %75
br label %80
80: ; preds = %94, %79
%81 = load i32, i32* %10
%82 = load i32, i32* %6
%83 = icmp slt i32 %81, %82
br i1 %83, label %84, label %99
84: ; preds = %80
%85 = load i32*, i32** %5
%86 = load i32, i32* %10
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %85, i64 %87
%89 = load i32, i32* %88
%90 = load i32*, i32** %12
%91 = load i32, i32* %9
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %90, i64 %92
store i32 %89, i32* %93
br label %94
94: ; preds = %84
%95 = load i32, i32* %10
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %10
%97 = load i32, i32* %9
%98 = add nsw i32 %97, 1
store i32 %98, i32* %9
br label %80
99: ; preds = %80
br label %128
100: ; preds = %75
%101 = load i32, i32* %11
%102 = load i32, i32* %8
%103 = icmp slt i32 %101, %102
br i1 %103, label %104, label %125
104: ; preds = %100
br label %105
105: ; preds = %119, %104
%106 = load i32, i32* %11
%107 = load i32, i32* %8
%108 = icmp slt i32 %106, %107
br i1 %108, label %109, label %124
109: ; preds = %105
%110 = load i32*, i32** %7
%111 = load i32, i32* %11
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 %112
%114 = load i32, i32* %113
%115 = load i32*, i32** %12
%116 = load i32, i32* %9
%117 = sext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %117
store i32 %114, i32* %118
br label %119
119: ; preds = %109
%120 = load i32, i32* %11
%121 = add nsw i32 %120, 1
store i32 %121, i32* %11
%122 = load i32, i32* %9
%123 = add nsw i32 %122, 1
store i32 %123, i32* %9
br label %105
124: ; preds = %105
br label %127
125: ; preds = %100
%126 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([28 x i8], [28 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8* getelementptr inbounds ([6 x i8], [6 x i8]* @__func__.merge, i64 0, i64 0))
br label %127
127: ; preds = %125, %124
br label %128
128: ; preds = %127, %99
store i32 0, i32* %9
br label %129
129: ; preds = %145, %128
%130 = load i32, i32* %9
%131 = load i32, i32* %6
%132 = load i32, i32* %8
%133 = add nsw i32 %131, %132
%134 = icmp slt i32 %130, %133
br i1 %134, label %135, label %148
135: ; preds = %129
%136 = load i32*, i32** %12
%137 = load i32, i32* %9
%138 = sext i32 %137 to i64
%139 = getelementptr inbounds i32, i32* %136, i64 %138
%140 = load i32, i32* %139
%141 = load i32*, i32** %5
%142 = load i32, i32* %9
%143 = sext i32 %142 to i64
%144 = getelementptr inbounds i32, i32* %141, i64 %143
store i32 %140, i32* %144
br label %145
145: ; preds = %135
%146 = load i32, i32* %9
%147 = add nsw i32 %146, 1
store i32 %147, i32* %9
br label %129
148: ; preds = %129
%149 = load i32*, i32** %12
%150 = bitcast i32* %149 to i8*
%151 = load i32*, i32** %5
ret i32* %151
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [28 x i8] c"%s: both a and b not done!\0A\00"
@__func__.merge = [6 x i8] c"merge\00"
define i32* @merge(i32* returned %0, i32 %1, i32* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = bitcast i32* %0 to i8*
%6 = add i32 %3, %1
%7 = sext i32 %6 to i64
%8 = shl nsw i64 %7, 2
%9 = tail call i8* @malloc(i64 %8)
%10 = bitcast i8* %9 to i32*
%11 = icmp slt i32 %6, 1
%12 = icmp eq i32 %1, 0
%13 = or i1 %11, %12
%14 = icmp eq i32 %3, 0
%15 = or i1 %13, %14
br i1 %15, label %43, label %16
16: ; preds = %4, %16
%17 = phi i64 [ %34, %16 ], [ 0, %4 ]
%18 = phi i32 [ %32, %16 ], [ 0, %4 ]
%19 = phi i32 [ %30, %16 ], [ 0, %4 ]
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = zext i32 %18 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = icmp sgt i32 %22, %25
%27 = select i1 %26, i32 %25, i32 %22
%28 = xor i1 %26, true
%29 = zext i1 %28 to i32
%30 = add nuw nsw i32 %19, %29
%31 = zext i1 %26 to i32
%32 = add nuw nsw i32 %18, %31
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 %17
store i32 %27, i32* %33
%34 = add nuw nsw i64 %17, 1
%35 = icmp sge i64 %34, %7
%36 = icmp eq i32 %30, %1
%37 = select i1 %35, i1 true, i1 %36
%38 = icmp eq i32 %32, %3
%39 = select i1 %37, i1 true, i1 %38
br i1 %39, label %40, label %16
40: ; preds = %16
%41 = shl i64 %34, 2
%42 = and i64 %41, 17179869180
br label %43
43: ; preds = %40, %4
%44 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %30, %40 ]
%45 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %32, %40 ]
%46 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %42, %40 ]
%47 = icmp slt i32 %44, %1
br i1 %47, label %48, label %58
48: ; preds = %43
%49 = getelementptr i8, i8* %9, i64 %46
%50 = sext i32 %44 to i64
%51 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %50
%52 = bitcast i32* %51 to i8*
%53 = xor i32 %44, -1
%54 = add i32 %53, %1
%55 = zext i32 %54 to i64
%56 = shl nuw nsw i64 %55, 2
%57 = add nuw nsw i64 %56, 4
br label %72
58: ; preds = %43
%59 = icmp slt i32 %45, %3
br i1 %59, label %60, label %70
60: ; preds = %58
%61 = getelementptr i8, i8* %9, i64 %46
%62 = sext i32 %45 to i64
%63 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %62
%64 = bitcast i32* %63 to i8*
%65 = xor i32 %45, -1
%66 = add i32 %65, %3
%67 = zext i32 %66 to i64
%68 = shl nuw nsw i64 %67, 2
%69 = add nuw nsw i64 %68, 4
br label %72
70: ; preds = %58
%71 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([28 x i8], [28 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8* getelementptr inbounds ([6 x i8], [6 x i8]* @__func__.merge, i64 0, i64 0))
br label %72
72: ; preds = %60, %48, %70
%73 = icmp sgt i32 %6, 0
br i1 %73, label %74, label %79
74: ; preds = %72
%75 = add nsw i32 %6, -1
%76 = zext i32 %75 to i64
%77 = shl nuw nsw i64 %76, 2
%78 = add nuw nsw i64 %77, 4
br label %79
79: ; preds = %74, %72
tail call void @free(i8* %9)
ret i32* %0
}