int merge(int arr[], int low, int mid, int high) {
  int i, j, k, n;
  n = high - low + 1;
  int temp[n];
  i = low;
  j = mid;
  k = 0;
  while (i < mid && j <= high) {
    if (arr[i] < arr[j]) {
      temp[k++] = arr[i++];
    } else {
      temp[k++] = arr[j++];
    }
  }
  while (i < mid) {
    temp[k++] = arr[i++];
  }
  while (j <= high) {
    temp[k++] = arr[j++];
  }
  for (i = low; i <= high; ++i) {
    arr[i] = temp[i - low];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%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,-0x48(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x49(%rbp)
jge    117a <merge+0x7a>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x49(%rbp)
mov    -0x49(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    118a <merge+0x8a>
jmp    1204 <merge+0x104>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11d5 <merge+0xd5>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11ff <merge+0xff>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    115d <merge+0x5d>
jmp    1209 <merge+0x109>
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1244 <merge+0x144>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1209 <merge+0x109>
jmp    1249 <merge+0x149>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     1284 <merge+0x184>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1249 <merge+0x149>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     12bf <merge+0x1bf>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    128a <merge+0x18a>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    -0x4(%rbp),%eax
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    $0x18,%rsp
mov    %ecx,%r14d
mov    %edx,%ebx
mov    %esi,%r8d
mov    %rdi,%r13
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
add    $0x1,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r9
sub    %rax,%r9
mov    %r9,%rsp
xor    %r12d,%r12d
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%eax
cmp    %edx,%esi
jge    11a6 <merge+0x96>
cmp    %r14d,%ebx
jg     11a6 <merge+0x96>
xor    %r12d,%r12d
mov    %r8d,%eax
mov    %ebx,%r15d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
cltq
mov    0x0(%r13,%rax,4),%ecx
movslq %r15d,%r15
mov    0x0(%r13,%r15,4),%edx
xor    %esi,%esi
xor    %edi,%edi
cmp    %edx,%ecx
setl   %sil
setge  %dil
cmovl  %ecx,%edx
add    %edi,%r15d
add    %esi,%eax
mov    %edx,(%r9,%r12,4)
add    $0x1,%r12
cmp    %ebx,%eax
jge    11a6 <merge+0x96>
cmp    %r14d,%r15d
jle    1170 <merge+0x60>
cmp    %ebx,%eax
jl     11e5 <merge+0xd5>
cmp    %r14d,%r15d
jle    12e9 <merge+0x1d9>
sub    %r8d,%r14d
jl     11d6 <merge+0xc6>
movslq %r8d,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rdi
add    %r13,%rdi
lea    0x4(,%r14,4),%rdx
mov    %r9,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %r8d,-0x2c(%rbp)
mov    %r14,-0x40(%rbp)
mov    %r12d,%r12d
mov    %r9,-0x38(%rbp)
lea    (%r9,%r12,4),%rdi
movslq %eax,%r14
lea    0x0(,%r14,4),%rsi
add    %r13,%rsi
not    %eax
add    %ebx,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
movslq %ebx,%rax
mov    %rax,%rcx
sub    %r14,%rcx
cmp    $0x4,%rcx
jae    1233 <merge+0x123>
mov    -0x2c(%rbp),%r8d
mov    -0x38(%rbp),%r9
jmp    12c8 <merge+0x1b8>
mov    %rcx,%rdx
and    $0xfffffffffffffffc,%rdx
movd   %r12d,%xmm0
lea    -0x4(%rdx),%rbx
mov    %rbx,%rdi
shr    $0x2,%rdi
add    $0x1,%rdi
mov    %edi,%esi
and    $0x7,%esi
cmp    $0x1c,%rbx
mov    -0x2c(%rbp),%r8d
mov    -0x38(%rbp),%r9
jae    1267 <merge+0x157>
pxor   %xmm1,%xmm1
jmp    128e <merge+0x17e>
and    $0xfffffffffffffff8,%rdi
pxor   %xmm1,%xmm1
movdqa 0xd89(%rip),%xmm2
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
paddq  %xmm2,%xmm0
paddq  %xmm2,%xmm1
add    $0xfffffffffffffff8,%rdi
jne    1280 <merge+0x170>
test   %rsi,%rsi
je     12ae <merge+0x19e>
pcmpeqd %xmm2,%xmm2
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
psubq  %xmm2,%xmm0
psubq  %xmm2,%xmm1
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
jne    12a0 <merge+0x190>
paddq  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%r12
cmp    %rdx,%rcx
je     12dc <merge+0x1cc>
add    %rdx,%r14
sub    %rax,%r14
xor    %eax,%eax
nopl   (%rax)
add    $0xffffffffffffffff,%rax
cmp    %rax,%r14
jne    12d0 <merge+0x1c0>
sub    %rax,%r12
mov    -0x40(%rbp),%r14
cmp    %r14d,%r15d
jg     11b3 <merge+0xa3>
mov    %r12d,%eax
lea    (%r9,%rax,4),%rdi
movslq %r15d,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
mov    %r14d,%eax
sub    %r15d,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r8d,%r15d
mov    %r9,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%r9
mov    %r15d,%r8d
sub    %r8d,%r14d
jge    11b8 <merge+0xa8>
jmp    11d6 <merge+0xc6>

LLVM IR (-O0):
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
%13 = alloca i32
%14 = alloca i8*
%15 = alloca i64
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
%16 = load i32, i32* %9
%17 = load i32, i32* %7
%18 = sub nsw i32 %16, %17
%19 = add nsw i32 %18, 1
store i32 %19, i32* %13
%20 = load i32, i32* %13
%21 = zext i32 %20 to i64
%22 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %22, i8** %14
%23 = alloca i32, i64 %21
store i64 %21, i64* %15
%24 = load i32, i32* %7
store i32 %24, i32* %10
%25 = load i32, i32* %8
store i32 %25, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %26
26: ; preds = %70, %4
%27 = load i32, i32* %10
%28 = load i32, i32* %8
%29 = icmp slt i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %34
30: ; preds = %26
%31 = load i32, i32* %11
%32 = load i32, i32* %9
%33 = icmp sle i32 %31, %32
br label %34
34: ; preds = %30, %26
%35 = phi i1 [ false, %26 ], [ %33, %30 ]
br i1 %35, label %36, label %71
36: ; preds = %34
%37 = load i32*, i32** %6
%38 = load i32, i32* %10
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = load i32*, i32** %6
%43 = load i32, i32* %11
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = icmp slt i32 %41, %46
br i1 %47, label %48, label %59
48: ; preds = %36
%49 = load i32*, i32** %6
%50 = load i32, i32* %10
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %10
%52 = sext i32 %50 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = load i32, i32* %12
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %12
%57 = sext i32 %55 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %57
store i32 %54, i32* %58
br label %70
59: ; preds = %36
%60 = load i32*, i32** %6
%61 = load i32, i32* %11
%62 = add nsw i32 %61, 1
store i32 %62, i32* %11
%63 = sext i32 %61 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = load i32, i32* %12
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %12
%68 = sext i32 %66 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %68
store i32 %65, i32* %69
br label %70
70: ; preds = %59, %48
br label %26
71: ; preds = %34
br label %72
72: ; preds = %76, %71
%73 = load i32, i32* %10
%74 = load i32, i32* %8
%75 = icmp slt i32 %73, %74
br i1 %75, label %76, label %87
76: ; preds = %72
%77 = load i32*, i32** %6
%78 = load i32, i32* %10
%79 = add nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %10
%80 = sext i32 %78 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = load i32, i32* %12
%84 = add nsw i32 %83, 1
store i32 %84, i32* %12
%85 = sext i32 %83 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %85
store i32 %82, i32* %86
br label %72
87: ; preds = %72
br label %88
88: ; preds = %92, %87
%89 = load i32, i32* %11
%90 = load i32, i32* %9
%91 = icmp sle i32 %89, %90
br i1 %91, label %92, label %103
92: ; preds = %88
%93 = load i32*, i32** %6
%94 = load i32, i32* %11
%95 = add nsw i32 %94, 1
store i32 %95, i32* %11
%96 = sext i32 %94 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %93, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = load i32, i32* %12
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %12
%101 = sext i32 %99 to i64
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %101
store i32 %98, i32* %102
br label %88
103: ; preds = %88
%104 = load i32, i32* %7
store i32 %104, i32* %10
br label %105
105: ; preds = %120, %103
%106 = load i32, i32* %10
%107 = load i32, i32* %9
%108 = icmp sle i32 %106, %107
br i1 %108, label %109, label %123
109: ; preds = %105
%110 = load i32, i32* %10
%111 = load i32, i32* %7
%112 = sub nsw i32 %110, %111
%113 = sext i32 %112 to i64
%114 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %113
%115 = load i32, i32* %114
%116 = load i32*, i32** %6
%117 = load i32, i32* %10
%118 = sext i32 %117 to i64
%119 = getelementptr inbounds i32, i32* %116, i64 %118
store i32 %115, i32* %119
br label %120
120: ; preds = %109
%121 = load i32, i32* %10
%122 = add nsw i32 %121, 1
store i32 %122, i32* %10
br label %105
123: ; preds = %105
%124 = load i8*, i8** %14
%125 = load i32, i32* %5
ret i32 %125
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub i32 1, %1
%6 = add i32 %5, %3
%7 = zext i32 %6 to i64
%8 = alloca i32, i64 %7
%9 = bitcast i32* %8 to i8*
%10 = icmp slt i32 %1, %2
%11 = icmp sle i32 %2, %3
%12 = and i1 %10, %11
br i1 %12, label %77, label %15
13: ; preds = %77
%14 = trunc i64 %95 to i32
br label %15
15: ; preds = %13, %4
%16 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %14, %13 ]
%17 = phi i32 [ %2, %4 ], [ %91, %13 ]
%18 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %93, %13 ]
%19 = icmp slt i32 %18, %2
br i1 %19, label %20, label %102
20: ; preds = %15
%21 = zext i32 %16 to i64
%22 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %21
%23 = bitcast i32* %22 to i8*
%24 = sext i32 %18 to i64
%25 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %24
%26 = bitcast i32* %25 to i8*
%27 = xor i32 %18, -1
%28 = add i32 %27, %2
%29 = zext i32 %28 to i64
%30 = shl nuw nsw i64 %29, 2
%31 = add nuw nsw i64 %30, 4
%32 = sext i32 %2 to i64
%33 = sub nsw i64 %32, %24
%34 = icmp ult i64 %33, 4
br i1 %34, label %74, label %35
35: ; preds = %20
%36 = and i64 %33, -4
%37 = add nsw i64 %36, %24
%38 = insertelement <2 x i64> <i64 poison, i64 0>, i64 %21, i64 0
%39 = add nsw i64 %36, -4
%40 = lshr exact i64 %39, 2
%41 = add nuw nsw i64 %40, 1
%42 = and i64 %41, 7
%43 = icmp ult i64 %39, 28
br i1 %43, label %54, label %44
44: ; preds = %35
%45 = and i64 %41, 9223372036854775800
br label %46
46: ; preds = %46, %44
%47 = phi <2 x i64> [ %38, %44 ], [ %50, %46 ]
%48 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %44 ], [ %51, %46 ]
%49 = phi i64 [ 0, %44 ], [ %52, %46 ]
%50 = add <2 x i64> %47, <i64 8, i64 8>
%51 = add <2 x i64> %48, <i64 8, i64 8>
%52 = add i64 %49, 8
%53 = icmp eq i64 %52, %45
br i1 %53, label %54, label %46
54: ; preds = %46, %35
%55 = phi <2 x i64> [ undef, %35 ], [ %50, %46 ]
%56 = phi <2 x i64> [ undef, %35 ], [ %51, %46 ]
%57 = phi <2 x i64> [ %38, %35 ], [ %50, %46 ]
%58 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %35 ], [ %51, %46 ]
%59 = icmp eq i64 %42, 0
br i1 %59, label %68, label %60
60: ; preds = %54, %60
%61 = phi <2 x i64> [ %64, %60 ], [ %57, %54 ]
%62 = phi <2 x i64> [ %65, %60 ], [ %58, %54 ]
%63 = phi i64 [ %66, %60 ], [ 0, %54 ]
%64 = add <2 x i64> %61, <i64 1, i64 1>
%65 = add <2 x i64> %62, <i64 1, i64 1>
%66 = add i64 %63, 1
%67 = icmp eq i64 %66, %42
br i1 %67, label %68, label %60
68: ; preds = %60, %54
%69 = phi <2 x i64> [ %55, %54 ], [ %64, %60 ]
%70 = phi <2 x i64> [ %56, %54 ], [ %65, %60 ]
%71 = add <2 x i64> %70, %69
%72 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %71)
%73 = icmp eq i64 %33, %36
br i1 %73, label %99, label %74
74: ; preds = %20, %68
%75 = phi i64 [ %21, %20 ], [ %72, %68 ]
%76 = phi i64 [ %24, %20 ], [ %37, %68 ]
br label %116
77: ; preds = %4, %77
%78 = phi i64 [ %95, %77 ], [ 0, %4 ]
%79 = phi i32 [ %93, %77 ], [ %1, %4 ]
%80 = phi i32 [ %91, %77 ], [ %2, %4 ]
%81 = sext i32 %79 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = sext i32 %80 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = icmp slt i32 %83, %86
%88 = select i1 %87, i32 %83, i32 %86
%89 = xor i1 %87, true
%90 = zext i1 %89 to i32
%91 = add nsw i32 %80, %90
%92 = zext i1 %87 to i32
%93 = add nsw i32 %79, %92
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %78
store i32 %88, i32* %94
%95 = add nuw i64 %78, 1
%96 = icmp slt i32 %93, %2
%97 = icmp sle i32 %91, %3
%98 = select i1 %96, i1 %97, i1 false
br i1 %98, label %77, label %13
99: ; preds = %116, %68
%100 = phi i64 [ %72, %68 ], [ %120, %116 ]
%101 = trunc i64 %100 to i32
br label %102
102: ; preds = %99, %15
%103 = phi i32 [ %16, %15 ], [ %101, %99 ]
%104 = icmp sgt i32 %17, %3
br i1 %104, label %122, label %105
105: ; preds = %102
%106 = zext i32 %103 to i64
%107 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %106
%108 = bitcast i32* %107 to i8*
%109 = sext i32 %17 to i64
%110 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %109
%111 = bitcast i32* %110 to i8*
%112 = sub i32 %3, %17
%113 = zext i32 %112 to i64
%114 = shl nuw nsw i64 %113, 2
%115 = add nuw nsw i64 %114, 4
br label %122
116: ; preds = %74, %116
%117 = phi i64 [ %120, %116 ], [ %75, %74 ]
%118 = phi i64 [ %119, %116 ], [ %76, %74 ]
%119 = add nsw i64 %118, 1
%120 = add nuw nsw i64 %117, 1
%121 = icmp eq i64 %119, %32
br i1 %121, label %99, label %116
122: ; preds = %105, %102
%123 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %123, label %132, label %124
124: ; preds = %122
%125 = sext i32 %1 to i64
%126 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %125
%127 = bitcast i32* %126 to i8*
%128 = sub i32 %3, %1
%129 = zext i32 %128 to i64
%130 = shl nuw nsw i64 %129, 2
%131 = add nuw nsw i64 %130, 4
br label %132
132: ; preds = %124, %122
ret i32 undef
}