void stable_sqrt_sort_merge_down(int **arr, int **arr2, int L1, int L2) {
  int p0 = 0, p1 = 0, M = -L2;
  while (p1 < L2) {
    if (p0 == L1 || (*(*(arr + p0)) - *(*(arr2 + p1))) >= 0) {
      arr[M++] = arr2[p1++];
    } else {
      arr[M++] = arr[p0++];
    }
  }
  if (M != p0)
    while (p0 < L1) {
      arr[M++] = arr[p0++];
    }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<stable_sqrt_sort_merge_down>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
xor    %eax,%eax
sub    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11c7 <stable_sqrt_sort_merge_down+0xc7>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
je     1165 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x65>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,8),%rcx
sub    (%rcx),%eax
cmp    $0x0,%eax
jl     1196 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x96>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    11c2 <stable_sqrt_sort_merge_down+0xc2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    1128 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x28>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
je     121a <stable_sqrt_sort_merge_down+0x11a>
jmp    11d8 <stable_sqrt_sort_merge_down+0xd8>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1215 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x115>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    11d8 <stable_sqrt_sort_merge_down+0xd8>
jmp    121a <stable_sqrt_sort_merge_down+0x11a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<stable_sqrt_sort_merge_down>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
mov    %ecx,%r9d
neg    %r9d
test   %ecx,%ecx
jle    116e <stable_sqrt_sort_merge_down+0x6e>
movslq %r9d,%rax
lea    (%rdi,%rax,8),%rax
xor    %r10d,%r10d
xor    %r8d,%r8d
jmp    1134 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x34>
nop
add    $0x1,%r8d
mov    %r11,(%rax)
add    $0x8,%rax
add    $0x1,%r9d
cmp    %ecx,%r10d
jge    1171 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x71>
cmp    %edx,%r8d
jne    1150 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x50>
movslq %r10d,%rbx
mov    (%rsi,%rbx,8),%rbx
jmp    1165 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x65>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movslq %r8d,%rbx
mov    (%rdi,%rbx,8),%r11
mov    (%r11),%ebp
movslq %r10d,%rbx
mov    (%rsi,%rbx,8),%rbx
cmp    (%rbx),%ebp
jl     1120 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x20>
add    $0x1,%r10d
mov    %rbx,%r11
jmp    1124 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x24>
xor    %r8d,%r8d
cmp    %r8d,%r9d
je     12ef <stable_sqrt_sort_merge_down+0x1ef>
cmp    %edx,%r8d
jge    12ef <stable_sqrt_sort_merge_down+0x1ef>
movslq %r9d,%r14
movslq %r8d,%r15
movslq %edx,%r11
mov    %r11,%r8
sub    %r15,%r8
cmp    $0x4,%r8
jb     125e <stable_sqrt_sort_merge_down+0x15e>
lea    (%rdi,%r14,8),%rax
lea    (%rdi,%r11,8),%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    11c1 <stable_sqrt_sort_merge_down+0xc1>
lea    (%r14,%r11,1),%rax
sub    %r15,%rax
lea    (%rdi,%rax,8),%rax
lea    (%rdi,%r15,8),%rcx
cmp    %rax,%rcx
jb     125e <stable_sqrt_sort_merge_down+0x15e>
mov    %r8,%r9
and    $0xfffffffffffffffc,%r9
lea    -0x4(%r9),%rax
mov    %rax,%r10
shr    $0x2,%r10
add    $0x1,%r10
test   %rax,%rax
je     12f6 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x1f6>
mov    %r10,%rbx
and    $0xfffffffffffffffe,%rbx
lea    (%rdi,%r15,8),%rcx
add    $0x30,%rcx
lea    (%rdi,%r14,8),%rsi
add    $0x30,%rsi
xor    %eax,%eax
nopl   0x0(%rax)
movups -0x30(%rcx,%rax,8),%xmm0
movups -0x20(%rcx,%rax,8),%xmm1
movups %xmm0,-0x30(%rsi,%rax,8)
movups %xmm1,-0x20(%rsi,%rax,8)
movups -0x10(%rcx,%rax,8),%xmm0
movups (%rcx,%rax,8),%xmm1
movups %xmm0,-0x10(%rsi,%rax,8)
movups %xmm1,(%rsi,%rax,8)
add    $0x8,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rbx
jne    1200 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x100>
test   $0x1,%r10b
je     124f <stable_sqrt_sort_merge_down+0x14f>
lea    (%rax,%r15,1),%rcx
add    %r14,%rax
movups (%rdi,%rcx,8),%xmm0
movups 0x10(%rdi,%rcx,8),%xmm1
movups %xmm0,(%rdi,%rax,8)
movups %xmm1,0x10(%rdi,%rax,8)
cmp    %r9,%r8
je     12ef <stable_sqrt_sort_merge_down+0x1ef>
add    %r9,%r15
add    %r9,%r14
sub    %r15d,%edx
mov    %r15,%r8
not    %r8
add    %r11,%r8
and    $0x3,%rdx
je     129b <stable_sqrt_sort_merge_down+0x19b>
neg    %rdx
xor    %eax,%eax
mov    %rdi,%rcx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rcx,%r15,8),%rsi
mov    %rsi,(%rcx,%r14,8)
add    $0x8,%rcx
add    $0xffffffffffffffff,%rax
cmp    %rax,%rdx
jne    1280 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x180>
sub    %rax,%r15
sub    %rax,%r14
cmp    $0x3,%r8
jb     12ef <stable_sqrt_sort_merge_down+0x1ef>
sub    %r15,%r11
lea    (%rdi,%r15,8),%rax
add    $0x18,%rax
lea    (%rdi,%r14,8),%rcx
add    $0x18,%rcx
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x18(%rax,%rdx,8),%rsi
mov    %rsi,-0x18(%rcx,%rdx,8)
mov    -0x10(%rax,%rdx,8),%rsi
mov    %rsi,-0x10(%rcx,%rdx,8)
mov    -0x8(%rax,%rdx,8),%rsi
mov    %rsi,-0x8(%rcx,%rdx,8)
mov    (%rax,%rdx,8),%rsi
mov    %rsi,(%rcx,%rdx,8)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%r11
jne    12c0 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x1c0>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r10b
jne    1236 <stable_sqrt_sort_merge_down+0x136>
jmp    124f <stable_sqrt_sort_merge_down+0x14f>

LLVM IR (-O0):
define void @stable_sqrt_sort_merge_down(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
store i32** %0, i32*** %5
store i32** %1, i32*** %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
store i32 0, i32* %10
%12 = load i32, i32* %8
%13 = sub nsw i32 0, %12
store i32 %13, i32* %11
br label %14
14: ; preds = %61, %4
%15 = load i32, i32* %10
%16 = load i32, i32* %8
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %62
18: ; preds = %14
%19 = load i32, i32* %9
%20 = load i32, i32* %7
%21 = icmp eq i32 %19, %20
br i1 %21, label %37, label %22
22: ; preds = %18
%23 = load i32**, i32*** %5
%24 = load i32, i32* %9
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32*, i32** %23, i64 %25
%27 = load i32*, i32** %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = load i32**, i32*** %6
%30 = load i32, i32* %10
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32*, i32** %29, i64 %31
%33 = load i32*, i32** %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = sub nsw i32 %28, %34
%36 = icmp sge i32 %35, 0
br i1 %36, label %37, label %49
37: ; preds = %22, %18
%38 = load i32**, i32*** %6
%39 = load i32, i32* %10
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %10
%41 = sext i32 %39 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32*, i32** %38, i64 %41
%43 = load i32*, i32** %42
%44 = load i32**, i32*** %5
%45 = load i32, i32* %11
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %11
%47 = sext i32 %45 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32*, i32** %44, i64 %47
store i32* %43, i32** %48
br label %61
49: ; preds = %22
%50 = load i32**, i32*** %5
%51 = load i32, i32* %9
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %9
%53 = sext i32 %51 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32*, i32** %50, i64 %53
%55 = load i32*, i32** %54
%56 = load i32**, i32*** %5
%57 = load i32, i32* %11
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %11
%59 = sext i32 %57 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32*, i32** %56, i64 %59
store i32* %55, i32** %60
br label %61
61: ; preds = %49, %37
br label %14
62: ; preds = %14
%63 = load i32, i32* %11
%64 = load i32, i32* %9
%65 = icmp ne i32 %63, %64
br i1 %65, label %66, label %84
66: ; preds = %62
br label %67
67: ; preds = %71, %66
%68 = load i32, i32* %9
%69 = load i32, i32* %7
%70 = icmp slt i32 %68, %69
br i1 %70, label %71, label %83
71: ; preds = %67
%72 = load i32**, i32*** %5
%73 = load i32, i32* %9
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %9
%75 = sext i32 %73 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32*, i32** %72, i64 %75
%77 = load i32*, i32** %76
%78 = load i32**, i32*** %5
%79 = load i32, i32* %11
%80 = add nsw i32 %79, 1
store i32 %80, i32* %11
%81 = sext i32 %79 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32*, i32** %78, i64 %81
store i32* %77, i32** %82
br label %67
83: ; preds = %67
br label %84
84: ; preds = %83, %62
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @stable_sqrt_sort_merge_down(i32** nocapture %0, i32** nocapture %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub i32 0, %3
%6 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %6, label %7, label %42
7: ; preds = %4
%8 = sext i32 %5 to i64
br label %9
9: ; preds = %7, %33
%10 = phi i64 [ %8, %7 ], [ %38, %33 ]
%11 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %36, %33 ]
%12 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %35, %33 ]
%13 = icmp eq i32 %12, %2
br i1 %13, label %14, label %18
14: ; preds = %9
%15 = sext i32 %11 to i64
%16 = getelementptr inbounds i32*, i32** %1, i64 %15
%17 = load i32*, i32** %16
br label %28
18: ; preds = %9
%19 = sext i32 %12 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %19
%21 = load i32*, i32** %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = sext i32 %11 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32*, i32** %1, i64 %23
%25 = load i32*, i32** %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = icmp slt i32 %22, %26
br i1 %27, label %31, label %28
28: ; preds = %14, %18
%29 = phi i32* [ %17, %14 ], [ %25, %18 ]
%30 = add nsw i32 %11, 1
br label %33
31: ; preds = %18
%32 = add nsw i32 %12, 1
br label %33
33: ; preds = %31, %28
%34 = phi i32* [ %21, %31 ], [ %29, %28 ]
%35 = phi i32 [ %32, %31 ], [ %12, %28 ]
%36 = phi i32 [ %11, %31 ], [ %30, %28 ]
%37 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %10
store i32* %34, i32** %37
%38 = add i64 %10, 1
%39 = icmp slt i32 %36, %3
br i1 %39, label %9, label %40
40: ; preds = %33
%41 = trunc i64 %38 to i32
br label %42
42: ; preds = %40, %4
%43 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %35, %40 ]
%44 = phi i32 [ %5, %4 ], [ %41, %40 ]
%45 = icmp ne i32 %44, %43
%46 = icmp slt i32 %43, %2
%47 = and i1 %45, %46
br i1 %47, label %48, label %171
48: ; preds = %42
%49 = sext i32 %44 to i64
%50 = sext i32 %43 to i64
%51 = sext i32 %2 to i64
%52 = sub nsw i64 %51, %50
%53 = icmp ult i64 %52, 4
br i1 %53, label %124, label %54
54: ; preds = %48
%55 = getelementptr i32*, i32** %0, i64 %49
%56 = add nsw i64 %49, %51
%57 = sub nsw i64 %56, %50
%58 = getelementptr i32*, i32** %0, i64 %57
%59 = getelementptr i32*, i32** %0, i64 %50
%60 = getelementptr i32*, i32** %0, i64 %51
%61 = icmp ult i32** %55, %60
%62 = icmp ult i32** %59, %58
%63 = and i1 %61, %62
br i1 %63, label %124, label %64
64: ; preds = %54
%65 = and i64 %52, -4
%66 = add nsw i64 %65, %50
%67 = add nsw i64 %65, %49
%68 = add nsw i64 %65, -4
%69 = lshr exact i64 %68, 2
%70 = add nuw nsw i64 %69, 1
%71 = and i64 %70, 1
%72 = icmp eq i64 %68, 0
br i1 %72, label %106, label %73
73: ; preds = %64
%74 = and i64 %70, 9223372036854775806
br label %75
75: ; preds = %75, %73
%76 = phi i64 [ 0, %73 ], [ %103, %75 ]
%77 = phi i64 [ 0, %73 ], [ %104, %75 ]
%78 = add i64 %76, %50
%79 = add i64 %76, %49
%80 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %78
%81 = bitcast i32** %80 to <2 x i32*>*
%82 = load <2 x i32*>, <2 x i32*>* %81
%83 = getelementptr inbounds i32*, i32** %80, i64 2
%84 = bitcast i32** %83 to <2 x i32*>*
%85 = load <2 x i32*>, <2 x i32*>* %84
%86 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %79
%87 = bitcast i32** %86 to <2 x i32*>*
store <2 x i32*> %82, <2 x i32*>* %87
%88 = getelementptr inbounds i32*, i32** %86, i64 2
%89 = bitcast i32** %88 to <2 x i32*>*
store <2 x i32*> %85, <2 x i32*>* %89
%90 = or i64 %76, 4
%91 = add i64 %90, %50
%92 = add i64 %90, %49
%93 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %91
%94 = bitcast i32** %93 to <2 x i32*>*
%95 = load <2 x i32*>, <2 x i32*>* %94
%96 = getelementptr inbounds i32*, i32** %93, i64 2
%97 = bitcast i32** %96 to <2 x i32*>*
%98 = load <2 x i32*>, <2 x i32*>* %97
%99 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %92
%100 = bitcast i32** %99 to <2 x i32*>*
store <2 x i32*> %95, <2 x i32*>* %100
%101 = getelementptr inbounds i32*, i32** %99, i64 2
%102 = bitcast i32** %101 to <2 x i32*>*
store <2 x i32*> %98, <2 x i32*>* %102
%103 = add nuw i64 %76, 8
%104 = add i64 %77, 2
%105 = icmp eq i64 %104, %74
br i1 %105, label %106, label %75
106: ; preds = %75, %64
%107 = phi i64 [ 0, %64 ], [ %103, %75 ]
%108 = icmp eq i64 %71, 0
br i1 %108, label %122, label %109
109: ; preds = %106
%110 = add i64 %107, %50
%111 = add i64 %107, %49
%112 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %110
%113 = bitcast i32** %112 to <2 x i32*>*
%114 = load <2 x i32*>, <2 x i32*>* %113
%115 = getelementptr inbounds i32*, i32** %112, i64 2
%116 = bitcast i32** %115 to <2 x i32*>*
%117 = load <2 x i32*>, <2 x i32*>* %116
%118 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %111
%119 = bitcast i32** %118 to <2 x i32*>*
store <2 x i32*> %114, <2 x i32*>* %119
%120 = getelementptr inbounds i32*, i32** %118, i64 2
%121 = bitcast i32** %120 to <2 x i32*>*
store <2 x i32*> %117, <2 x i32*>* %121
br label %122
122: ; preds = %106, %109
%123 = icmp eq i64 %52, %65
br i1 %123, label %171, label %124
124: ; preds = %54, %48, %122
%125 = phi i64 [ %50, %54 ], [ %50, %48 ], [ %66, %122 ]
%126 = phi i64 [ %49, %54 ], [ %49, %48 ], [ %67, %122 ]
%127 = sub nsw i64 %51, %125
%128 = xor i64 %125, -1
%129 = add nsw i64 %128, %51
%130 = and i64 %127, 3
%131 = icmp eq i64 %130, 0
br i1 %131, label %143, label %132
132: ; preds = %124, %132
%133 = phi i64 [ %136, %132 ], [ %125, %124 ]
%134 = phi i64 [ %139, %132 ], [ %126, %124 ]
%135 = phi i64 [ %141, %132 ], [ 0, %124 ]
%136 = add nsw i64 %133, 1
%137 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %133
%138 = load i32*, i32** %137
%139 = add nsw i64 %134, 1
%140 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %134
store i32* %138, i32** %140
%141 = add i64 %135, 1
%142 = icmp eq i64 %141, %130
br i1 %142, label %143, label %132
143: ; preds = %132, %124
%144 = phi i64 [ %125, %124 ], [ %136, %132 ]
%145 = phi i64 [ %126, %124 ], [ %139, %132 ]
%146 = icmp ult i64 %129, 3
br i1 %146, label %171, label %147
147: ; preds = %143, %147
%148 = phi i64 [ %165, %147 ], [ %144, %143 ]
%149 = phi i64 [ %168, %147 ], [ %145, %143 ]
%150 = add nsw i64 %148, 1
%151 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %148
%152 = load i32*, i32** %151
%153 = add nsw i64 %149, 1
%154 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %149
store i32* %152, i32** %154
%155 = add nsw i64 %148, 2
%156 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %150
%157 = load i32*, i32** %156
%158 = add nsw i64 %149, 2
%159 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %153
store i32* %157, i32** %159
%160 = add nsw i64 %148, 3
%161 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %155
%162 = load i32*, i32** %161
%163 = add nsw i64 %149, 3
%164 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %158
store i32* %162, i32** %164
%165 = add nsw i64 %148, 4
%166 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %160
%167 = load i32*, i32** %166
%168 = add nsw i64 %149, 4
%169 = getelementptr inbounds i32*, i32** %0, i64 %163
store i32* %167, i32** %169
%170 = icmp eq i64 %165, %51
br i1 %170, label %171, label %147
171: ; preds = %143, %147, %122, %42
ret void
}