void merge(int a[], int start, int middle, int end) {
  int k;
  int remaining;
  int left, right, current;
  int help[100];
  for (k = start; k <= end; k++)
    help[k] = a[k];
  current = start;
  left = start;
  right = middle + 1;
  while (left <= middle && right <= end)
    if (help[left] < help[right])
      a[current++] = help[left++];
    else
      a[current++] = help[right++];
  remaining = middle - left;
  for (k = 0; k <= remaining; k++)
    a[current + k] = help[left + k];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x150,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     114e <merge+0x4e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x1c0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    111e <merge+0x1e>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1c1(%rbp)
jg     1186 <merge+0x86>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x1c1(%rbp)
mov    -0x1c1(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1199 <merge+0x99>
jmp    1211 <merge+0x111>
movslq -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x1c0(%rbp,%rax,4),%eax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
cmp    -0x1c0(%rbp,%rcx,4),%eax
jge    11e3 <merge+0xe3>
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x20(%rbp)
cltq
mov    -0x1c0(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    120c <merge+0x10c>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x24(%rbp)
cltq
mov    -0x1c0(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1163 <merge+0x63>
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     125a <merge+0x15a>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    -0x18(%rbp),%eax
cltq
mov    -0x1c0(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1221 <merge+0x121>
add    $0x150,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x198,%rsp
mov    %ecx,%r13d
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r10
mov    %ecx,%eax
movslq %esi,%r12
sub    %esi,%eax
jl     1151 <merge+0x41>
lea    (%rsp,%r12,4),%rdi
lea    (%r10,%r12,4),%rsi
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r10,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%r10
lea    0x1(%r15),%edx
cmp    %r15d,%r14d
jg     11ab <merge+0x9b>
cmp    %r13d,%r15d
jge    11de <merge+0xce>
lea    (%r10,%r12,4),%r9
mov    %edx,%esi
mov    %r14d,%eax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cltq
mov    (%rsp,%rax,4),%r8d
movslq %esi,%rdi
mov    (%rsp,%rdi,4),%ebp
xor    %edi,%edi
xor    %ecx,%ecx
cmp    %ebp,%r8d
setge  %bl
setl   %cl
cmovl  %r8d,%ebp
add    %ecx,%eax
mov    %ebp,(%r9)
add    $0x1,%r14d
cmp    %r15d,%eax
jg     11ae <merge+0x9e>
mov    %bl,%dil
add    %edi,%esi
add    $0x4,%r9
cmp    %r13d,%esi
jle    1170 <merge+0x60>
jmp    11ae <merge+0x9e>
mov    %r14d,%eax
cmp    %r15d,%eax
jg     11cc <merge+0xbc>
movslq %r14d,%rcx
lea    (%r10,%rcx,4),%rdi
movslq %eax,%rcx
lea    (%rsp,%rcx,4),%rsi
sub    %eax,%edx
shl    $0x2,%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
add    $0x198,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %r14d,%eax
cmp    %r15d,%eax
jle    11b3 <merge+0xa3>
jmp    11cc <merge+0xbc>

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

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca [100 x i32]
%6 = bitcast [100 x i32]* %5 to i8*
%7 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %7, label %18, label %8
8: ; preds = %4
%9 = sext i32 %1 to i64
%10 = getelementptr [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %9
%11 = bitcast i32* %10 to i8*
%12 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %9
%13 = bitcast i32* %12 to i8*
%14 = sub i32 %3, %1
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = shl nuw nsw i64 %15, 2
%17 = add nuw nsw i64 %16, 4
br label %18
18: ; preds = %8, %4
%19 = add i32 %2, 1
%20 = icmp sle i32 %1, %2
%21 = icmp slt i32 %2, %3
%22 = and i1 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %49
23: ; preds = %18
%24 = sext i32 %1 to i64
br label %25
25: ; preds = %23, %25
%26 = phi i64 [ %24, %23 ], [ %43, %25 ]
%27 = phi i32 [ %19, %23 ], [ %41, %25 ]
%28 = phi i32 [ %1, %23 ], [ %38, %25 ]
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = sext i32 %27 to i64
%33 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = icmp slt i32 %31, %34
%36 = select i1 %35, i32 %31, i32 %34
%37 = zext i1 %35 to i32
%38 = add nsw i32 %28, %37
%39 = xor i1 %35, true
%40 = zext i1 %39 to i32
%41 = add nsw i32 %27, %40
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %26
store i32 %36, i32* %42
%43 = add i64 %26, 1
%44 = icmp sle i32 %38, %2
%45 = icmp sle i32 %41, %3
%46 = select i1 %44, i1 %45, i1 false
br i1 %46, label %25, label %47
47: ; preds = %25
%48 = trunc i64 %43 to i32
br label %49
49: ; preds = %47, %18
%50 = phi i32 [ %1, %18 ], [ %38, %47 ]
%51 = phi i32 [ %1, %18 ], [ %48, %47 ]
%52 = icmp sgt i32 %50, %2
br i1 %52, label %63, label %53
53: ; preds = %49
%54 = sext i32 %51 to i64
%55 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %54
%56 = bitcast i32* %55 to i8*
%57 = sext i32 %50 to i64
%58 = getelementptr [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %57
%59 = bitcast i32* %58 to i8*
%60 = sub i32 %19, %50
%61 = zext i32 %60 to i64
%62 = shl nuw nsw i64 %61, 2
br label %63
63: ; preds = %53, %49
ret void
}