#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 *);
scalar_t__ malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
void merge(int *a, int begin, int mid, int end) {
  int i, j, k;
  int *buf = (int *)malloc(sizeof(int) * (end - begin + 1));
  i = begin;
  j = mid + 1;
  k = 0;
  while (i <= mid || j <= end) {
    if (a[i] > a[j]) {
      buf[k] = a[j];
      k++;
      if (j == end) {
        memcpy(buf + k, a + i, sizeof(int) * (mid - i + 1));
        memcpy(a + begin, buf, sizeof(int) * (end - begin + 1));
        return;
      }
      j++;
    } else {
      buf[k] = a[i];
      k++;
      if (i == mid) {
        memcpy(buf + k, a + j, sizeof(int) * (end - j + 1));
        memcpy(a + begin, buf, sizeof(int) * (end - begin + 1));
        return;
      }
      i++;
    }
  }
  free(buf);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%al
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x29(%rbp)
jle    1192 <merge+0x62>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x29(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11a2 <merge+0x72>
jmp    12f4 <merge+0x1c4>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x1c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    1259 <merge+0x129>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jne    124b <merge+0x11b>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x28(%rbp),%rsi
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
jmp    12fd <merge+0x1cd>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    12ef <merge+0x1bf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jne    12e6 <merge+0x1b6>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0x1c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x28(%rbp),%rsi
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
jmp    12fd <merge+0x1cd>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1175 <merge+0x45>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %ecx,%r13d
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%ebx
mov    %rdi,%r14
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%edi
mov    %edi,0x4(%rsp)
call   1050 <malloc@plt>
mov    %ebx,%r8d
mov    %rax,%r12
cmp    %r15d,%ebx
jle    116a <merge+0x3a>
cmp    %r13d,%r15d
jge    11c9 <merge+0x99>
lea    0x1(%r15),%edx
xor    %eax,%eax
mov    %r8d,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movslq %ecx,%rsi
mov    (%r14,%rsi,4),%edi
movslq %edx,%rbx
mov    (%r14,%rbx,4),%ebp
cltq
cmp    %ebp,%edi
jle    11b0 <merge+0x80>
mov    %ebp,(%r12,%rax,4)
add    $0x1,%eax
cmp    %r13d,%edx
je     11df <merge+0xaf>
add    $0x1,%edx
cmp    %r15d,%ecx
jg     11c4 <merge+0x94>
jmp    1180 <merge+0x50>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,(%r12,%rax,4)
add    $0x1,%eax
cmp    %r15d,%ecx
je     11f6 <merge+0xc6>
add    $0x1,%ecx
cmp    %r15d,%ecx
jle    1180 <merge+0x50>
cmp    %r13d,%edx
jle    1180 <merge+0x50>
mov    %r12,%rdi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>
lea    (%r14,%rsi,4),%rsi
cltq
lea    (%r12,%rax,4),%rdi
sub    %ecx,%r15d
lea    0x4(,%r15,4),%edx
jmp    120b <merge+0xdb>
lea    (%r14,%rbx,4),%rsi
cltq
lea    (%r12,%rax,4),%rdi
sub    %ebx,%r13d
lea    0x4(,%r13,4),%edx
mov    %r8d,%ebx
call   1040 <memcpy@plt>
movslq %ebx,%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rdi
mov    %r12,%rsi
mov    0x4(%rsp),%edx
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1040 <memcpy@plt>

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*
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%13 = load i32, i32* %8
%14 = load i32, i32* %6
%15 = sub nsw i32 %13, %14
%16 = add nsw i32 %15, 1
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = mul i64 4, %17
%19 = trunc i64 %18 to i32
%20 = call i64 @malloc(i32 %19)
%21 = inttoptr i64 %20 to i32*
store i32* %21, i32** %12
%22 = load i32, i32* %6
store i32 %22, i32* %9
%23 = load i32, i32* %7
%24 = add nsw i32 %23, 1
store i32 %24, i32* %10
store i32 0, i32* %11
br label %25
25: ; preds = %143, %4
%26 = load i32, i32* %9
%27 = load i32, i32* %7
%28 = icmp sle i32 %26, %27
br i1 %28, label %33, label %29
29: ; preds = %25
%30 = load i32, i32* %10
%31 = load i32, i32* %8
%32 = icmp sle i32 %30, %31
br label %33
33: ; preds = %29, %25
%34 = phi i1 [ true, %25 ], [ %32, %29 ]
br i1 %34, label %35, label %144
35: ; preds = %33
%36 = load i32*, i32** %5
%37 = load i32, i32* %9
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = load i32*, i32** %5
%42 = load i32, i32* %10
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = icmp sgt i32 %40, %45
br i1 %46, label %47, label %95
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* %11
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %55
store i32 %52, i32* %56
%57 = load i32, i32* %11
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %11
%59 = load i32, i32* %10
%60 = load i32, i32* %8
%61 = icmp eq i32 %59, %60
br i1 %61, label %62, label %92
62: ; preds = %47
%63 = load i32*, i32** %12
%64 = load i32, i32* %11
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32*, i32** %5
%68 = load i32, i32* %9
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
%71 = load i32, i32* %7
%72 = load i32, i32* %9
%73 = sub nsw i32 %71, %72
%74 = add nsw i32 %73, 1
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = mul i64 4, %75
%77 = trunc i64 %76 to i32
%78 = call i32 @memcpy(i32* %66, i32* %70, i32 %77)
%79 = load i32*, i32** %5
%80 = load i32, i32* %6
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 %81
%83 = load i32*, i32** %12
%84 = load i32, i32* %8
%85 = load i32, i32* %6
%86 = sub nsw i32 %84, %85
%87 = add nsw i32 %86, 1
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = mul i64 4, %88
%90 = trunc i64 %89 to i32
%91 = call i32 @memcpy(i32* %82, i32* %83, i32 %90)
br label %147
92: ; preds = %47
%93 = load i32, i32* %10
%94 = add nsw i32 %93, 1
store i32 %94, i32* %10
br label %143
95: ; preds = %35
%96 = load i32*, i32** %5
%97 = load i32, i32* %9
%98 = sext i32 %97 to i64
%99 = getelementptr inbounds i32, i32* %96, i64 %98
%100 = load i32, i32* %99
%101 = load i32*, i32** %12
%102 = load i32, i32* %11
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %101, i64 %103
store i32 %100, i32* %104
%105 = load i32, i32* %11
%106 = add nsw i32 %105, 1
store i32 %106, i32* %11
%107 = load i32, i32* %9
%108 = load i32, i32* %7
%109 = icmp eq i32 %107, %108
br i1 %109, label %110, label %140
110: ; preds = %95
%111 = load i32*, i32** %12
%112 = load i32, i32* %11
%113 = sext i32 %112 to i64
%114 = getelementptr inbounds i32, i32* %111, i64 %113
%115 = load i32*, i32** %5
%116 = load i32, i32* %10
%117 = sext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %117
%119 = load i32, i32* %8
%120 = load i32, i32* %10
%121 = sub nsw i32 %119, %120
%122 = add nsw i32 %121, 1
%123 = sext i32 %122 to i64
%124 = mul i64 4, %123
%125 = trunc i64 %124 to i32
%126 = call i32 @memcpy(i32* %114, i32* %118, i32 %125)
%127 = load i32*, i32** %5
%128 = load i32, i32* %6
%129 = sext i32 %128 to i64
%130 = getelementptr inbounds i32, i32* %127, i64 %129
%131 = load i32*, i32** %12
%132 = load i32, i32* %8
%133 = load i32, i32* %6
%134 = sub nsw i32 %132, %133
%135 = add nsw i32 %134, 1
%136 = sext i32 %135 to i64
%137 = mul i64 4, %136
%138 = trunc i64 %137 to i32
%139 = call i32 @memcpy(i32* %130, i32* %131, i32 %138)
br label %147
140: ; preds = %95
%141 = load i32, i32* %9
%142 = add nsw i32 %141, 1
store i32 %142, i32* %9
br label %143
143: ; preds = %140, %92
br label %25
144: ; preds = %33
%145 = load i32*, i32** %12
%146 = call i32 @free(i32* %145)
br label %147
147: ; preds = %144, %110, %62
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub nsw i32 %3, %1
%6 = shl i32 %5, 2
%7 = add i32 %6, 4
%8 = tail call i64 @malloc(i32 %7)
%9 = inttoptr i64 %8 to i32*
%10 = icmp sle i32 %1, %2
%11 = icmp slt i32 %2, %3
%12 = or i1 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %67
13: ; preds = %4
%14 = add nsw i32 %2, 1
br label %15
15: ; preds = %13, %60
%16 = phi i32 [ %63, %60 ], [ %1, %13 ]
%17 = phi i32 [ %62, %60 ], [ 0, %13 ]
%18 = phi i32 [ %61, %60 ], [ %14, %13 ]
%19 = sext i32 %16 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = sext i32 %18 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = icmp sgt i32 %21, %24
%26 = sext i32 %17 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %26
br i1 %25, label %28, label %44
28: ; preds = %15
store i32 %24, i32* %27
%29 = add nsw i32 %17, 1
%30 = icmp eq i32 %18, %3
br i1 %30, label %31, label %42
31: ; preds = %28
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
%33 = sext i32 %29 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %33
%35 = sub nsw i32 %2, %16
%36 = shl i32 %35, 2
%37 = add i32 %36, 4
%38 = tail call i32 @memcpy(i32* %34, i32* %32, i32 %37)
%39 = sext i32 %1 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %39
%41 = tail call i32 @memcpy(i32* %40, i32* %9, i32 %7)
br label %69
42: ; preds = %28
%43 = add nsw i32 %18, 1
br label %60
44: ; preds = %15
store i32 %21, i32* %27
%45 = add nsw i32 %17, 1
%46 = icmp eq i32 %16, %2
br i1 %46, label %47, label %58
47: ; preds = %44
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
%49 = sext i32 %45 to i64
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %49
%51 = sub nsw i32 %3, %18
%52 = shl i32 %51, 2
%53 = add i32 %52, 4
%54 = tail call i32 @memcpy(i32* %50, i32* %48, i32 %53)
%55 = sext i32 %1 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %55
%57 = tail call i32 @memcpy(i32* %56, i32* %9, i32 %7)
br label %69
58: ; preds = %44
%59 = add nsw i32 %16, 1
br label %60
60: ; preds = %58, %42
%61 = phi i32 [ %43, %42 ], [ %18, %58 ]
%62 = phi i32 [ %29, %42 ], [ %45, %58 ]
%63 = phi i32 [ %16, %42 ], [ %59, %58 ]
%64 = icmp sle i32 %63, %2
%65 = icmp sle i32 %61, %3
%66 = select i1 %64, i1 true, i1 %65
br i1 %66, label %15, label %67
67: ; preds = %60, %4
%68 = tail call i32 @free(i32* %9)
br label %69
69: ; preds = %67, %47, %31
ret void
}