void merge(int *array, int low, int mid, int high) {
  int aux[high - low + 1], i = low, j = mid + 1, k = 0;
  while (i <= mid && j <= high) {
    if (array[i] < array[j])
      aux[k++] = array[i++];
    else if (array[i] > array[j])
      aux[k++] = array[j++];
    else {
      aux[k++] = array[i++];
      aux[k++] = array[j++];
    }
  }
  while (i <= mid)
    aux[k++] = array[i++];
  while (j <= high)
    aux[k++] = array[j++];
  k = 0;
  i = low;
  while (i <= high)
    array[i++] = aux[k++];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x40(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x41(%rbp)
jg     1177 <merge+0x77>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x41(%rbp)
mov    -0x41(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1187 <merge+0x87>
jmp    1277 <merge+0x177>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11d2 <merge+0xd2>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1272 <merge+0x172>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    121d <merge+0x11d>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    126d <merge+0x16d>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1272 <merge+0x172>
jmp    115a <merge+0x5a>
jmp    127c <merge+0x17c>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     12b7 <merge+0x1b7>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    127c <merge+0x17c>
jmp    12bc <merge+0x1bc>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     12f7 <merge+0x1f7>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12bc <merge+0x1bc>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     133f <merge+0x23f>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1304 <merge+0x204>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
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    %edx,%r13d
mov    %rdi,%r14
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
add    $0x1,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r12
sub    %rax,%r12
mov    %r12,%rsp
lea    0x1(%r13),%r15d
xor    %eax,%eax
cmp    %edx,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
jg     11bd <merge+0xad>
cmp    %ecx,%r13d
jge    11bd <merge+0xad>
xor    %eax,%eax
mov    %esi,%r8d
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %r8d,%rdx
mov    (%r14,%rdx,4),%edx
movslq %r15d,%rsi
mov    (%r14,%rsi,4),%ebx
cmp    %ebx,%edx
jge    1180 <merge+0x70>
add    $0x1,%r8d
mov    $0x1,%edi
mov    %eax,%esi
jmp    11a8 <merge+0x98>
nop
jle    1190 <merge+0x80>
add    $0x1,%r15d
mov    $0x1,%edi
mov    %eax,%esi
jmp    11a6 <merge+0x96>
nop
add    $0x1,%r8d
lea    0x1(%rax),%esi
mov    %eax,%edi
mov    %edx,(%r12,%rdi,4)
add    $0x1,%r15d
mov    $0x2,%edi
mov    %ebx,%edx
add    %edi,%eax
movslq %esi,%rsi
mov    %edx,(%r12,%rsi,4)
cmp    %r13d,%r8d
jg     11c0 <merge+0xb0>
cmp    %ecx,%r15d
jle    1160 <merge+0x50>
jmp    11c0 <merge+0xb0>
mov    %esi,%r8d
cmp    %r13d,%r8d
jg     11f6 <merge+0xe6>
cltq
mov    %rax,-0x38(%rbp)
lea    (%r12,%rax,4),%rdi
movslq %r8d,%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rsi
sub    %r8d,%r13d
lea    0x4(,%r13,4),%rdx
mov    %rcx,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rcx
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    %r13d,%eax
add    $0x1,%eax
cmp    %ecx,%r15d
jg     1220 <merge+0x110>
cltq
lea    (%r12,%rax,4),%rdi
movslq %r15d,%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rsi
mov    %ecx,%eax
sub    %r15d,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %rcx,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%eax
sub    %eax,%ecx
jl     123d <merge+0x12d>
cltq
lea    (%r14,%rax,4),%rdi
lea    0x4(,%rcx,4),%rdx
mov    %r12,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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 i8*
%10 = alloca i64
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%14 = load i32, i32* %8
%15 = load i32, i32* %6
%16 = sub nsw i32 %14, %15
%17 = add nsw i32 %16, 1
%18 = zext i32 %17 to i64
%19 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %19, i8** %9
%20 = alloca i32, i64 %18
store i64 %18, i64* %10
%21 = load i32, i32* %6
store i32 %21, i32* %11
%22 = load i32, i32* %7
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %12
store i32 0, i32* %13
br label %24
24: ; preds = %102, %4
%25 = load i32, i32* %11
%26 = load i32, i32* %7
%27 = icmp sle i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %32
28: ; preds = %24
%29 = load i32, i32* %12
%30 = load i32, i32* %8
%31 = icmp sle i32 %29, %30
br label %32
32: ; preds = %28, %24
%33 = phi i1 [ false, %24 ], [ %31, %28 ]
br i1 %33, label %34, label %103
34: ; preds = %32
%35 = load i32*, i32** %5
%36 = load i32, i32* %11
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = load i32*, i32** %5
%41 = load i32, i32* %12
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = icmp slt i32 %39, %44
br i1 %45, label %46, label %57
46: ; preds = %34
%47 = load i32*, i32** %5
%48 = load i32, i32* %11
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %11
%50 = sext i32 %48 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %47, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = load i32, i32* %13
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %13
%55 = sext i32 %53 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %55
store i32 %52, i32* %56
br label %102
57: ; preds = %34
%58 = load i32*, i32** %5
%59 = load i32, i32* %11
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %58, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = load i32*, i32** %5
%64 = load i32, i32* %12
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = icmp sgt i32 %62, %67
br i1 %68, label %69, label %80
69: ; preds = %57
%70 = load i32*, i32** %5
%71 = load i32, i32* %12
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %12
%73 = sext i32 %71 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %70, i64 %73
%75 = load i32, i32* %74
%76 = load i32, i32* %13
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %13
%78 = sext i32 %76 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %78
store i32 %75, i32* %79
br label %101
80: ; preds = %57
%81 = load i32*, i32** %5
%82 = load i32, i32* %11
%83 = add nsw i32 %82, 1
store i32 %83, i32* %11
%84 = sext i32 %82 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = load i32, i32* %13
%88 = add nsw i32 %87, 1
store i32 %88, i32* %13
%89 = sext i32 %87 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %89
store i32 %86, i32* %90
%91 = load i32*, i32** %5
%92 = load i32, i32* %12
%93 = add nsw i32 %92, 1
store i32 %93, i32* %12
%94 = sext i32 %92 to i64
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %91, i64 %94
%96 = load i32, i32* %95
%97 = load i32, i32* %13
%98 = add nsw i32 %97, 1
store i32 %98, i32* %13
%99 = sext i32 %97 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %99
store i32 %96, i32* %100
br label %101
101: ; preds = %80, %69
br label %102
102: ; preds = %101, %46
br label %24
103: ; preds = %32
br label %104
104: ; preds = %108, %103
%105 = load i32, i32* %11
%106 = load i32, i32* %7
%107 = icmp sle i32 %105, %106
br i1 %107, label %108, label %119
108: ; preds = %104
%109 = load i32*, i32** %5
%110 = load i32, i32* %11
%111 = add nsw i32 %110, 1
store i32 %111, i32* %11
%112 = sext i32 %110 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %109, i64 %112
%114 = load i32, i32* %113
%115 = load i32, i32* %13
%116 = add nsw i32 %115, 1
store i32 %116, i32* %13
%117 = sext i32 %115 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %117
store i32 %114, i32* %118
br label %104
119: ; preds = %104
br label %120
120: ; preds = %124, %119
%121 = load i32, i32* %12
%122 = load i32, i32* %8
%123 = icmp sle i32 %121, %122
br i1 %123, label %124, label %135
124: ; preds = %120
%125 = load i32*, i32** %5
%126 = load i32, i32* %12
%127 = add nsw i32 %126, 1
store i32 %127, i32* %12
%128 = sext i32 %126 to i64
%129 = getelementptr inbounds i32, i32* %125, i64 %128
%130 = load i32, i32* %129
%131 = load i32, i32* %13
%132 = add nsw i32 %131, 1
store i32 %132, i32* %13
%133 = sext i32 %131 to i64
%134 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %133
store i32 %130, i32* %134
br label %120
135: ; preds = %120
store i32 0, i32* %13
%136 = load i32, i32* %6
store i32 %136, i32* %11
br label %137
137: ; preds = %141, %135
%138 = load i32, i32* %11
%139 = load i32, i32* %8
%140 = icmp sle i32 %138, %139
br i1 %140, label %141, label %152
141: ; preds = %137
%142 = load i32, i32* %13
%143 = add nsw i32 %142, 1
store i32 %143, i32* %13
%144 = sext i32 %142 to i64
%145 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %144
%146 = load i32, i32* %145
%147 = load i32*, i32** %5
%148 = load i32, i32* %11
%149 = add nsw i32 %148, 1
store i32 %149, i32* %11
%150 = sext i32 %148 to i64
%151 = getelementptr inbounds i32, i32* %147, i64 %150
store i32 %146, i32* %151
br label %137
152: ; preds = %137
%153 = load i8*, i8** %9
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @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 = add i32 %2, 1
%11 = icmp sle i32 %1, %2
%12 = icmp slt i32 %2, %3
%13 = and i1 %11, %12
br i1 %13, label %32, label %14
14: ; preds = %55, %4
%15 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %59, %55 ]
%16 = phi i32 [ %10, %4 ], [ %60, %55 ]
%17 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %61, %55 ]
%18 = icmp sgt i32 %15, %2
br i1 %18, label %67, label %19
19: ; preds = %14
%20 = sext i32 %17 to i64
%21 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %20
%22 = bitcast i32* %21 to i8*
%23 = sext i32 %15 to i64
%24 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %23
%25 = bitcast i32* %24 to i8*
%26 = sub i32 %2, %15
%27 = zext i32 %26 to i64
%28 = shl nuw nsw i64 %27, 2
%29 = add nuw nsw i64 %28, 4
%30 = add i32 %17, %26
%31 = add i32 %30, 1
br label %67
32: ; preds = %4, %55
%33 = phi i32 [ %61, %55 ], [ 0, %4 ]
%34 = phi i32 [ %60, %55 ], [ %10, %4 ]
%35 = phi i32 [ %59, %55 ], [ %1, %4 ]
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = sext i32 %34 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = icmp slt i32 %38, %41
br i1 %42, label %43, label %45
43: ; preds = %32
%44 = add nsw i32 %35, 1
br label %55
45: ; preds = %32
%46 = icmp sgt i32 %38, %41
br i1 %46, label %47, label %49
47: ; preds = %45
%48 = add nsw i32 %34, 1
br label %55
49: ; preds = %45
%50 = add nsw i32 %35, 1
%51 = add nuw nsw i32 %33, 1
%52 = zext i32 %33 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %52
store i32 %38, i32* %53
%54 = add nsw i32 %34, 1
br label %55
55: ; preds = %47, %49, %43
%56 = phi i32 [ 1, %47 ], [ 2, %49 ], [ 1, %43 ]
%57 = phi i32 [ %33, %47 ], [ %51, %49 ], [ %33, %43 ]
%58 = phi i32 [ %41, %47 ], [ %41, %49 ], [ %38, %43 ]
%59 = phi i32 [ %35, %47 ], [ %50, %49 ], [ %44, %43 ]
%60 = phi i32 [ %48, %47 ], [ %54, %49 ], [ %34, %43 ]
%61 = add nuw nsw i32 %33, %56
%62 = sext i32 %57 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %62
store i32 %58, i32* %63
%64 = icmp sle i32 %59, %2
%65 = icmp sle i32 %60, %3
%66 = select i1 %64, i1 %65, i1 false
br i1 %66, label %32, label %14
67: ; preds = %19, %14
%68 = phi i32 [ %17, %14 ], [ %31, %19 ]
%69 = icmp sgt i32 %16, %3
br i1 %69, label %81, label %70
70: ; preds = %67
%71 = sext i32 %68 to i64
%72 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %71
%73 = bitcast i32* %72 to i8*
%74 = sext i32 %16 to i64
%75 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %74
%76 = bitcast i32* %75 to i8*
%77 = sub i32 %3, %16
%78 = zext i32 %77 to i64
%79 = shl nuw nsw i64 %78, 2
%80 = add nuw nsw i64 %79, 4
br label %81
81: ; preds = %70, %67
%82 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %82, label %91, label %83
83: ; preds = %81
%84 = sext i32 %1 to i64
%85 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %84
%86 = bitcast i32* %85 to i8*
%87 = sub i32 %3, %1
%88 = zext i32 %87 to i64
%89 = shl nuw nsw i64 %88, 2
%90 = add nuw nsw i64 %89, 4
br label %91
91: ; preds = %83, %81
ret void
}