void mer(int *arr, int *dest, int bin_size, int portion) {
  int i1 = portion * (2 * bin_size);
  int i2 = i1 + bin_size;
  int i1_max = i2;
  int i2_max = i2 + bin_size;
  int dest_offset = i1_max - bin_size;
  int i3 = 0;
  while (i1 < i1_max || i2 < i2_max) {
    int dest_index = dest_offset + i3;
    if (!(i1 < i1_max) || (i2 < i2_max && arr[i2] < arr[i1])) {
      dest[dest_index] = arr[i2];
      i2++;
    } else {
      dest[dest_index] = arr[i1];
      i1++;
    }
    i3++;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mer>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
imul   %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%al
cmp    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x35(%rbp)
jl     1166 <mer+0x66>
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x35(%rbp)
mov    -0x35(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1176 <mer+0x76>
jmp    1204 <mer+0x104>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    11b3 <mer+0xb3>
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jge    11d7 <mer+0xd7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x1c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11d7 <mer+0xd7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11f6 <mer+0xf6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1149 <mer+0x49>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mer>:
test   %edx,%edx
jle    1180 <mer+0x80>
imul   %edx,%ecx
mov    %ecx,%r9d
add    %ecx,%r9d
lea    (%rdx,%rcx,2),%r8d
add    %r8d,%edx
movslq %r9d,%rax
lea    (%rsi,%rax,4),%r11
mov    $0x1,%r10b
mov    $0x1,%al
mov    %r8d,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
test   $0x1,%al
je     1150 <mer+0x50>
movslq %r9d,%rsi
test   $0x1,%r10b
je     1160 <mer+0x60>
movslq %ecx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%eax
mov    (%rdi,%rsi,4),%esi
cmp    %esi,%eax
jl     1156 <mer+0x56>
jmp    1163 <mer+0x63>
nopl   0x0(%rax)
movslq %ecx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%eax
mov    %eax,(%r11)
add    $0x1,%ecx
jmp    116a <mer+0x6a>
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdi,%rsi,4),%esi
mov    %esi,(%r11)
add    $0x1,%r9d
cmp    %edx,%ecx
setl   %r10b
add    $0x4,%r11
cmp    %r8d,%r9d
setl   %al
jl     1130 <mer+0x30>
cmp    %edx,%ecx
jl     1130 <mer+0x30>
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @mer(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = shl nsw i32 %2, 1
%6 = mul nsw i32 %5, %3
%7 = add nsw i32 %6, %2
%8 = add nsw i32 %7, %2
%9 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %9, label %10, label %51
10: ; preds = %4
%11 = sext i32 %6 to i64
br label %12
12: ; preds = %10, %44
%13 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %47, %44 ]
%14 = phi i1 [ true, %10 ], [ %49, %44 ]
%15 = phi i1 [ true, %10 ], [ %48, %44 ]
%16 = phi i32 [ %6, %10 ], [ %46, %44 ]
%17 = phi i32 [ %7, %10 ], [ %45, %44 ]
%18 = add nsw i64 %13, %11
br i1 %15, label %23, label %19
19: ; preds = %12
%20 = sext i32 %17 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
br label %36
23: ; preds = %12
br i1 %14, label %28, label %24
24: ; preds = %23
%25 = sext i32 %16 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
br label %40
28: ; preds = %23
%29 = sext i32 %17 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = sext i32 %16 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = icmp slt i32 %31, %34
br i1 %35, label %36, label %40
36: ; preds = %19, %28
%37 = phi i32 [ %22, %19 ], [ %31, %28 ]
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %18
store i32 %37, i32* %38
%39 = add nsw i32 %17, 1
br label %44
40: ; preds = %24, %28
%41 = phi i32 [ %27, %24 ], [ %34, %28 ]
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %18
store i32 %41, i32* %42
%43 = add nsw i32 %16, 1
br label %44
44: ; preds = %40, %36
%45 = phi i32 [ %39, %36 ], [ %17, %40 ]
%46 = phi i32 [ %16, %36 ], [ %43, %40 ]
%47 = add nuw i64 %13, 1
%48 = icmp slt i32 %46, %7
%49 = icmp slt i32 %45, %8
%50 = select i1 %48, i1 true, i1 %49
br i1 %50, label %12, label %51
51: ; preds = %44, %4
ret void
}