#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*/ assert(int);
int /*<<< orphan*/ reverse(int *const, int const, int const);
void merge(int *const arr, const int start, const int mid, const int end,
           int *const temp) {
  assert(start >= 0);
  assert(start < mid);
  assert(mid < end);
  int left = start, right = end - 1, cnt = 0;
  reverse(arr, mid, end);
  while (left <= right) {
    if (arr[left] < arr[right]) {
      temp[cnt++] = arr[right--];
    } else {
      temp[cnt++] = arr[left++];
    }
  }
  for (int i = 0; i < cnt; i++) {
    arr[start + i] = temp[i];
  }
}


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    %r8,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
setge  %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1040 <assert@plt>
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
setl   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1040 <assert@plt>
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setl   %al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1040 <assert@plt>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%esi
mov    -0x14(%rbp),%edx
call   1030 <reverse@plt>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jg     121b <merge+0xfb>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11ec <merge+0xcc>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%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    1216 <merge+0xf6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%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    1195 <merge+0x75>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x2c(%rbp),%eax
jge    1257 <merge+0x137>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1222 <merge+0x102>
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    %r8,%r13
mov    %ecx,%ebp
mov    %edx,%r12d
mov    %esi,%r15d
mov    %rdi,%r14
mov    %esi,%edi
not    %edi
shr    $0x1f,%edi
call   1040 <assert@plt>
xor    %edi,%edi
cmp    %r12d,%r15d
setl   %dil
call   1040 <assert@plt>
xor    %edi,%edi
cmp    %ebp,%r12d
setl   %dil
call   1040 <assert@plt>
mov    %r14,%rdi
mov    %r12d,%esi
mov    %ebp,%edx
call   1030 <reverse@plt>
cmp    %r15d,%ebp
jle    12b7 <merge+0x197>
add    $0xffffffff,%ebp
xor    %eax,%eax
mov    %r15d,%ecx
nop
movslq %ecx,%rcx
mov    (%r14,%rcx,4),%edx
movslq %ebp,%rbp
mov    (%r14,%rbp,4),%esi
xor    %edi,%edi
xor    %ebx,%ebx
cmp    %esi,%edx
setl   %dil
setge  %bl
cmovl  %esi,%edx
add    %ebx,%ecx
sub    %edi,%ebp
mov    %edx,0x0(%r13,%rax,4)
add    $0x1,%rax
cmp    %ebp,%ecx
jle    1180 <merge+0x60>
test   %eax,%eax
je     12b7 <merge+0x197>
movslq %r15d,%r8
mov    %eax,%esi
cmp    $0x8,%rsi
jb     11eb <merge+0xcb>
lea    (%r14,%r8,4),%rcx
lea    0x0(,%rsi,4),%rdx
add    %r13,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jae    126e <merge+0x14e>
lea    (%rsi,%r8,1),%rcx
lea    (%r14,%rcx,4),%rcx
cmp    %r13,%rcx
jbe    126e <merge+0x14e>
xor    %edx,%edx
mov    %eax,%ecx
sub    %edx,%ecx
mov    %rdx,%rdi
not    %rdi
add    %rdi,%rsi
test   $0x3,%cl
je     1222 <merge+0x102>
lea    (%r14,%r8,4),%rdi
mov    %eax,%ecx
sub    %dl,%cl
movzbl %cl,%ebp
and    $0x3,%ebp
nopl   (%rax)
mov    0x0(%r13,%rdx,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdi,%rdx,4)
add    $0x1,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%rbp
jne    1210 <merge+0xf0>
cmp    $0x3,%rsi
jb     12b7 <merge+0x197>
mov    %eax,%eax
lea    (%r14,%r8,4),%rcx
add    $0xc,%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    0x0(%r13,%rdx,4),%esi
mov    %esi,-0xc(%rcx,%rdx,4)
mov    0x4(%r13,%rdx,4),%esi
mov    %esi,-0x8(%rcx,%rdx,4)
mov    0x8(%r13,%rdx,4),%esi
mov    %esi,-0x4(%rcx,%rdx,4)
mov    0xc(%r13,%rdx,4),%esi
mov    %esi,(%rcx,%rdx,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rax
jne    1240 <merge+0x120>
jmp    12b7 <merge+0x197>
mov    %eax,%ebp
mov    %eax,%r9d
and    $0x7,%r9d
mov    %rsi,%rdx
sub    %r9,%rdx
lea    (%r14,%r8,4),%rcx
add    $0x10,%rcx
sub    %r9,%rbp
xor    %edi,%edi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movups 0x0(%r13,%rdi,4),%xmm0
movups 0x10(%r13,%rdi,4),%xmm1
movups %xmm0,-0x10(%rcx,%rdi,4)
movups %xmm1,(%rcx,%rdi,4)
add    $0x8,%rdi
cmp    %rdi,%rbp
jne    1290 <merge+0x170>
test   %r9,%r9
jne    11ed <merge+0xcd>
add    $0x8,%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, i32* %4) {
%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
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32* %4, i32** %10
%15 = load i32, i32* %7
%16 = icmp sge i32 %15, 0
%17 = zext i1 %16 to i32
%18 = call i32 @assert(i32 %17)
%19 = load i32, i32* %7
%20 = load i32, i32* %8
%21 = icmp slt i32 %19, %20
%22 = zext i1 %21 to i32
%23 = call i32 @assert(i32 %22)
%24 = load i32, i32* %8
%25 = load i32, i32* %9
%26 = icmp slt i32 %24, %25
%27 = zext i1 %26 to i32
%28 = call i32 @assert(i32 %27)
%29 = load i32, i32* %7
store i32 %29, i32* %11
%30 = load i32, i32* %9
%31 = sub nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %12
store i32 0, i32* %13
%32 = load i32*, i32** %6
%33 = load i32, i32* %8
%34 = load i32, i32* %9
%35 = call i32 @reverse(i32* %32, i32 %33, i32 %34)
br label %36
36: ; preds = %76, %5
%37 = load i32, i32* %11
%38 = load i32, i32* %12
%39 = icmp sle i32 %37, %38
br i1 %39, label %40, label %77
40: ; preds = %36
%41 = load i32*, i32** %6
%42 = load i32, i32* %11
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = load i32*, i32** %6
%47 = load i32, i32* %12
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
%50 = load i32, i32* %49
%51 = icmp slt i32 %45, %50
br i1 %51, label %52, label %64
52: ; preds = %40
%53 = load i32*, i32** %6
%54 = load i32, i32* %12
%55 = add nsw i32 %54, -1
store i32 %55, i32* %12
%56 = sext i32 %54 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = load i32*, i32** %10
%60 = load i32, i32* %13
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %13
%62 = sext i32 %60 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %62
store i32 %58, i32* %63
br label %76
64: ; preds = %40
%65 = load i32*, i32** %6
%66 = load i32, i32* %11
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %11
%68 = sext i32 %66 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %65, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = load i32*, i32** %10
%72 = load i32, i32* %13
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %13
%74 = sext i32 %72 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %74
store i32 %70, i32* %75
br label %76
76: ; preds = %64, %52
br label %36
77: ; preds = %36
store i32 0, i32* %14
br label %78
78: ; preds = %94, %77
%79 = load i32, i32* %14
%80 = load i32, i32* %13
%81 = icmp slt i32 %79, %80
br i1 %81, label %82, label %97
82: ; preds = %78
%83 = load i32*, i32** %10
%84 = load i32, i32* %14
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %85
%87 = load i32, i32* %86
%88 = load i32*, i32** %6
%89 = load i32, i32* %7
%90 = load i32, i32* %14
%91 = add nsw i32 %89, %90
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i64 %92
store i32 %87, i32* %93
br label %94
94: ; preds = %82
%95 = load i32, i32* %14
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %14
br label %78
97: ; preds = %78
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3, i32* nocapture %4) {
%6 = xor i32 %1, -1
%7 = lshr i32 %6, 31
%8 = tail call i32 @assert(i32 %7)
%9 = icmp slt i32 %1, %2
%10 = zext i1 %9 to i32
%11 = tail call i32 @assert(i32 %10)
%12 = icmp slt i32 %2, %3
%13 = zext i1 %12 to i32
%14 = tail call i32 @assert(i32 %13)
%15 = tail call i32 @reverse(i32* %0, i32 %2, i32 %3)
%16 = icmp sgt i32 %3, %1
br i1 %16, label %17, label %94
17: ; preds = %5
%18 = add nsw i32 %3, -1
br label %74
19: ; preds = %74
%20 = trunc i64 %92 to i32
%21 = icmp eq i32 %20, 0
br i1 %21, label %94, label %22
22: ; preds = %19
%23 = sext i32 %1 to i64
%24 = and i64 %92, 4294967295
%25 = icmp ult i64 %24, 8
br i1 %25, label %54, label %26
26: ; preds = %22
%27 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %23
%28 = add nsw i64 %24, %23
%29 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %28
%30 = getelementptr i32, i32* %4, i64 %24
%31 = icmp ult i32* %27, %30
%32 = icmp ugt i32* %29, %4
%33 = and i1 %31, %32
br i1 %33, label %54, label %34
34: ; preds = %26
%35 = and i64 %92, 7
%36 = sub nsw i64 %24, %35
br label %37
37: ; preds = %37, %34
%38 = phi i64 [ 0, %34 ], [ %50, %37 ]
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %38
%40 = bitcast i32* %39 to <4 x i32>*
%41 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %40
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 4
%43 = bitcast i32* %42 to <4 x i32>*
%44 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %43
%45 = add nsw i64 %38, %23
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %45
%47 = bitcast i32* %46 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %41, <4 x i32>* %47
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 4
%49 = bitcast i32* %48 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %44, <4 x i32>* %49
%50 = add nuw i64 %38, 8
%51 = icmp eq i64 %50, %36
br i1 %51, label %52, label %37
52: ; preds = %37
%53 = icmp eq i64 %35, 0
br i1 %53, label %94, label %54
54: ; preds = %26, %22, %52
%55 = phi i64 [ 0, %26 ], [ 0, %22 ], [ %36, %52 ]
%56 = sub i64 %92, %55
%57 = xor i64 %55, -1
%58 = add nsw i64 %24, %57
%59 = and i64 %56, 3
%60 = icmp eq i64 %59, 0
br i1 %60, label %71, label %61
61: ; preds = %54, %61
%62 = phi i64 [ %68, %61 ], [ %55, %54 ]
%63 = phi i64 [ %69, %61 ], [ 0, %54 ]
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %62
%65 = load i32, i32* %64
%66 = add nsw i64 %62, %23
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %66
store i32 %65, i32* %67
%68 = add nuw nsw i64 %62, 1
%69 = add i64 %63, 1
%70 = icmp eq i64 %69, %59
br i1 %70, label %71, label %61
71: ; preds = %61, %54
%72 = phi i64 [ %55, %54 ], [ %68, %61 ]
%73 = icmp ult i64 %58, 3
br i1 %73, label %94, label %95
74: ; preds = %17, %74
%75 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %92, %74 ]
%76 = phi i32 [ %18, %17 ], [ %90, %74 ]
%77 = phi i32 [ %1, %17 ], [ %88, %74 ]
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = sext i32 %76 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = icmp slt i32 %80, %83
%85 = select i1 %84, i32 %83, i32 %80
%86 = xor i1 %84, true
%87 = zext i1 %86 to i32
%88 = add nsw i32 %77, %87
%89 = sext i1 %84 to i32
%90 = add nsw i32 %76, %89
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %75
store i32 %85, i32* %91
%92 = add nuw i64 %75, 1
%93 = icmp sgt i32 %88, %90
br i1 %93, label %19, label %74
94: ; preds = %71, %95, %52, %5, %19
ret void
95: ; preds = %71, %95
%96 = phi i64 [ %116, %95 ], [ %72, %71 ]
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = add nsw i64 %96, %23
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %99
store i32 %98, i32* %100
%101 = add nuw nsw i64 %96, 1
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %101
%103 = load i32, i32* %102
%104 = add nsw i64 %101, %23
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %104
store i32 %103, i32* %105
%106 = add nuw nsw i64 %96, 2
%107 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %106
%108 = load i32, i32* %107
%109 = add nsw i64 %106, %23
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %109
store i32 %108, i32* %110
%111 = add nuw nsw i64 %96, 3
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %111
%113 = load i32, i32* %112
%114 = add nsw i64 %111, %23
%115 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %114
store i32 %113, i32* %115
%116 = add nuw nsw i64 %96, 4
%117 = icmp eq i64 %116, %24
br i1 %117, label %94, label %95
}