int merge(int arr[], int low, int mid, int high) {
  int i, j, k, n;
  n = high - low + 1;
  int temp[n];
  i = low;
  j = mid;
  k = 0;
  while (i < mid && j <= high) {
    if (arr[i] < arr[j]) {
      temp[k++] = arr[i++];
    } else {
      temp[k++] = arr[j++];
    }
  }
  while (i < mid) {
    temp[k++] = arr[i++];
  }
  while (j <= high) {
    temp[k++] = arr[j++];
  }
  for (i = low; i <= high; ++i) {
    arr[i] = temp[i - low];
  }
  return 0;
}


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    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x30(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x40(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x41(%rbp)
jge    117a <merge+0x7a>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x41(%rbp)
mov    -0x41(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    118a <merge+0x8a>
jmp    1204 <merge+0x104>
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
jge    11d5 <merge+0xd5>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x18(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11ff <merge+0xff>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    115d <merge+0x5d>
jmp    1209 <merge+0x109>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1244 <merge+0x144>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x18(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1209 <merge+0x109>
jmp    1249 <merge+0x149>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1284 <merge+0x184>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1249 <merge+0x149>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     12bf <merge+0x1bf>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    128a <merge+0x18a>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
xor    %eax,%eax
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    %ecx,%r14d
mov    %edx,%ebx
mov    %esi,%r8d
mov    %rdi,%r13
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
add    $0x1,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r9
sub    %rax,%r9
mov    %r9,%rsp
xor    %r12d,%r12d
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%eax
cmp    %edx,%esi
jge    11a6 <merge+0x96>
cmp    %r14d,%ebx
jg     11a6 <merge+0x96>
xor    %r12d,%r12d
mov    %r8d,%eax
mov    %ebx,%r15d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
cltq
mov    0x0(%r13,%rax,4),%ecx
movslq %r15d,%r15
mov    0x0(%r13,%r15,4),%edx
xor    %esi,%esi
xor    %edi,%edi
cmp    %edx,%ecx
setl   %sil
setge  %dil
cmovl  %ecx,%edx
add    %edi,%r15d
add    %esi,%eax
mov    %edx,(%r9,%r12,4)
add    $0x1,%r12
cmp    %ebx,%eax
jge    11a6 <merge+0x96>
cmp    %r14d,%r15d
jle    1170 <merge+0x60>
cmp    %ebx,%eax
jl     11e7 <merge+0xd7>
cmp    %r14d,%r15d
jle    12e9 <merge+0x1d9>
sub    %r8d,%r14d
jl     11d6 <merge+0xc6>
movslq %r8d,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rdi
add    %r13,%rdi
lea    0x4(,%r14,4),%rdx
mov    %r9,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
xor    %eax,%eax
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %r8d,-0x2c(%rbp)
mov    %r14,-0x40(%rbp)
mov    %r12d,%r12d
mov    %r9,-0x38(%rbp)
lea    (%r9,%r12,4),%rdi
movslq %eax,%r14
lea    0x0(,%r14,4),%rsi
add    %r13,%rsi
not    %eax
add    %ebx,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
movslq %ebx,%rax
mov    %rax,%rcx
sub    %r14,%rcx
cmp    $0x4,%rcx
jae    1235 <merge+0x125>
mov    -0x2c(%rbp),%r8d
mov    -0x38(%rbp),%r9
jmp    12c8 <merge+0x1b8>
mov    %rcx,%rdx
and    $0xfffffffffffffffc,%rdx
movd   %r12d,%xmm0
lea    -0x4(%rdx),%rbx
mov    %rbx,%rdi
shr    $0x2,%rdi
add    $0x1,%rdi
mov    %edi,%esi
and    $0x7,%esi
cmp    $0x1c,%rbx
mov    -0x2c(%rbp),%r8d
mov    -0x38(%rbp),%r9
jae    1269 <merge+0x159>
pxor   %xmm1,%xmm1
jmp    128e <merge+0x17e>
and    $0xfffffffffffffff8,%rdi
pxor   %xmm1,%xmm1
movdqa 0xd87(%rip),%xmm2
nopl   0x0(%rax)
paddq  %xmm2,%xmm0
paddq  %xmm2,%xmm1
add    $0xfffffffffffffff8,%rdi
jne    1280 <merge+0x170>
test   %rsi,%rsi
je     12ae <merge+0x19e>
pcmpeqd %xmm2,%xmm2
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
psubq  %xmm2,%xmm0
psubq  %xmm2,%xmm1
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
jne    12a0 <merge+0x190>
paddq  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddq  %xmm0,%xmm1
movq   %xmm1,%r12
cmp    %rdx,%rcx
je     12dc <merge+0x1cc>
add    %rdx,%r14
sub    %rax,%r14
xor    %eax,%eax
nopl   (%rax)
add    $0xffffffffffffffff,%rax
cmp    %rax,%r14
jne    12d0 <merge+0x1c0>
sub    %rax,%r12
mov    -0x40(%rbp),%r14
cmp    %r14d,%r15d
jg     11b3 <merge+0xa3>
mov    %r12d,%eax
lea    (%r9,%rax,4),%rdi
movslq %r15d,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
mov    %r14d,%eax
sub    %r15d,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r8d,%r15d
mov    %r9,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%r9
mov    %r15d,%r8d
sub    %r8d,%r14d
jge    11b8 <merge+0xa8>
jmp    11d6 <merge+0xc6>

LLVM IR (-O0):
define i32 @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 i8*
%14 = alloca i64
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%15 = load i32, i32* %8
%16 = load i32, i32* %6
%17 = sub nsw i32 %15, %16
%18 = add nsw i32 %17, 1
store i32 %18, i32* %12
%19 = load i32, i32* %12
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %21, i8** %13
%22 = alloca i32, i64 %20
store i64 %20, i64* %14
%23 = load i32, i32* %6
store i32 %23, i32* %9
%24 = load i32, i32* %7
store i32 %24, i32* %10
store i32 0, i32* %11
br label %25
25: ; preds = %69, %4
%26 = load i32, i32* %9
%27 = load i32, i32* %7
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %33
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 [ false, %25 ], [ %32, %29 ]
br i1 %34, label %35, label %70
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 slt i32 %40, %45
br i1 %46, label %47, label %58
47: ; preds = %35
%48 = load i32*, i32** %5
%49 = load i32, i32* %9
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %9
%51 = sext i32 %49 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = load i32, i32* %11
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %11
%56 = sext i32 %54 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %56
store i32 %53, i32* %57
br label %69
58: ; preds = %35
%59 = load i32*, i32** %5
%60 = load i32, i32* %10
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %10
%62 = sext i32 %60 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = load i32, i32* %11
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %11
%67 = sext i32 %65 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %67
store i32 %64, i32* %68
br label %69
69: ; preds = %58, %47
br label %25
70: ; preds = %33
br label %71
71: ; preds = %75, %70
%72 = load i32, i32* %9
%73 = load i32, i32* %7
%74 = icmp slt i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %86
75: ; preds = %71
%76 = load i32*, i32** %5
%77 = load i32, i32* %9
%78 = add nsw i32 %77, 1
store i32 %78, i32* %9
%79 = sext i32 %77 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 %79
%81 = load i32, i32* %80
%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* %22, i64 %84
store i32 %81, i32* %85
br label %71
86: ; preds = %71
br label %87
87: ; preds = %91, %86
%88 = load i32, i32* %10
%89 = load i32, i32* %8
%90 = icmp sle i32 %88, %89
br i1 %90, label %91, label %102
91: ; preds = %87
%92 = load i32*, i32** %5
%93 = load i32, i32* %10
%94 = add nsw i32 %93, 1
store i32 %94, i32* %10
%95 = sext i32 %93 to i64
%96 = getelementptr inbounds i32, i32* %92, i64 %95
%97 = load i32, i32* %96
%98 = load i32, i32* %11
%99 = add nsw i32 %98, 1
store i32 %99, i32* %11
%100 = sext i32 %98 to i64
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %100
store i32 %97, i32* %101
br label %87
102: ; preds = %87
%103 = load i32, i32* %6
store i32 %103, i32* %9
br label %104
104: ; preds = %119, %102
%105 = load i32, i32* %9
%106 = load i32, i32* %8
%107 = icmp sle i32 %105, %106
br i1 %107, label %108, label %122
108: ; preds = %104
%109 = load i32, i32* %9
%110 = load i32, i32* %6
%111 = sub nsw i32 %109, %110
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %112
%114 = load i32, i32* %113
%115 = load i32*, i32** %5
%116 = load i32, i32* %9
%117 = sext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %117
store i32 %114, i32* %118
br label %119
119: ; preds = %108
%120 = load i32, i32* %9
%121 = add nsw i32 %120, 1
store i32 %121, i32* %9
br label %104
122: ; preds = %104
%123 = load i8*, i8** %13
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @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 = icmp slt i32 %1, %2
%11 = icmp sle i32 %2, %3
%12 = and i1 %10, %11
br i1 %12, label %77, label %15
13: ; preds = %77
%14 = trunc i64 %95 to i32
br label %15
15: ; preds = %13, %4
%16 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %14, %13 ]
%17 = phi i32 [ %2, %4 ], [ %91, %13 ]
%18 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %93, %13 ]
%19 = icmp slt i32 %18, %2
br i1 %19, label %20, label %102
20: ; preds = %15
%21 = zext i32 %16 to i64
%22 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %21
%23 = bitcast i32* %22 to i8*
%24 = sext i32 %18 to i64
%25 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %24
%26 = bitcast i32* %25 to i8*
%27 = xor i32 %18, -1
%28 = add i32 %27, %2
%29 = zext i32 %28 to i64
%30 = shl nuw nsw i64 %29, 2
%31 = add nuw nsw i64 %30, 4
%32 = sext i32 %2 to i64
%33 = sub nsw i64 %32, %24
%34 = icmp ult i64 %33, 4
br i1 %34, label %74, label %35
35: ; preds = %20
%36 = and i64 %33, -4
%37 = add nsw i64 %36, %24
%38 = insertelement <2 x i64> <i64 poison, i64 0>, i64 %21, i64 0
%39 = add nsw i64 %36, -4
%40 = lshr exact i64 %39, 2
%41 = add nuw nsw i64 %40, 1
%42 = and i64 %41, 7
%43 = icmp ult i64 %39, 28
br i1 %43, label %54, label %44
44: ; preds = %35
%45 = and i64 %41, 9223372036854775800
br label %46
46: ; preds = %46, %44
%47 = phi <2 x i64> [ %38, %44 ], [ %50, %46 ]
%48 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %44 ], [ %51, %46 ]
%49 = phi i64 [ 0, %44 ], [ %52, %46 ]
%50 = add <2 x i64> %47, <i64 8, i64 8>
%51 = add <2 x i64> %48, <i64 8, i64 8>
%52 = add i64 %49, 8
%53 = icmp eq i64 %52, %45
br i1 %53, label %54, label %46
54: ; preds = %46, %35
%55 = phi <2 x i64> [ undef, %35 ], [ %50, %46 ]
%56 = phi <2 x i64> [ undef, %35 ], [ %51, %46 ]
%57 = phi <2 x i64> [ %38, %35 ], [ %50, %46 ]
%58 = phi <2 x i64> [ zeroinitializer, %35 ], [ %51, %46 ]
%59 = icmp eq i64 %42, 0
br i1 %59, label %68, label %60
60: ; preds = %54, %60
%61 = phi <2 x i64> [ %64, %60 ], [ %57, %54 ]
%62 = phi <2 x i64> [ %65, %60 ], [ %58, %54 ]
%63 = phi i64 [ %66, %60 ], [ 0, %54 ]
%64 = add <2 x i64> %61, <i64 1, i64 1>
%65 = add <2 x i64> %62, <i64 1, i64 1>
%66 = add i64 %63, 1
%67 = icmp eq i64 %66, %42
br i1 %67, label %68, label %60
68: ; preds = %60, %54
%69 = phi <2 x i64> [ %55, %54 ], [ %64, %60 ]
%70 = phi <2 x i64> [ %56, %54 ], [ %65, %60 ]
%71 = add <2 x i64> %70, %69
%72 = call i64 @llvm.vector.reduce.add.v2i64(<2 x i64> %71)
%73 = icmp eq i64 %33, %36
br i1 %73, label %99, label %74
74: ; preds = %20, %68
%75 = phi i64 [ %21, %20 ], [ %72, %68 ]
%76 = phi i64 [ %24, %20 ], [ %37, %68 ]
br label %116
77: ; preds = %4, %77
%78 = phi i64 [ %95, %77 ], [ 0, %4 ]
%79 = phi i32 [ %93, %77 ], [ %1, %4 ]
%80 = phi i32 [ %91, %77 ], [ %2, %4 ]
%81 = sext i32 %79 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = sext i32 %80 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = icmp slt i32 %83, %86
%88 = select i1 %87, i32 %83, i32 %86
%89 = xor i1 %87, true
%90 = zext i1 %89 to i32
%91 = add nsw i32 %80, %90
%92 = zext i1 %87 to i32
%93 = add nsw i32 %79, %92
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %78
store i32 %88, i32* %94
%95 = add nuw i64 %78, 1
%96 = icmp slt i32 %93, %2
%97 = icmp sle i32 %91, %3
%98 = select i1 %96, i1 %97, i1 false
br i1 %98, label %77, label %13
99: ; preds = %116, %68
%100 = phi i64 [ %72, %68 ], [ %120, %116 ]
%101 = trunc i64 %100 to i32
br label %102
102: ; preds = %99, %15
%103 = phi i32 [ %16, %15 ], [ %101, %99 ]
%104 = icmp sgt i32 %17, %3
br i1 %104, label %122, label %105
105: ; preds = %102
%106 = zext i32 %103 to i64
%107 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %106
%108 = bitcast i32* %107 to i8*
%109 = sext i32 %17 to i64
%110 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %109
%111 = bitcast i32* %110 to i8*
%112 = sub i32 %3, %17
%113 = zext i32 %112 to i64
%114 = shl nuw nsw i64 %113, 2
%115 = add nuw nsw i64 %114, 4
br label %122
116: ; preds = %74, %116
%117 = phi i64 [ %120, %116 ], [ %75, %74 ]
%118 = phi i64 [ %119, %116 ], [ %76, %74 ]
%119 = add nsw i64 %118, 1
%120 = add nuw nsw i64 %117, 1
%121 = icmp eq i64 %119, %32
br i1 %121, label %99, label %116
122: ; preds = %105, %102
%123 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %123, label %132, label %124
124: ; preds = %122
%125 = sext i32 %1 to i64
%126 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %125
%127 = bitcast i32* %126 to i8*
%128 = sub i32 %3, %1
%129 = zext i32 %128 to i64
%130 = shl nuw nsw i64 %129, 2
%131 = add nuw nsw i64 %130, 4
br label %132
132: ; preds = %124, %122
ret i32 0
}