#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 *calloc(int, int);
int /*<<< orphan*/ free(int *);
void merge(int *nums, int p, int q, int r) {
  int *temp = calloc(r - p + 1, sizeof(int));
  int i = p, j = q + 1, k = 0;
  while (i <= q && j <= r) {
    if (nums[j] < nums[i]) {
      temp[k] = nums[j];
      ++j;
    } else {
      temp[k] = nums[i];
      ++i;
    }
    ++k;
  }
  if (i <= q) {
    while (i <= q)
      temp[k++] = nums[i++];
  } else {
    while (j <= r)
      temp[k++] = nums[j++];
  }
  for (int i = 0; i < r - p + 1; i++)
    nums[p + i] = temp[i];
  free(temp);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%edi
sub    -0xc(%rbp),%edi
add    $0x1,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x31(%rbp)
jg     117f <merge+0x5f>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x31(%rbp)
mov    -0x31(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    118f <merge+0x6f>
jmp    11fc <merge+0xdc>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11cf <merge+0xaf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    11ee <merge+0xce>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1162 <merge+0x42>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     124d <merge+0x12d>
jmp    120d <merge+0xed>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     1248 <merge+0x128>
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    120d <merge+0xed>
jmp    1292 <merge+0x172>
jmp    1252 <merge+0x132>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     128d <merge+0x16d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%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    1252 <merge+0x132>
jmp    1292 <merge+0x172>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    12d6 <merge+0x1b6>
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    1299 <merge+0x179>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x40,%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,%ebp
mov    %rdi,%r14
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
mov    %rax,(%rsp)
lea    0x1(%rax),%ebx
mov    %ebx,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
mov    %rax,%r12
lea    0x1(%r15),%eax
cmp    %r15d,%ebp
jg     11dd <merge+0xad>
cmp    %r13d,%r15d
jge    11dd <merge+0xad>
mov    %rbx,%r8
xor    %edx,%edx
mov    %ebp,%r9d
mov    %ebp,%ecx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cltq
mov    (%r14,%rax,4),%esi
movslq %ecx,%rcx
mov    (%r14,%rcx,4),%edi
xor    %ebp,%ebp
xor    %ebx,%ebx
cmp    %edi,%esi
setl   %bpl
setge  %bl
cmovl  %esi,%edi
add    %ebx,%ecx
add    %ebp,%eax
mov    %edi,(%r12,%rdx,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    %r15d,%ecx
jg     11b3 <merge+0x83>
cmp    %r13d,%eax
jle    1180 <merge+0x50>
mov    %edx,%edx
cmp    %r15d,%ecx
mov    %r8,%rbx
mov    %r9d,%ebp
jle    11e6 <merge+0xb6>
cmp    %r13d,%eax
jg     1206 <merge+0xd6>
lea    (%r12,%rdx,4),%rdi
movslq %eax,%rcx
lea    (%r14,%rcx,4),%rsi
sub    %eax,%r13d
lea    0x4(,%r13,4),%rdx
jmp    1201 <merge+0xd1>
xor    %edx,%edx
mov    %ebp,%ecx
cmp    %r15d,%ebp
jg     11c0 <merge+0x90>
cmp    %r15d,%ecx
jg     1206 <merge+0xd6>
lea    (%r12,%rdx,4),%rdi
movslq %ecx,%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rsi
sub    %ecx,%r15d
lea    0x4(,%r15,4),%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
cmpl   $0x0,(%rsp)
js     1222 <merge+0xf2>
movslq %ebp,%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rdi
shl    $0x2,%rbx
mov    %r12,%rsi
mov    %rbx,%rdx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    %r12,%rdi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@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
%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 = call i32* @calloc(i32 %17, i32 4)
store i32* %18, i32** %9
%19 = load i32, i32* %6
store i32 %19, i32* %10
%20 = load i32, i32* %7
%21 = add nsw i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %22
22: ; preds = %68, %4
%23 = load i32, i32* %10
%24 = load i32, i32* %7
%25 = icmp sle i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %30
26: ; preds = %22
%27 = load i32, i32* %11
%28 = load i32, i32* %8
%29 = icmp sle i32 %27, %28
br label %30
30: ; preds = %26, %22
%31 = phi i1 [ false, %22 ], [ %29, %26 ]
br i1 %31, label %32, label %71
32: ; preds = %30
%33 = load i32*, i32** %5
%34 = load i32, i32* %11
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = load i32*, i32** %5
%39 = load i32, i32* %10
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = icmp slt i32 %37, %42
br i1 %43, label %44, label %56
44: ; preds = %32
%45 = load i32*, i32** %5
%46 = load i32, i32* %11
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = load i32*, i32** %9
%51 = load i32, i32* %12
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
store i32 %49, i32* %53
%54 = load i32, i32* %11
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %11
br label %68
56: ; preds = %32
%57 = load i32*, i32** %5
%58 = load i32, i32* %10
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = load i32*, i32** %9
%63 = load i32, i32* %12
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
store i32 %61, i32* %65
%66 = load i32, i32* %10
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %10
br label %68
68: ; preds = %56, %44
%69 = load i32, i32* %12
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %12
br label %22
71: ; preds = %30
%72 = load i32, i32* %10
%73 = load i32, i32* %7
%74 = icmp sle i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %93
75: ; preds = %71
br label %76
76: ; preds = %80, %75
%77 = load i32, i32* %10
%78 = load i32, i32* %7
%79 = icmp sle i32 %77, %78
br i1 %79, label %80, label %92
80: ; preds = %76
%81 = load i32*, i32** %5
%82 = load i32, i32* %10
%83 = add nsw i32 %82, 1
store i32 %83, i32* %10
%84 = sext i32 %82 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = load i32*, i32** %9
%88 = load i32, i32* %12
%89 = add nsw i32 %88, 1
store i32 %89, i32* %12
%90 = sext i32 %88 to i64
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %87, i64 %90
store i32 %86, i32* %91
br label %76
92: ; preds = %76
br label %111
93: ; preds = %71
br label %94
94: ; preds = %98, %93
%95 = load i32, i32* %11
%96 = load i32, i32* %8
%97 = icmp sle i32 %95, %96
br i1 %97, label %98, label %110
98: ; preds = %94
%99 = load i32*, i32** %5
%100 = load i32, i32* %11
%101 = add nsw i32 %100, 1
store i32 %101, i32* %11
%102 = sext i32 %100 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %99, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = load i32*, i32** %9
%106 = load i32, i32* %12
%107 = add nsw i32 %106, 1
store i32 %107, i32* %12
%108 = sext i32 %106 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 %108
store i32 %104, i32* %109
br label %94
110: ; preds = %94
br label %111
111: ; preds = %110, %92
store i32 0, i32* %13
br label %112
112: ; preds = %131, %111
%113 = load i32, i32* %13
%114 = load i32, i32* %8
%115 = load i32, i32* %6
%116 = sub nsw i32 %114, %115
%117 = add nsw i32 %116, 1
%118 = icmp slt i32 %113, %117
br i1 %118, label %119, label %134
119: ; preds = %112
%120 = load i32*, i32** %9
%121 = load i32, i32* %13
%122 = sext i32 %121 to i64
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %120, i64 %122
%124 = load i32, i32* %123
%125 = load i32*, i32** %5
%126 = load i32, i32* %6
%127 = load i32, i32* %13
%128 = add nsw i32 %126, %127
%129 = sext i32 %128 to i64
%130 = getelementptr inbounds i32, i32* %125, i64 %129
store i32 %124, i32* %130
br label %131
131: ; preds = %119
%132 = load i32, i32* %13
%133 = add nsw i32 %132, 1
store i32 %133, i32* %13
br label %112
134: ; preds = %112
%135 = load i32*, i32** %9
%136 = call i32 @free(i32* %135)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub nsw i32 %3, %1
%6 = add nsw i32 %5, 1
%7 = tail call i32* @calloc(i32 %6, i32 4)
%8 = bitcast i32* %7 to i8*
%9 = add nsw i32 %2, 1
%10 = icmp sle i32 %1, %2
%11 = icmp slt i32 %2, %3
%12 = and i1 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %37
13: ; preds = %4, %13
%14 = phi i64 [ %31, %13 ], [ 0, %4 ]
%15 = phi i32 [ %29, %13 ], [ %9, %4 ]
%16 = phi i32 [ %27, %13 ], [ %1, %4 ]
%17 = sext i32 %15 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
%20 = sext i32 %16 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = icmp slt i32 %19, %22
%24 = select i1 %23, i32 %19, i32 %22
%25 = xor i1 %23, true
%26 = zext i1 %25 to i32
%27 = add nsw i32 %16, %26
%28 = zext i1 %23 to i32
%29 = add nsw i32 %15, %28
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %14
store i32 %24, i32* %30
%31 = add nuw i64 %14, 1
%32 = icmp sle i32 %27, %2
%33 = icmp sle i32 %29, %3
%34 = select i1 %32, i1 %33, i1 false
br i1 %34, label %13, label %35
35: ; preds = %13
%36 = and i64 %31, 4294967295
br i1 %32, label %52, label %38
37: ; preds = %4
br i1 %10, label %52, label %38
38: ; preds = %35, %37
%39 = phi i64 [ %36, %35 ], [ 0, %37 ]
%40 = phi i32 [ %29, %35 ], [ %9, %37 ]
%41 = icmp sgt i32 %40, %3
br i1 %41, label %66, label %42
42: ; preds = %38
%43 = getelementptr i32, i32* %7, i64 %39
%44 = bitcast i32* %43 to i8*
%45 = sext i32 %40 to i64
%46 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %45
%47 = bitcast i32* %46 to i8*
%48 = sub i32 %3, %40
%49 = zext i32 %48 to i64
%50 = shl nuw nsw i64 %49, 2
%51 = add nuw nsw i64 %50, 4
br label %66
52: ; preds = %35, %37
%53 = phi i64 [ %36, %35 ], [ 0, %37 ]
%54 = phi i32 [ %27, %35 ], [ %1, %37 ]
%55 = icmp sgt i32 %54, %2
br i1 %55, label %66, label %56
56: ; preds = %52
%57 = getelementptr i32, i32* %7, i64 %53
%58 = bitcast i32* %57 to i8*
%59 = sext i32 %54 to i64
%60 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %59
%61 = bitcast i32* %60 to i8*
%62 = sub i32 %2, %54
%63 = zext i32 %62 to i64
%64 = shl nuw nsw i64 %63, 2
%65 = add nuw nsw i64 %64, 4
br label %66
66: ; preds = %42, %56, %38, %52
%67 = icmp slt i32 %5, 0
br i1 %67, label %76, label %68
68: ; preds = %66
%69 = sext i32 %1 to i64
%70 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %69
%71 = bitcast i32* %70 to i8*
%72 = add i32 %3, 1
%73 = sub i32 %72, %1
%74 = zext i32 %73 to i64
%75 = shl nuw nsw i64 %74, 2
br label %76
76: ; preds = %68, %66
%77 = tail call i32 @free(i32* %7)
ret void
}