#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 INT_MAX;
int /*<<< orphan*/ assert(int);
int /*<<< orphan*/ free(int *);
int *malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
int mergei_v2(int arr[], int lb, int mid, int ub) {
  int m = mid - lb + 1;
  int n = ub - mid + 1;
  int *left = NULL;
  int *right = NULL;
  int i = 0;
  int j = 0;
  int k;
  assert(arr != NULL && lb <= mid && mid <= ub);
  left = malloc(m * sizeof(int));
  right = malloc(n * sizeof(int));
  if (left == NULL || right == NULL) {
    free(left);
    free(right);
    return 1;
  }
  memcpy(left, arr + lb, (m - 1) * sizeof(int));
  memcpy(right, arr + mid, (n - 1) * sizeof(int));
  left[m - 1] = right[n - 1] = INT_MAX;
  for (k = lb; k < ub; ++k) {
    if (left[i] < right[j])
      arr[k] = left[i++];
    else if (right[j] < left[i])
      arr[k] = right[j++];
  }
  free(left);
  free(right);
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mergei_v2>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
movq   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
movl   $0x0,-0x40(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    %al,-0x45(%rbp)
je     11b8 <mergei_v2+0x78>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x45(%rbp)
jg     11b8 <mergei_v2+0x78>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x45(%rbp)
mov    -0x45(%rbp),%al
and    $0x1,%al
movzbl %al,%edi
call   1040 <assert@plt>
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movslq -0x24(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x30(%rbp)
je     1201 <mergei_v2+0xc1>
cmpq   $0x0,-0x38(%rbp)
jne    121f <mergei_v2+0xdf>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    1354 <mergei_v2+0x214>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    0x2d76(%rip),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    133b <mergei_v2+0x1fb>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
movslq -0x40(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    12e7 <mergei_v2+0x1a7>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1328 <mergei_v2+0x1e8>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
movslq -0x3c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1323 <mergei_v2+0x1e3>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x40(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1328 <mergei_v2+0x1e8>
jmp    132d <mergei_v2+0x1ed>
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    129a <mergei_v2+0x15a>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mergei_v2>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %esi,%r13d
mov    %rdi,%r14
test   %rdi,%rdi
setne  %al
mov    %edx,%r12d
sub    %esi,%r12d
setge  %bl
mov    %ecx,0xc(%rsp)
mov    %ecx,%ebp
mov    %edx,0x8(%rsp)
sub    %edx,%ebp
setge  %dl
and    %al,%bl
and    %dl,%bl
movzbl %bl,%edi
call   1040 <assert@plt>
lea    0x4(,%r12,4),%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbx
lea    0x4(,%rbp,4),%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
test   %rbx,%rbx
je     124a <mergei_v2+0x10a>
test   %r15,%r15
je     124a <mergei_v2+0x10a>
lea    0x0(,%rbp,4),%eax
mov    %eax,(%rsp)
mov    %r13d,0x4(%rsp)
movslq %r13d,%r13
lea    (%r14,%r13,4),%rsi
movslq %r12d,%rax
mov    %rax,0x10(%rsp)
shl    $0x2,%r12d
mov    %rbx,%rdi
mov    %r12d,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
movslq 0x8(%rsp),%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rsi
movslq %ebp,%rbp
mov    %r15,%rdi
mov    (%rsp),%edx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    0x2dee(%rip),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,(%r15,%rbp,4)
mov    0x10(%rsp),%rcx
mov    %eax,(%rbx,%rcx,4)
mov    0xc(%rsp),%eax
cmp    %eax,0x4(%rsp)
jge    1261 <mergei_v2+0x121>
cltq
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
jmp    1230 <mergei_v2+0xf0>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%edx
mov    %esi,(%r14,%r13,4)
add    $0x1,%r13
cmp    %r13,%rax
je     1261 <mergei_v2+0x121>
movslq %edx,%rsi
mov    (%rbx,%rsi,4),%esi
movslq %ecx,%rdi
mov    (%r15,%rdi,4),%edi
cmp    %edi,%esi
jl     1220 <mergei_v2+0xe0>
jle    1227 <mergei_v2+0xe7>
add    $0x1,%ecx
mov    %edi,%esi
jmp    1223 <mergei_v2+0xe3>
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r15,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    $0x1,%eax
jmp    1273 <mergei_v2+0x133>
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r15,%rdi
call   1030 <free@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@INT_MAX = global i32 0
define i32 @mergei_v2(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
%16 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
%17 = load i32, i32* %8
%18 = load i32, i32* %7
%19 = sub nsw i32 %17, %18
%20 = add nsw i32 %19, 1
store i32 %20, i32* %10
%21 = load i32, i32* %9
%22 = load i32, i32* %8
%23 = sub nsw i32 %21, %22
%24 = add nsw i32 %23, 1
store i32 %24, i32* %11
store i32* null, i32** %12
store i32* null, i32** %13
store i32 0, i32* %14
store i32 0, i32* %15
%25 = load i32*, i32** %6
%26 = icmp ne i32* %25, null
br i1 %26, label %27, label %35
27: ; preds = %4
%28 = load i32, i32* %7
%29 = load i32, i32* %8
%30 = icmp sle i32 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %35
31: ; preds = %27
%32 = load i32, i32* %8
%33 = load i32, i32* %9
%34 = icmp sle i32 %32, %33
br label %35
35: ; preds = %31, %27, %4
%36 = phi i1 [ false, %27 ], [ false, %4 ], [ %34, %31 ]
%37 = zext i1 %36 to i32
%38 = call i32 @assert(i32 %37)
%39 = load i32, i32* %10
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = mul i64 %40, 4
%42 = trunc i64 %41 to i32
%43 = call i32* @malloc(i32 %42)
store i32* %43, i32** %12
%44 = load i32, i32* %11
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = mul i64 %45, 4
%47 = trunc i64 %46 to i32
%48 = call i32* @malloc(i32 %47)
store i32* %48, i32** %13
%49 = load i32*, i32** %12
%50 = icmp eq i32* %49, null
br i1 %50, label %54, label %51
51: ; preds = %35
%52 = load i32*, i32** %13
%53 = icmp eq i32* %52, null
br i1 %53, label %54, label %59
54: ; preds = %51, %35
%55 = load i32*, i32** %12
%56 = call i32 @free(i32* %55)
%57 = load i32*, i32** %13
%58 = call i32 @free(i32* %57)
store i32 1, i32* %5
br label %154
59: ; preds = %51
%60 = load i32*, i32** %12
%61 = load i32*, i32** %6
%62 = load i32, i32* %7
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
%65 = load i32, i32* %10
%66 = sub nsw i32 %65, 1
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = mul i64 %67, 4
%69 = trunc i64 %68 to i32
%70 = call i32 @memcpy(i32* %60, i32* %64, i32 %69)
%71 = load i32*, i32** %13
%72 = load i32*, i32** %6
%73 = load i32, i32* %8
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
%76 = load i32, i32* %11
%77 = sub nsw i32 %76, 1
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = mul i64 %78, 4
%80 = trunc i64 %79 to i32
%81 = call i32 @memcpy(i32* %71, i32* %75, i32 %80)
%82 = load i32, i32* @INT_MAX
%83 = load i32*, i32** %13
%84 = load i32, i32* %11
%85 = sub nsw i32 %84, 1
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %86
store i32 %82, i32* %87
%88 = load i32*, i32** %12
%89 = load i32, i32* %10
%90 = sub nsw i32 %89, 1
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i64 %91
store i32 %82, i32* %92
%93 = load i32, i32* %7
store i32 %93, i32* %16
br label %94
94: ; preds = %146, %59
%95 = load i32, i32* %16
%96 = load i32, i32* %9
%97 = icmp slt i32 %95, %96
br i1 %97, label %98, label %149
98: ; preds = %94
%99 = load i32*, i32** %12
%100 = load i32, i32* %14
%101 = sext i32 %100 to i64
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %99, i64 %101
%103 = load i32, i32* %102
%104 = load i32*, i32** %13
%105 = load i32, i32* %15
%106 = sext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 %106
%108 = load i32, i32* %107
%109 = icmp slt i32 %103, %108
br i1 %109, label %110, label %121
110: ; preds = %98
%111 = load i32*, i32** %12
%112 = load i32, i32* %14
%113 = add nsw i32 %112, 1
store i32 %113, i32* %14
%114 = sext i32 %112 to i64
%115 = getelementptr inbounds i32, i32* %111, i64 %114
%116 = load i32, i32* %115
%117 = load i32*, i32** %6
%118 = load i32, i32* %16
%119 = sext i32 %118 to i64
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %117, i64 %119
store i32 %116, i32* %120
br label %145
121: ; preds = %98
%122 = load i32*, i32** %13
%123 = load i32, i32* %15
%124 = sext i32 %123 to i64
%125 = getelementptr inbounds i32, i32* %122, i64 %124
%126 = load i32, i32* %125
%127 = load i32*, i32** %12
%128 = load i32, i32* %14
%129 = sext i32 %128 to i64
%130 = getelementptr inbounds i32, i32* %127, i64 %129
%131 = load i32, i32* %130
%132 = icmp slt i32 %126, %131
br i1 %132, label %133, label %144
133: ; preds = %121
%134 = load i32*, i32** %13
%135 = load i32, i32* %15
%136 = add nsw i32 %135, 1
store i32 %136, i32* %15
%137 = sext i32 %135 to i64
%138 = getelementptr inbounds i32, i32* %134, i64 %137
%139 = load i32, i32* %138
%140 = load i32*, i32** %6
%141 = load i32, i32* %16
%142 = sext i32 %141 to i64
%143 = getelementptr inbounds i32, i32* %140, i64 %142
store i32 %139, i32* %143
br label %144
144: ; preds = %133, %121
br label %145
145: ; preds = %144, %110
br label %146
146: ; preds = %145
%147 = load i32, i32* %16
%148 = add nsw i32 %147, 1
store i32 %148, i32* %16
br label %94
149: ; preds = %94
%150 = load i32*, i32** %12
%151 = call i32 @free(i32* %150)
%152 = load i32*, i32** %13
%153 = call i32 @free(i32* %152)
store i32 0, i32* %5
br label %154
154: ; preds = %149, %54
%155 = load i32, i32* %5
ret i32 %155
}

LLVM IR (-O2):
@INT_MAX = global i32 0
define i32 @mergei_v2(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub nsw i32 %2, %1
%6 = sub nsw i32 %3, %2
%7 = icmp ne i32* %0, null
%8 = icmp sge i32 %2, %1
%9 = icmp sge i32 %3, %2
%10 = and i1 %7, %8
%11 = and i1 %10, %9
%12 = zext i1 %11 to i32
%13 = tail call i32 @assert(i32 %12)
%14 = shl i32 %5, 2
%15 = add i32 %14, 4
%16 = tail call i32* @malloc(i32 %15)
%17 = shl i32 %6, 2
%18 = add i32 %17, 4
%19 = tail call i32* @malloc(i32 %18)
%20 = icmp eq i32* %16, null
%21 = icmp eq i32* %19, null
%22 = or i1 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %26
23: ; preds = %4
%24 = tail call i32 @free(i32* %16)
%25 = tail call i32 @free(i32* %19)
br label %71
26: ; preds = %4
%27 = sext i32 %1 to i64
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %27
%29 = sext i32 %5 to i64
%30 = tail call i32 @memcpy(i32* %16, i32* %28, i32 %14)
%31 = sext i32 %2 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %31
%33 = sext i32 %6 to i64
%34 = tail call i32 @memcpy(i32* %19, i32* %32, i32 %17)
%35 = load i32, i32* @INT_MAX
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %33
store i32 %35, i32* %36
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %29
store i32 %35, i32* %37
%38 = icmp slt i32 %1, %3
br i1 %38, label %39, label %68
39: ; preds = %26
%40 = sext i32 %3 to i64
br label %41
41: ; preds = %39, %63
%42 = phi i64 [ %27, %39 ], [ %66, %63 ]
%43 = phi i32 [ 0, %39 ], [ %65, %63 ]
%44 = phi i32 [ 0, %39 ], [ %64, %63 ]
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = sext i32 %43 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %48
%50 = load i32, i32* %49
%51 = icmp slt i32 %47, %50
br i1 %51, label %52, label %54
52: ; preds = %41
%53 = add nsw i32 %44, 1
br label %58
54: ; preds = %41
%55 = icmp slt i32 %50, %47
br i1 %55, label %56, label %63
56: ; preds = %54
%57 = add nsw i32 %43, 1
br label %58
58: ; preds = %56, %52
%59 = phi i32 [ %47, %52 ], [ %50, %56 ]
%60 = phi i32 [ %53, %52 ], [ %44, %56 ]
%61 = phi i32 [ %43, %52 ], [ %57, %56 ]
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %42
store i32 %59, i32* %62
br label %63
63: ; preds = %58, %54
%64 = phi i32 [ %44, %54 ], [ %60, %58 ]
%65 = phi i32 [ %43, %54 ], [ %61, %58 ]
%66 = add nsw i64 %42, 1
%67 = icmp eq i64 %66, %40
br i1 %67, label %68, label %41
68: ; preds = %63, %26
%69 = tail call i32 @free(i32* %16)
%70 = tail call i32 @free(i32* %19)
br label %71
71: ; preds = %68, %23
%72 = phi i32 [ 1, %23 ], [ 0, %68 ]
ret i32 %72
}