void merge(int a[], int size_a, int b[], int size_b) {
  int index_a = size_a - 1;
  int index_b = size_b - 1;
  int current = size_a + size_b - 1;
  while (index_a >= 0 && index_b >= 0) {
    a[current--] = a[index_a] >= b[index_b] ? a[index_a--] : b[index_b--];
  }
  while (index_b >= 0) {
    a[current--] = b[index_b--];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    %al,-0x29(%rbp)
jl     1149 <merge+0x49>
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
setge  %al
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x29(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1159 <merge+0x59>
jmp    11c7 <merge+0xc7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jl     1192 <merge+0x92>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    11aa <merge+0xaa>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1130 <merge+0x30>
jmp    11cc <merge+0xcc>
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
jl     1205 <merge+0x105>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11cc <merge+0xcc>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %r14
push   %rbx
lea    -0x1(%rcx),%r9d
lea    (%rcx,%rsi,1),%r8d
add    $0xffffffff,%r8d
test   %esi,%esi
jle    1164 <merge+0x64>
test   %ecx,%ecx
jle    1164 <merge+0x64>
add    $0xffffffff,%esi
movslq %r8d,%rcx
lea    (%rdi,%rcx,4),%r11
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %esi,%ebx
mov    (%rdi,%rbx,4),%ebx
mov    %r9d,%eax
mov    (%rdx,%rax,4),%r10d
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    %r10d,%ebx
setl   %al
setge  %cl
cmovl  %r10d,%ebx
sub    %eax,%r9d
add    $0xffffffff,%r8d
sub    %ecx,%esi
mov    %ebx,(%r11)
js     1164 <merge+0x64>
add    $0xfffffffffffffffc,%r11
test   %r9d,%r9d
jns    1130 <merge+0x30>
test   %r9d,%r9d
js     12c7 <merge+0x1c7>
movslq %r8d,%rsi
mov    %r9d,%r11d
cmp    $0x7,%r9d
jb     1258 <merge+0x158>
mov    %rsi,%rax
sub    %r11,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rax
lea    (%rdx,%r11,4),%rcx
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    11a5 <merge+0xa5>
lea    (%rdi,%rsi,4),%rax
add    $0x4,%rax
cmp    %rdx,%rax
ja     1258 <merge+0x158>
lea    0x1(%r11),%r8
mov    %r8,%r9
and    $0xfffffffffffffff8,%r9
lea    -0x8(%r9),%rax
mov    %rax,%r10
shr    $0x3,%r10
add    $0x1,%r10
test   %rax,%rax
je     12cb <merge+0x1cb>
mov    %r10,%rcx
and    $0xfffffffffffffffe,%rcx
lea    (%rdx,%r11,4),%r14
add    $0xfffffffffffffff4,%r14
lea    (%rdi,%rsi,4),%rbx
add    $0xfffffffffffffff4,%rbx
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movups -0x10(%r14,%rax,4),%xmm0
movups (%r14,%rax,4),%xmm1
movups %xmm1,(%rbx,%rax,4)
movups %xmm0,-0x10(%rbx,%rax,4)
movups -0x30(%r14,%rax,4),%xmm0
movups -0x20(%r14,%rax,4),%xmm1
movups %xmm1,-0x20(%rbx,%rax,4)
movups %xmm0,-0x30(%rbx,%rax,4)
add    $0xfffffffffffffff0,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rcx
jne    11f0 <merge+0xf0>
neg    %rax
test   $0x1,%r10b
je     124d <merge+0x14d>
mov    %r11,%rcx
sub    %rax,%rcx
mov    %rsi,%rbx
sub    %rax,%rbx
movups -0x1c(%rdx,%rcx,4),%xmm0
movups -0xc(%rdx,%rcx,4),%xmm1
movups %xmm1,-0xc(%rdi,%rbx,4)
movups %xmm0,-0x1c(%rdi,%rbx,4)
cmp    %r9,%r8
je     12c7 <merge+0x1c7>
sub    %r9,%r11
sub    %r9,%rsi
lea    0x1(%r11),%ecx
mov    %r11,%rax
and    $0x3,%rcx
je     1284 <merge+0x184>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    (%rdx,%rax,4),%ebx
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %ebx,(%rdi,%rsi,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
jne    1270 <merge+0x170>
cmp    $0x3,%r11
jb     12c7 <merge+0x1c7>
lea    (%rdx,%rax,4),%rcx
not    %rax
lea    (%rdi,%rsi,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rcx,%rsi,4),%edi
mov    %edi,(%rdx,%rsi,4)
mov    -0x4(%rcx,%rsi,4),%edi
mov    %edi,-0x4(%rdx,%rsi,4)
mov    -0x8(%rcx,%rsi,4),%edi
mov    %edi,-0x8(%rdx,%rsi,4)
mov    -0xc(%rcx,%rsi,4),%edi
mov    %edi,-0xc(%rdx,%rsi,4)
add    $0xfffffffffffffffc,%rsi
cmp    %rsi,%rax
jne    12a0 <merge+0x1a0>
pop    %rbx
pop    %r14
ret
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r10b
jne    122d <merge+0x12d>
jmp    124d <merge+0x14d>

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
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32* %2, i32** %7
store i32 %3, i32* %8
%12 = load i32, i32* %6
%13 = sub nsw i32 %12, 1
store i32 %13, i32* %9
%14 = load i32, i32* %8
%15 = sub nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %10
%16 = load i32, i32* %6
%17 = load i32, i32* %8
%18 = add nsw i32 %16, %17
%19 = sub nsw i32 %18, 1
store i32 %19, i32* %11
br label %20
20: ; preds = %54, %4
%21 = load i32, i32* %9
%22 = icmp sge i32 %21, 0
br i1 %22, label %23, label %26
23: ; preds = %20
%24 = load i32, i32* %10
%25 = icmp sge i32 %24, 0
br label %26
26: ; preds = %23, %20
%27 = phi i1 [ false, %20 ], [ %25, %23 ]
br i1 %27, label %28, label %61
28: ; preds = %26
%29 = load i32*, i32** %5
%30 = load i32, i32* %9
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = load i32*, i32** %7
%35 = load i32, i32* %10
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = icmp sge i32 %33, %38
br i1 %39, label %40, label %47
40: ; preds = %28
%41 = load i32*, i32** %5
%42 = load i32, i32* %9
%43 = add nsw i32 %42, -1
store i32 %43, i32* %9
%44 = sext i32 %42 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
br label %54
47: ; preds = %28
%48 = load i32*, i32** %7
%49 = load i32, i32* %10
%50 = add nsw i32 %49, -1
store i32 %50, i32* %10
%51 = sext i32 %49 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
br label %54
54: ; preds = %47, %40
%55 = phi i32 [ %46, %40 ], [ %53, %47 ]
%56 = load i32*, i32** %5
%57 = load i32, i32* %11
%58 = add nsw i32 %57, -1
store i32 %58, i32* %11
%59 = sext i32 %57 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %59
store i32 %55, i32* %60
br label %20
61: ; preds = %26
br label %62
62: ; preds = %65, %61
%63 = load i32, i32* %10
%64 = icmp sge i32 %63, 0
br i1 %64, label %65, label %77
65: ; preds = %62
%66 = load i32*, i32** %7
%67 = load i32, i32* %10
%68 = add nsw i32 %67, -1
store i32 %68, i32* %10
%69 = sext i32 %67 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
%72 = load i32*, i32** %5
%73 = load i32, i32* %11
%74 = add nsw i32 %73, -1
store i32 %74, i32* %11
%75 = sext i32 %73 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %75
store i32 %71, i32* %76
br label %62
77: ; preds = %62
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = add nsw i32 %3, -1
%6 = add nsw i32 %3, %1
%7 = add i32 %6, -1
%8 = icmp sgt i32 %1, 0
%9 = icmp sgt i32 %3, 0
%10 = and i1 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %16
11: ; preds = %4
%12 = add nsw i32 %1, -1
%13 = sext i32 %7 to i64
br label %128
14: ; preds = %128
%15 = trunc i64 %146 to i32
br label %16
16: ; preds = %14, %4
%17 = phi i32 [ %5, %4 ], [ %143, %14 ]
%18 = phi i32 [ %7, %4 ], [ %15, %14 ]
%19 = icmp sgt i32 %17, -1
br i1 %19, label %20, label %174
20: ; preds = %16
%21 = sext i32 %18 to i64
%22 = zext i32 %17 to i64
%23 = add nuw nsw i64 %22, 1
%24 = icmp ult i32 %17, 7
br i1 %24, label %107, label %25
25: ; preds = %20
%26 = sub nsw i64 %21, %22
%27 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %26
%28 = add nsw i64 %21, 1
%29 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %28
%30 = add nuw nsw i64 %22, 1
%31 = getelementptr i32, i32* %2, i64 %30
%32 = icmp ult i32* %27, %31
%33 = icmp ugt i32* %29, %2
%34 = and i1 %32, %33
br i1 %34, label %107, label %35
35: ; preds = %25
%36 = and i64 %23, 8589934584
%37 = sub nsw i64 %22, %36
%38 = sub nsw i64 %21, %36
%39 = add nsw i64 %36, -8
%40 = lshr exact i64 %39, 3
%41 = add nuw nsw i64 %40, 1
%42 = and i64 %41, 1
%43 = icmp eq i64 %39, 0
br i1 %43, label %85, label %44
44: ; preds = %35
%45 = and i64 %41, 4611686018427387902
br label %46
46: ; preds = %46, %44
%47 = phi i64 [ 0, %44 ], [ %82, %46 ]
%48 = phi i64 [ 0, %44 ], [ %83, %46 ]
%49 = sub i64 %22, %47
%50 = sub i64 %21, %47
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %49
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 -3
%53 = bitcast i32* %52 to <4 x i32>*
%54 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %53
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 -4
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 -3
%57 = bitcast i32* %56 to <4 x i32>*
%58 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %57
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %50
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 -3
%61 = bitcast i32* %60 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %54, <4 x i32>* %61
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 -4
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 -3
%64 = bitcast i32* %63 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %58, <4 x i32>* %64
%65 = or i64 %47, 8
%66 = sub i64 %22, %65
%67 = sub i64 %21, %65
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %66
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 -3
%70 = bitcast i32* %69 to <4 x i32>*
%71 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %70
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 -4
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 -3
%74 = bitcast i32* %73 to <4 x i32>*
%75 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %74
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %67
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 -3
%78 = bitcast i32* %77 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %71, <4 x i32>* %78
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 -4
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 -3
%81 = bitcast i32* %80 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %75, <4 x i32>* %81
%82 = add nuw i64 %47, 16
%83 = add i64 %48, 2
%84 = icmp eq i64 %83, %45
br i1 %84, label %85, label %46
85: ; preds = %46, %35
%86 = phi i64 [ 0, %35 ], [ %82, %46 ]
%87 = icmp eq i64 %42, 0
br i1 %87, label %105, label %88
88: ; preds = %85
%89 = sub i64 %22, %86
%90 = sub i64 %21, %86
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %89
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %91, i64 -3
%93 = bitcast i32* %92 to <4 x i32>*
%94 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %93
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %91, i64 -4
%96 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 -3
%97 = bitcast i32* %96 to <4 x i32>*
%98 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %97
%99 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %90
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %99, i64 -3
%101 = bitcast i32* %100 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %94, <4 x i32>* %101
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %99, i64 -4
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 -3
%104 = bitcast i32* %103 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %98, <4 x i32>* %104
br label %105
105: ; preds = %85, %88
%106 = icmp eq i64 %23, %36
br i1 %106, label %174, label %107
107: ; preds = %25, %20, %105
%108 = phi i64 [ %22, %25 ], [ %22, %20 ], [ %37, %105 ]
%109 = phi i64 [ %21, %25 ], [ %21, %20 ], [ %38, %105 ]
%110 = add nsw i64 %108, 1
%111 = and i64 %110, 3
%112 = icmp eq i64 %111, 0
br i1 %112, label %124, label %113
113: ; preds = %107, %113
%114 = phi i64 [ %117, %113 ], [ %108, %107 ]
%115 = phi i64 [ %120, %113 ], [ %109, %107 ]
%116 = phi i64 [ %122, %113 ], [ 0, %107 ]
%117 = add nsw i64 %114, -1
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %114
%119 = load i32, i32* %118
%120 = add nsw i64 %115, -1
%121 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %115
store i32 %119, i32* %121
%122 = add i64 %116, 1
%123 = icmp eq i64 %122, %111
br i1 %123, label %124, label %113
124: ; preds = %113, %107
%125 = phi i64 [ %108, %107 ], [ %117, %113 ]
%126 = phi i64 [ %109, %107 ], [ %120, %113 ]
%127 = icmp ult i64 %108, 3
br i1 %127, label %174, label %150
128: ; preds = %11, %128
%129 = phi i64 [ %13, %11 ], [ %146, %128 ]
%130 = phi i32 [ %5, %11 ], [ %143, %128 ]
%131 = phi i32 [ %12, %11 ], [ %141, %128 ]
%132 = zext i32 %131 to i64
%133 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %132
%134 = load i32, i32* %133
%135 = zext i32 %130 to i64
%136 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %135
%137 = load i32, i32* %136
%138 = icmp slt i32 %134, %137
%139 = xor i1 %138, true
%140 = sext i1 %139 to i32
%141 = add nsw i32 %131, %140
%142 = sext i1 %138 to i32
%143 = add nsw i32 %130, %142
%144 = select i1 %138, i32 %137, i32 %134
%145 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %129
store i32 %144, i32* %145
%146 = add i64 %129, -1
%147 = icmp sgt i32 %141, -1
%148 = icmp sgt i32 %143, -1
%149 = select i1 %147, i1 %148, i1 false
br i1 %149, label %128, label %14
150: ; preds = %124, %150
%151 = phi i64 [ %168, %150 ], [ %125, %124 ]
%152 = phi i64 [ %171, %150 ], [ %126, %124 ]
%153 = add nsw i64 %151, -1
%154 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %151
%155 = load i32, i32* %154
%156 = add nsw i64 %152, -1
%157 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %152
store i32 %155, i32* %157
%158 = add nsw i64 %151, -2
%159 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %153
%160 = load i32, i32* %159
%161 = add nsw i64 %152, -2
%162 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %156
store i32 %160, i32* %162
%163 = add nsw i64 %151, -3
%164 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %158
%165 = load i32, i32* %164
%166 = add nsw i64 %152, -3
%167 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %161
store i32 %165, i32* %167
%168 = add nsw i64 %151, -4
%169 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %163
%170 = load i32, i32* %169
%171 = add nsw i64 %152, -4
%172 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %166
store i32 %170, i32* %172
%173 = icmp eq i64 %163, 0
br i1 %173, label %174, label %150
174: ; preds = %124, %150, %105, %16
ret void
}