#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*/ free(int *);
scalar_t__ malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
int merge(int *arr, int low, int q, int high) {
  int left_size = q - low + 1;
  int right_size = high - q;
  int *right_arr, *left_arr, i = 0, j = 0, k;
  left_arr = (int *)malloc(sizeof(int) * left_size);
  right_arr = (int *)malloc(sizeof(int) * right_size);
  memcpy(left_arr, arr + low, sizeof(int) * left_size);
  memcpy(right_arr, arr + low + left_size, sizeof(int) * right_size);
  for (k = low; k <= high; k++) {
    if (j == right_size || (i < left_size && left_arr[i] <= right_arr[j])) {
      arr[k] = left_arr[i];
      i++;
    } else {
      arr[k] = right_arr[j];
      j++;
    }
  }
  free(right_arr);
  free(left_arr);
  return 0;
}


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    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movslq -0x1c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
movslq -0x1c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1279 <merge+0x149>
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
je     1223 <merge+0xf3>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1247 <merge+0x117>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
movslq -0x38(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     1247 <merge+0x117>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1266 <merge+0x136>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    126b <merge+0x13b>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    11e3 <merge+0xb3>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %ecx,%ebx
mov    %edx,%r14d
mov    %esi,%ebp
mov    %rdi,0x20(%rsp)
mov    %ecx,%r13d
sub    %edx,%r13d
sub    %esi,%r14d
movslq %r14d,%rax
mov    %rax,0x18(%rsp)
lea    0x4(,%rax,4),%edi
mov    %edi,0xc(%rsp)
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r12
lea    0x0(,%r13,4),%edi
mov    %edi,0x8(%rsp)
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
mov    %ebp,0x4(%rsp)
movslq %ebp,%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    0x20(%rsp),%rax
lea    (%rax,%rcx,4),%rbp
mov    %r12,%rdi
mov    %rbp,%rsi
mov    0xc(%rsp),%edx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    0x18(%rsp),%rax
lea    0x4(,%rax,4),%rsi
add    %rbp,%rsi
mov    %r15,%rdi
mov    0x8(%rsp),%edx
call   1040 <memcpy@plt>
cmp    %ebx,0x10(%rsp)
jle    11e9 <merge+0xb9>
mov    %r15,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r12,%rdi
call   1030 <free@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
sub    0x4(%rsp),%ebx
add    $0x1,%ebx
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
jmp    1216 <merge+0xe6>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %edx,%rsi
mov    (%r12,%rsi,4),%esi
mov    %esi,0x0(%rbp,%rax,4)
add    $0x1,%edx
add    $0x1,%rax
cmp    %eax,%ebx
je     11c8 <merge+0x98>
cmp    %r13d,%ecx
je     1200 <merge+0xd0>
cmp    %r14d,%edx
jle    1230 <merge+0x100>
movslq %ecx,%rsi
mov    (%r15,%rsi,4),%edi
jmp    1242 <merge+0x112>
nopl   0x0(%rax)
movslq %edx,%rsi
mov    (%r12,%rsi,4),%esi
movslq %ecx,%rdi
mov    (%r15,%rdi,4),%edi
cmp    %edi,%esi
jle    1207 <merge+0xd7>
mov    %edi,0x0(%rbp,%rax,4)
add    $0x1,%ecx
jmp    120e <merge+0xde>

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 i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%16 = load i32, i32* %7
%17 = load i32, i32* %6
%18 = sub nsw i32 %16, %17
%19 = add nsw i32 %18, 1
store i32 %19, i32* %9
%20 = load i32, i32* %8
%21 = load i32, i32* %7
%22 = sub nsw i32 %20, %21
store i32 %22, i32* %10
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %14
%23 = load i32, i32* %9
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = mul i64 4, %24
%26 = trunc i64 %25 to i32
%27 = call i64 @malloc(i32 %26)
%28 = inttoptr i64 %27 to i32*
store i32* %28, i32** %12
%29 = load i32, i32* %10
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = mul i64 4, %30
%32 = trunc i64 %31 to i32
%33 = call i64 @malloc(i32 %32)
%34 = inttoptr i64 %33 to i32*
store i32* %34, i32** %11
%35 = load i32*, i32** %12
%36 = load i32*, i32** %5
%37 = load i32, i32* %6
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %38
%40 = load i32, i32* %9
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = mul i64 4, %41
%43 = trunc i64 %42 to i32
%44 = call i32 @memcpy(i32* %35, i32* %39, i32 %43)
%45 = load i32*, i32** %11
%46 = load i32*, i32** %5
%47 = load i32, i32* %6
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
%50 = load i32, i32* %9
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
%53 = load i32, i32* %10
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = mul i64 4, %54
%56 = trunc i64 %55 to i32
%57 = call i32 @memcpy(i32* %45, i32* %52, i32 %56)
%58 = load i32, i32* %6
store i32 %58, i32* %15
br label %59
59: ; preds = %108, %4
%60 = load i32, i32* %15
%61 = load i32, i32* %8
%62 = icmp sle i32 %60, %61
br i1 %62, label %63, label %111
63: ; preds = %59
%64 = load i32, i32* %14
%65 = load i32, i32* %10
%66 = icmp eq i32 %64, %65
br i1 %66, label %83, label %67
67: ; preds = %63
%68 = load i32, i32* %13
%69 = load i32, i32* %9
%70 = icmp slt i32 %68, %69
br i1 %70, label %71, label %95
71: ; preds = %67
%72 = load i32*, i32** %12
%73 = load i32, i32* %13
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = load i32*, i32** %11
%78 = load i32, i32* %14
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
%81 = load i32, i32* %80
%82 = icmp sle i32 %76, %81
br i1 %82, label %83, label %95
83: ; preds = %71, %63
%84 = load i32*, i32** %12
%85 = load i32, i32* %13
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %84, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = load i32*, i32** %5
%90 = load i32, i32* %15
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %89, i64 %91
store i32 %88, i32* %92
%93 = load i32, i32* %13
%94 = add nsw i32 %93, 1
store i32 %94, i32* %13
br label %107
95: ; preds = %71, %67
%96 = load i32*, i32** %11
%97 = load i32, i32* %14
%98 = sext i32 %97 to i64
%99 = getelementptr inbounds i32, i32* %96, i64 %98
%100 = load i32, i32* %99
%101 = load i32*, i32** %5
%102 = load i32, i32* %15
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %101, i64 %103
store i32 %100, i32* %104
%105 = load i32, i32* %14
%106 = add nsw i32 %105, 1
store i32 %106, i32* %14
br label %107
107: ; preds = %95, %83
br label %108
108: ; preds = %107
%109 = load i32, i32* %15
%110 = add nsw i32 %109, 1
store i32 %110, i32* %15
br label %59
111: ; preds = %59
%112 = load i32*, i32** %11
%113 = call i32 @free(i32* %112)
%114 = load i32*, i32** %12
%115 = call i32 @free(i32* %114)
ret i32 0
}

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