int merge(int *arr1, int start, int mid, int end) {
  int p = start, q = mid + 1;
  int i;
  int arr[end - start + 1], k = 0;
  for (i = start; i <= end; i++) {
    if (p > mid)
      arr[k++] = arr1[q++];
    else if (q > end)
      arr[k++] = arr1[p++];
    else if (arr1[p] < arr1[q])
      arr[k++] = arr1[p++];
    else
      arr[k++] = arr1[q++];
  }
  for (p = 0; p < k; p++)
    arr1[start++] = arr[p];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
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    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x30(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     1274 <merge+0x174>
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jle    11a7 <merge+0xa7>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1261 <merge+0x161>
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jle    11e2 <merge+0xe2>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    125c <merge+0x15c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    122d <merge+0x12d>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1257 <merge+0x157>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    125c <merge+0x15c>
jmp    1261 <merge+0x161>
jmp    1266 <merge+0x166>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1160 <merge+0x60>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x3c(%rbp),%eax
jge    12b5 <merge+0x1b5>
mov    -0x48(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x14(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    127b <merge+0x17b>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
add    $0x1,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r8
sub    %rax,%r8
mov    %r8,%rsp
mov    %ecx,%r9d
sub    %esi,%r9d
jl     11ba <merge+0xaa>
lea    0x1(%rdx),%r10d
add    $0x1,%r9d
xor    %eax,%eax
mov    %esi,%r11d
jmp    1168 <merge+0x58>
nopl   (%rax)
movslq %r10d,%rbx
add    $0x1,%r10d
mov    (%rdi,%rbx,4),%r15d
mov    %r15d,(%r8,%rax,4)
add    $0x1,%rax
cmp    %rax,%r9
je     119f <merge+0x8f>
cmp    %edx,%r11d
jg     1150 <merge+0x40>
movslq %r11d,%rbx
cmp    %ecx,%r10d
jle    1180 <merge+0x70>
add    $0x1,%r11d
jmp    1157 <merge+0x47>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rdi,%rbx,4),%r15d
movslq %r10d,%rbx
mov    (%rdi,%rbx,4),%r14d
cmp    %r14d,%r15d
jge    1196 <merge+0x86>
add    $0x1,%r11d
jmp    115b <merge+0x4b>
add    $0x1,%r10d
mov    %r14d,%r15d
jmp    115b <merge+0x4b>
test   %r9,%r9
je     11ba <merge+0xaa>
movslq %esi,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rdi
shl    $0x2,%r9
mov    %r8,%rsi
mov    %r9,%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x18(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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
%15 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
%16 = load i32, i32* %7
store i32 %16, i32* %10
%17 = load i32, i32* %8
%18 = add nsw i32 %17, 1
store i32 %18, i32* %11
%19 = load i32, i32* %9
%20 = load i32, i32* %7
%21 = sub nsw i32 %19, %20
%22 = add nsw i32 %21, 1
%23 = zext i32 %22 to i64
%24 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %24, i8** %13
%25 = alloca i32, i64 %23
store i64 %23, i64* %14
store i32 0, i32* %15
%26 = load i32, i32* %7
store i32 %26, i32* %12
br label %27
27: ; preds = %98, %4
%28 = load i32, i32* %12
%29 = load i32, i32* %9
%30 = icmp sle i32 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %101
31: ; preds = %27
%32 = load i32, i32* %10
%33 = load i32, i32* %8
%34 = icmp sgt i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %46
35: ; preds = %31
%36 = load i32*, i32** %6
%37 = load i32, i32* %11
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %11
%39 = sext i32 %37 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = load i32, i32* %15
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %15
%44 = sext i32 %42 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %44
store i32 %41, i32* %45
br label %97
46: ; preds = %31
%47 = load i32, i32* %11
%48 = load i32, i32* %9
%49 = icmp sgt i32 %47, %48
br i1 %49, label %50, label %61
50: ; preds = %46
%51 = load i32*, i32** %6
%52 = load i32, i32* %10
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %10
%54 = sext i32 %52 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = load i32, i32* %15
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %15
%59 = sext i32 %57 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %59
store i32 %56, i32* %60
br label %96
61: ; preds = %46
%62 = load i32*, i32** %6
%63 = load i32, i32* %10
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = load i32*, i32** %6
%68 = load i32, i32* %11
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
%72 = icmp slt i32 %66, %71
br i1 %72, label %73, label %84
73: ; preds = %61
%74 = load i32*, i32** %6
%75 = load i32, i32* %10
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %10
%77 = sext i32 %75 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = load i32, i32* %15
%81 = add nsw i32 %80, 1
store i32 %81, i32* %15
%82 = sext i32 %80 to i64
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %82
store i32 %79, i32* %83
br label %95
84: ; preds = %61
%85 = load i32*, i32** %6
%86 = load i32, i32* %11
%87 = add nsw i32 %86, 1
store i32 %87, i32* %11
%88 = sext i32 %86 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %85, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = load i32, i32* %15
%92 = add nsw i32 %91, 1
store i32 %92, i32* %15
%93 = sext i32 %91 to i64
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %93
store i32 %90, i32* %94
br label %95
95: ; preds = %84, %73
br label %96
96: ; preds = %95, %50
br label %97
97: ; preds = %96, %35
br label %98
98: ; preds = %97
%99 = load i32, i32* %12
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %12
br label %27
101: ; preds = %27
store i32 0, i32* %10
br label %102
102: ; preds = %116, %101
%103 = load i32, i32* %10
%104 = load i32, i32* %15
%105 = icmp slt i32 %103, %104
br i1 %105, label %106, label %119
106: ; preds = %102
%107 = load i32, i32* %10
%108 = sext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %108
%110 = load i32, i32* %109
%111 = load i32*, i32** %6
%112 = load i32, i32* %7
%113 = add nsw i32 %112, 1
store i32 %113, i32* %7
%114 = sext i32 %112 to i64
%115 = getelementptr inbounds i32, i32* %111, i64 %114
store i32 %110, i32* %115
br label %116
116: ; preds = %106
%117 = load i32, i32* %10
%118 = add nsw i32 %117, 1
store i32 %118, i32* %10
br label %102
119: ; preds = %102
%120 = load i8*, i8** %13
%121 = load i32, i32* %5
ret i32 %121
}

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 sgt i32 %1, %3
br i1 %10, label %60, label %11
11: ; preds = %4
%12 = add nsw i32 %2, 1
%13 = add i32 %3, 1
%14 = sub i32 %13, %1
%15 = zext i32 %14 to i64
br label %24
16: ; preds = %53
%17 = icmp eq i32 %14, 0
br i1 %17, label %60, label %18
18: ; preds = %16
%19 = sext i32 %1 to i64
%20 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %19
%21 = bitcast i32* %20 to i8*
%22 = zext i32 %14 to i64
%23 = shl nuw nsw i64 %22, 2
br label %60
24: ; preds = %11, %53
%25 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %58, %53 ]
%26 = phi i32 [ %1, %11 ], [ %56, %53 ]
%27 = phi i32 [ %12, %11 ], [ %55, %53 ]
%28 = icmp sgt i32 %26, %2
br i1 %28, label %29, label %34
29: ; preds = %24
%30 = add nsw i32 %27, 1
%31 = sext i32 %27 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
br label %53
34: ; preds = %24
%35 = icmp sgt i32 %27, %3
br i1 %35, label %36, label %41
36: ; preds = %34
%37 = add nsw i32 %26, 1
%38 = sext i32 %26 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
br label %53
41: ; preds = %34
%42 = sext i32 %26 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = sext i32 %27 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = icmp slt i32 %44, %47
br i1 %48, label %49, label %51
49: ; preds = %41
%50 = add nsw i32 %26, 1
br label %53
51: ; preds = %41
%52 = add nsw i32 %27, 1
br label %53
53: ; preds = %29, %49, %51, %36
%54 = phi i32 [ %33, %29 ], [ %44, %49 ], [ %47, %51 ], [ %40, %36 ]
%55 = phi i32 [ %30, %29 ], [ %27, %49 ], [ %52, %51 ], [ %27, %36 ]
%56 = phi i32 [ %26, %29 ], [ %50, %49 ], [ %26, %51 ], [ %37, %36 ]
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %25
store i32 %54, i32* %57
%58 = add nuw nsw i64 %25, 1
%59 = icmp eq i64 %58, %15
br i1 %59, label %16, label %24
60: ; preds = %4, %18, %16
ret i32 undef
}