#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*/ swap(int *, int, int);
void mergesort(int *arr, int low, int high) {
  int count = high - low + 1;
  if (count <= 2) {
    if (arr[low] > arr[high]) {
      swap(arr, low, high);
    }
  } else {
    int mid = low + (high - low) / 2;
    mergesort(arr, low, mid);
    mergesort(arr, mid + 1, high);
    int tmparr[count];
    int i = 0, j = low, k = mid + 1;
    while (j <= mid && k <= high) {
      if (arr[j] < arr[k]) {
        tmparr[i++] = arr[j++];
      } else {
        tmparr[i++] = arr[k++];
      }
    }
    if (j > mid) {
      while (k <= high) {
        tmparr[i++] = arr[k++];
      }
    } else if (k > high) {
      while (j <= mid) {
        tmparr[i++] = arr[j++];
      }
    }
    i = 0;
    j = low;
    while (j <= high) {
      arr[j++] = tmparr[i++];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mergesort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x14(%rbp)
jg     1178 <mergesort+0x58>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x10(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    1173 <mergesort+0x53>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
call   1040 <swap@plt>
jmp    1389 <mergesort+0x269>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    %eax,%ecx
mov    %ecx,%edx
shr    $0x1f,%edx
add    %edx,%ecx
sar    %ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
call   1030 <mergesort@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
call   1030 <mergesort@plt>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x40(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x41(%rbp)
jg     1209 <mergesort+0xe9>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x41(%rbp)
mov    -0x41(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1219 <mergesort+0xf9>
jmp    1293 <mergesort+0x173>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x34(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1264 <mergesort+0x144>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    128e <mergesort+0x16e>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x34(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11ec <mergesort+0xcc>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jle    12e4 <mergesort+0x1c4>
jmp    12a4 <mergesort+0x184>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     12df <mergesort+0x1bf>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x34(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12a4 <mergesort+0x184>
jmp    133a <mergesort+0x21a>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jle    1335 <mergesort+0x215>
jmp    12f5 <mergesort+0x1d5>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     1330 <mergesort+0x210>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12f5 <mergesort+0x1d5>
jmp    1335 <mergesort+0x215>
jmp    133a <mergesort+0x21a>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     1382 <mergesort+0x262>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1347 <mergesort+0x227>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mergesort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %edx,%r8d
mov    %esi,%ebx
mov    %rdi,%r15
mov    %edx,%r12d
sub    %esi,%r12d
cmp    $0x1,%r12d
jg     1184 <mergesort+0x54>
movslq %ebx,%rax
mov    (%r15,%rax,4),%eax
movslq %r8d,%rcx
cmp    (%r15,%rcx,4),%eax
jle    12b3 <mergesort+0x183>
mov    %r15,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r8d,%edx
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1050 <swap@plt>
mov    %r12d,%r14d
shr    %r14d
lea    (%r14,%rbx,1),%r13d
mov    %r15,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r13d,%edx
mov    %r8d,-0x2c(%rbp)
call   1040 <mergesort@plt>
mov    %rbx,-0x38(%rbp)
add    %ebx,%r14d
add    $0x1,%r14d
mov    %r15,%rdi
mov    %r14d,%esi
mov    -0x2c(%rbp),%edx
call   1040 <mergesort@plt>
mov    -0x2c(%rbp),%r9d
mov    %rsp,%rbx
mov    %r12d,%r11d
mov    %rsp,%r12
lea    0x13(,%r11,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%r12
mov    %r12,%rsp
cmp    %r9d,%r13d
jge    1253 <mergesort+0x123>
mov    %rbx,%r10
xor    %ecx,%ecx
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,%r8
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cltq
mov    (%r15,%rax,4),%edx
movslq %r14d,%r14
mov    (%r15,%r14,4),%esi
xor    %edi,%edi
xor    %ebx,%ebx
cmp    %esi,%edx
setge  %dil
setl   %bl
cmovl  %edx,%esi
add    %ebx,%eax
add    %edi,%r14d
mov    %esi,(%r12,%rcx,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %r13d,%eax
jg     1224 <mergesort+0xf4>
cmp    %r9d,%r14d
jle    11f0 <mergesort+0xc0>
mov    %ecx,%ecx
mov    %r10,%rbx
sub    %eax,%r13d
jl     1261 <mergesort+0x131>
cmp    %r9d,%r14d
jle    1294 <mergesort+0x164>
lea    (%r12,%rcx,4),%rdi
cltq
lea    (%r15,%rax,4),%rsi
lea    0x4(,%r13,4),%rdx
mov    %r11,%r14
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x38(%rbp),%r8
jmp    128d <mergesort+0x15d>
xor    %ecx,%ecx
mov    -0x38(%rbp),%r8
mov    %r8d,%eax
sub    %eax,%r13d
jge    122e <mergesort+0xfe>
cmp    %r9d,%r14d
jg     1294 <mergesort+0x164>
lea    (%r12,%rcx,4),%rdi
movslq %r14d,%rax
mov    %r8,%r13
lea    (%r15,%rax,4),%rsi
mov    %r9d,%eax
sub    %r14d,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r11,%r14
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %r13,%r8
mov    %r14,%r11
mov    -0x2c(%rbp),%r9d
cmp    %r8d,%r9d
jl     12b0 <mergesort+0x180>
movslq %r8d,%rax
lea    (%r15,%rax,4),%rdi
lea    0x4(,%r11,4),%rdx
mov    %r12,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rsp
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @mergesort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i64
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%14 = load i32, i32* %6
%15 = load i32, i32* %5
%16 = sub nsw i32 %14, %15
%17 = add nsw i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %7
%18 = load i32, i32* %7
%19 = icmp sle i32 %18, 2
br i1 %19, label %20, label %38
20: ; preds = %3
%21 = load i32*, i32** %4
%22 = load i32, i32* %5
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = load i32*, i32** %4
%27 = load i32, i32* %6
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = icmp sgt i32 %25, %30
br i1 %31, label %32, label %37
32: ; preds = %20
%33 = load i32*, i32** %4
%34 = load i32, i32* %5
%35 = load i32, i32* %6
%36 = call i32 @swap(i32* %33, i32 %34, i32 %35)
br label %37
37: ; preds = %32, %20
br label %166
38: ; preds = %3
%39 = load i32, i32* %5
%40 = load i32, i32* %6
%41 = load i32, i32* %5
%42 = sub nsw i32 %40, %41
%43 = sdiv i32 %42, 2
%44 = add nsw i32 %39, %43
store i32 %44, i32* %8
%45 = load i32*, i32** %4
%46 = load i32, i32* %5
%47 = load i32, i32* %8
%48 = load i32*, i32** %4
%49 = load i32, i32* %8
%50 = add nsw i32 %49, 1
%51 = load i32, i32* %6
%52 = load i32, i32* %7
%53 = zext i32 %52 to i64
%54 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %54, i8** %9
%55 = alloca i32, i64 %53
store i64 %53, i64* %10
store i32 0, i32* %11
%56 = load i32, i32* %5
store i32 %56, i32* %12
%57 = load i32, i32* %8
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %13
br label %59
59: ; preds = %103, %38
%60 = load i32, i32* %12
%61 = load i32, i32* %8
%62 = icmp sle i32 %60, %61
br i1 %62, label %63, label %67
63: ; preds = %59
%64 = load i32, i32* %13
%65 = load i32, i32* %6
%66 = icmp sle i32 %64, %65
br label %67
67: ; preds = %63, %59
%68 = phi i1 [ false, %59 ], [ %66, %63 ]
br i1 %68, label %69, label %104
69: ; preds = %67
%70 = load i32*, i32** %4
%71 = load i32, i32* %12
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %70, i64 %72
%74 = load i32, i32* %73
%75 = load i32*, i32** %4
%76 = load i32, i32* %13
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = icmp slt i32 %74, %79
br i1 %80, label %81, label %92
81: ; preds = %69
%82 = load i32*, i32** %4
%83 = load i32, i32* %12
%84 = add nsw i32 %83, 1
store i32 %84, i32* %12
%85 = sext i32 %83 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %85
%87 = load i32, i32* %86
%88 = load i32, i32* %11
%89 = add nsw i32 %88, 1
store i32 %89, i32* %11
%90 = sext i32 %88 to i64
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %90
store i32 %87, i32* %91
br label %103
92: ; preds = %69
%93 = load i32*, i32** %4
%94 = load i32, i32* %13
%95 = add nsw i32 %94, 1
store i32 %95, i32* %13
%96 = sext i32 %94 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %93, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = load i32, i32* %11
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %11
%101 = sext i32 %99 to i64
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %101
store i32 %98, i32* %102
br label %103
103: ; preds = %92, %81
br label %59
104: ; preds = %67
%105 = load i32, i32* %12
%106 = load i32, i32* %8
%107 = icmp sgt i32 %105, %106
br i1 %107, label %108, label %125
108: ; preds = %104
br label %109
109: ; preds = %113, %108
%110 = load i32, i32* %13
%111 = load i32, i32* %6
%112 = icmp sle i32 %110, %111
br i1 %112, label %113, label %124
113: ; preds = %109
%114 = load i32*, i32** %4
%115 = load i32, i32* %13
%116 = add nsw i32 %115, 1
store i32 %116, i32* %13
%117 = sext i32 %115 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %114, i64 %117
%119 = load i32, i32* %118
%120 = load i32, i32* %11
%121 = add nsw i32 %120, 1
store i32 %121, i32* %11
%122 = sext i32 %120 to i64
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %122
store i32 %119, i32* %123
br label %109
124: ; preds = %109
br label %147
125: ; preds = %104
%126 = load i32, i32* %13
%127 = load i32, i32* %6
%128 = icmp sgt i32 %126, %127
br i1 %128, label %129, label %146
129: ; preds = %125
br label %130
130: ; preds = %134, %129
%131 = load i32, i32* %12
%132 = load i32, i32* %8
%133 = icmp sle i32 %131, %132
br i1 %133, label %134, label %145
134: ; preds = %130
%135 = load i32*, i32** %4
%136 = load i32, i32* %12
%137 = add nsw i32 %136, 1
store i32 %137, i32* %12
%138 = sext i32 %136 to i64
%139 = getelementptr inbounds i32, i32* %135, i64 %138
%140 = load i32, i32* %139
%141 = load i32, i32* %11
%142 = add nsw i32 %141, 1
store i32 %142, i32* %11
%143 = sext i32 %141 to i64
%144 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %143
store i32 %140, i32* %144
br label %130
145: ; preds = %130
br label %146
146: ; preds = %145, %125
br label %147
147: ; preds = %146, %124
store i32 0, i32* %11
%148 = load i32, i32* %5
store i32 %148, i32* %12
br label %149
149: ; preds = %153, %147
%150 = load i32, i32* %12
%151 = load i32, i32* %6
%152 = icmp sle i32 %150, %151
br i1 %152, label %153, label %164
153: ; preds = %149
%154 = load i32, i32* %11
%155 = add nsw i32 %154, 1
store i32 %155, i32* %11
%156 = sext i32 %154 to i64
%157 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %156
%158 = load i32, i32* %157
%159 = load i32*, i32** %4
%160 = load i32, i32* %12
%161 = add nsw i32 %160, 1
store i32 %161, i32* %12
%162 = sext i32 %160 to i64
%163 = getelementptr inbounds i32, i32* %159, i64 %162
store i32 %158, i32* %163
br label %149
164: ; preds = %149
%165 = load i8*, i8** %9
br label %166
166: ; preds = %164, %37
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @mergesort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = sub i32 %2, %1
%5 = icmp slt i32 %4, 2
br i1 %5, label %6, label %16
6: ; preds = %3
%7 = sext i32 %1 to i64
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %7
%9 = load i32, i32* %8
%10 = sext i32 %2 to i64
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %10
%12 = load i32, i32* %11
%13 = icmp sgt i32 %9, %12
br i1 %13, label %14, label %88
14: ; preds = %6
%15 = tail call i32 @swap(i32* %0, i32 %1, i32 %2)
br label %88
16: ; preds = %3
%17 = add nuw nsw i32 %4, 1
%18 = lshr i32 %4, 1
%19 = add i32 %18, %1
tail call void @mergesort(i32* %0, i32 %1, i32 %19)
%20 = add nsw i32 %19, 1
tail call void @mergesort(i32* %0, i32 %20, i32 %2)
%21 = zext i32 %17 to i64
%22 = tail call i8* @llvm.stacksave()
%23 = alloca i32, i64 %21
%24 = bitcast i32* %23 to i8*
%25 = icmp slt i32 %19, %2
br i1 %25, label %26, label %50
26: ; preds = %16, %26
%27 = phi i64 [ %44, %26 ], [ 0, %16 ]
%28 = phi i32 [ %42, %26 ], [ %20, %16 ]
%29 = phi i32 [ %39, %26 ], [ %1, %16 ]
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = sext i32 %28 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = icmp slt i32 %32, %35
%37 = select i1 %36, i32 %32, i32 %35
%38 = zext i1 %36 to i32
%39 = add nsw i32 %29, %38
%40 = xor i1 %36, true
%41 = zext i1 %40 to i32
%42 = add nsw i32 %28, %41
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %27
store i32 %37, i32* %43
%44 = add nuw i64 %27, 1
%45 = icmp sle i32 %39, %19
%46 = icmp sle i32 %42, %2
%47 = select i1 %45, i1 %46, i1 false
br i1 %47, label %26, label %48
48: ; preds = %26
%49 = and i64 %44, 4294967295
br label %50
50: ; preds = %48, %16
%51 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %49, %48 ]
%52 = phi i32 [ %1, %16 ], [ %39, %48 ]
%53 = phi i32 [ %20, %16 ], [ %42, %48 ]
%54 = icmp slt i32 %19, %52
%55 = icmp sgt i32 %53, %2
br i1 %54, label %56, label %67
56: ; preds = %50
br i1 %55, label %78, label %57
57: ; preds = %56
%58 = getelementptr i32, i32* %23, i64 %51
%59 = bitcast i32* %58 to i8*
%60 = sext i32 %53 to i64
%61 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %60
%62 = bitcast i32* %61 to i8*
%63 = sub i32 %2, %53
%64 = zext i32 %63 to i64
%65 = shl nuw nsw i64 %64, 2
%66 = add nuw nsw i64 %65, 4
br label %78
67: ; preds = %50
br i1 %55, label %68, label %78
68: ; preds = %67
%69 = getelementptr i32, i32* %23, i64 %51
%70 = bitcast i32* %69 to i8*
%71 = sext i32 %52 to i64
%72 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %71
%73 = bitcast i32* %72 to i8*
%74 = sub i32 %19, %52
%75 = zext i32 %74 to i64
%76 = shl nuw nsw i64 %75, 2
%77 = add nuw nsw i64 %76, 4
br label %78
78: ; preds = %68, %57, %56, %67
%79 = icmp slt i32 %2, %1
br i1 %79, label %87, label %80
80: ; preds = %78
%81 = sext i32 %1 to i64
%82 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %81
%83 = bitcast i32* %82 to i8*
%84 = zext i32 %4 to i64
%85 = shl nuw nsw i64 %84, 2
%86 = add nuw nsw i64 %85, 4
br label %87
87: ; preds = %80, %78
tail call void @llvm.stackrestore(i8* %22)
br label %88
88: ; preds = %6, %14, %87
ret void
}