void merge(int a[], int low, int mid, int high) {
  int b[10000];
  int i = low, j = mid + 1, k = 0;
  while (i <= mid && j <= high) {
    if (a[i] <= a[j])
      b[k++] = a[i++];
    else
      b[k++] = a[j++];
  }
  while (i <= mid)
    b[k++] = a[i++];
  while (j <= high)
    b[k++] = a[j++];
  k--;
  while (k >= 0) {
    a[low + k] = b[k];
    k--;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x9bf0,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x9c64(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x9c68(%rbp)
movl   $0x0,-0x9c6c(%rbp)
mov    -0x9c64(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x9c6d(%rbp)
jg     1160 <merge+0x60>
mov    -0x9c68(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x9c6d(%rbp)
mov    -0x9c6d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1173 <merge+0x73>
jmp    1209 <merge+0x109>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x9c64(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x9c68(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     11cf <merge+0xcf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x9c64(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c64(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x9c6c(%rbp),%eax
mov    %eax,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c6c(%rbp)
cltq
mov    %ecx,-0x9c60(%rbp,%rax,4)
jmp    1204 <merge+0x104>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x9c68(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c68(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x9c6c(%rbp),%eax
mov    %eax,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c6c(%rbp)
cltq
mov    %ecx,-0x9c60(%rbp,%rax,4)
jmp    1137 <merge+0x37>
jmp    120e <merge+0x10e>
mov    -0x9c64(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     1257 <merge+0x157>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x9c64(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c64(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x9c6c(%rbp),%eax
mov    %eax,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c6c(%rbp)
cltq
mov    %ecx,-0x9c60(%rbp,%rax,4)
jmp    120e <merge+0x10e>
jmp    125c <merge+0x15c>
mov    -0x9c68(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     12a5 <merge+0x1a5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x9c68(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c68(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x9c6c(%rbp),%eax
mov    %eax,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x9c6c(%rbp)
cltq
mov    %ecx,-0x9c60(%rbp,%rax,4)
jmp    125c <merge+0x15c>
mov    -0x9c6c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x9c6c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x9c6c(%rbp)
jl     12f6 <merge+0x1f6>
movslq -0x9c6c(%rbp),%rax
mov    -0x9c60(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x9c6c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x9c6c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x9c6c(%rbp)
jmp    12b4 <merge+0x1b4>
add    $0x9bf0,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x9c48,%rsp
mov    %ecx,%r15d
mov    %edx,%r12d
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r13
lea    0x1(%r12),%ebp
xor    %ebx,%ebx
cmp    %edx,%esi
jg     1187 <merge+0x77>
cmp    %r15d,%r12d
jge    1187 <merge+0x77>
xor    %ebx,%ebx
mov    %r14d,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
cltq
mov    0x0(%r13,%rax,4),%ecx
movslq %ebp,%rbp
mov    0x0(%r13,%rbp,4),%edx
xor    %esi,%esi
xor    %edi,%edi
cmp    %edx,%ecx
setg   %sil
setle  %dil
cmovg  %edx,%ecx
add    %edi,%eax
add    %esi,%ebp
mov    %ecx,(%rsp,%rbx,4)
add    $0x1,%rbx
cmp    %r12d,%eax
jg     118a <merge+0x7a>
cmp    %r15d,%ebp
jle    1150 <merge+0x40>
jmp    118a <merge+0x7a>
mov    %r14d,%eax
cmp    %r12d,%eax
jle    11d2 <merge+0xc2>
cmp    %r15d,%ebp
jle    1201 <merge+0xf1>
test   %ebx,%ebx
jle    11c0 <merge+0xb0>
lea    (%rbx,%r14,1),%eax
add    $0xffffffff,%eax
cltq
lea    -0x1(%rbx),%ecx
sub    %rcx,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rdi
add    %r13,%rdi
mov    %ebx,%edx
shl    $0x2,%rdx
mov    %rsp,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
add    $0x9c48,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %ebx,%ecx
lea    (%rsp,%rcx,4),%rdi
movslq %eax,%rcx
lea    0x0(,%rcx,4),%rsi
add    %r13,%rsi
sub    %eax,%r12d
lea    0x4(,%r12,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
add    %r12d,%ebx
add    $0x1,%ebx
cmp    %r15d,%ebp
jg     1194 <merge+0x84>
mov    %ebx,%eax
lea    (%rsp,%rax,4),%rdi
movslq %ebp,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
sub    %ebp,%r15d
lea    0x4(,%r15,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
add    %r15d,%ebx
add    $0x1,%ebx
test   %ebx,%ebx
jg     1198 <merge+0x88>
jmp    11c0 <merge+0xb0>

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 [10000 x i32]
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%13 = load i32, i32* %6
store i32 %13, i32* %10
%14 = load i32, i32* %7
%15 = add nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %16
16: ; preds = %60, %4
%17 = load i32, i32* %10
%18 = load i32, i32* %7
%19 = icmp sle i32 %17, %18
br i1 %19, label %20, label %24
20: ; preds = %16
%21 = load i32, i32* %11
%22 = load i32, i32* %8
%23 = icmp sle i32 %21, %22
br label %24
24: ; preds = %20, %16
%25 = phi i1 [ false, %16 ], [ %23, %20 ]
br i1 %25, label %26, label %61
26: ; preds = %24
%27 = load i32*, i32** %5
%28 = load i32, i32* %10
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32, i32* %11
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = icmp sle i32 %31, %36
br i1 %37, label %38, label %49
38: ; preds = %26
%39 = load i32*, i32** %5
%40 = load i32, i32* %10
%41 = add nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %10
%42 = sext i32 %40 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = load i32, i32* %12
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %12
%47 = sext i32 %45 to i64
%48 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %9, i64 0, i64 %47
store i32 %44, i32* %48
br label %60
49: ; preds = %26
%50 = load i32*, i32** %5
%51 = load i32, i32* %11
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %11
%53 = sext i32 %51 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = load i32, i32* %12
%57 = add nsw i32 %56, 1
store i32 %57, i32* %12
%58 = sext i32 %56 to i64
%59 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %9, i64 0, i64 %58
store i32 %55, i32* %59
br label %60
60: ; preds = %49, %38
br label %16
61: ; preds = %24
br label %62
62: ; preds = %66, %61
%63 = load i32, i32* %10
%64 = load i32, i32* %7
%65 = icmp sle i32 %63, %64
br i1 %65, label %66, label %77
66: ; preds = %62
%67 = load i32*, i32** %5
%68 = load i32, i32* %10
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %10
%70 = sext i32 %68 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %70
%72 = load i32, i32* %71
%73 = load i32, i32* %12
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %12
%75 = sext i32 %73 to i64
%76 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %9, i64 0, i64 %75
store i32 %72, i32* %76
br label %62
77: ; preds = %62
br label %78
78: ; preds = %82, %77
%79 = load i32, i32* %11
%80 = load i32, i32* %8
%81 = icmp sle i32 %79, %80
br i1 %81, label %82, label %93
82: ; preds = %78
%83 = load i32*, i32** %5
%84 = load i32, i32* %11
%85 = add nsw i32 %84, 1
store i32 %85, i32* %11
%86 = sext i32 %84 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = load i32, i32* %12
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %12
%91 = sext i32 %89 to i64
%92 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %9, i64 0, i64 %91
store i32 %88, i32* %92
br label %78
93: ; preds = %78
%94 = load i32, i32* %12
%95 = add nsw i32 %94, -1
store i32 %95, i32* %12
br label %96
96: ; preds = %99, %93
%97 = load i32, i32* %12
%98 = icmp sge i32 %97, 0
br i1 %98, label %99, label %112
99: ; preds = %96
%100 = load i32, i32* %12
%101 = sext i32 %100 to i64
%102 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %9, i64 0, i64 %101
%103 = load i32, i32* %102
%104 = load i32*, i32** %5
%105 = load i32, i32* %6
%106 = load i32, i32* %12
%107 = add nsw i32 %105, %106
%108 = sext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 %108
store i32 %103, i32* %109
%110 = load i32, i32* %12
%111 = add nsw i32 %110, -1
store i32 %111, i32* %12
br label %96
112: ; preds = %96
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca [10000 x i32]
%6 = bitcast [10000 x i32]* %5 to i8*
%7 = add i32 %2, 1
%8 = icmp sle i32 %1, %2
%9 = icmp slt i32 %2, %3
%10 = and i1 %8, %9
br i1 %10, label %31, label %13
11: ; preds = %31
%12 = trunc i64 %49 to i32
br label %13
13: ; preds = %11, %4
%14 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %45, %11 ]
%15 = phi i32 [ %7, %4 ], [ %47, %11 ]
%16 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %12, %11 ]
%17 = icmp sgt i32 %14, %2
br i1 %17, label %53, label %18
18: ; preds = %13
%19 = zext i32 %16 to i64
%20 = getelementptr [10000 x i32], [10000 x i32]* %5, i64 0, i64 %19
%21 = bitcast i32* %20 to i8*
%22 = sext i32 %14 to i64
%23 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %22
%24 = bitcast i32* %23 to i8*
%25 = sub i32 %2, %14
%26 = zext i32 %25 to i64
%27 = shl nuw nsw i64 %26, 2
%28 = add nuw nsw i64 %27, 4
%29 = add i32 %16, %25
%30 = add i32 %29, 1
br label %53
31: ; preds = %4, %31
%32 = phi i64 [ %49, %31 ], [ 0, %4 ]
%33 = phi i32 [ %47, %31 ], [ %7, %4 ]
%34 = phi i32 [ %45, %31 ], [ %1, %4 ]
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = sext i32 %33 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = icmp sgt i32 %37, %40
%42 = select i1 %41, i32 %40, i32 %37
%43 = xor i1 %41, true
%44 = zext i1 %43 to i32
%45 = add nsw i32 %34, %44
%46 = zext i1 %41 to i32
%47 = add nsw i32 %33, %46
%48 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %5, i64 0, i64 %32
store i32 %42, i32* %48
%49 = add nuw i64 %32, 1
%50 = icmp sle i32 %45, %2
%51 = icmp sle i32 %47, %3
%52 = select i1 %50, i1 %51, i1 false
br i1 %52, label %31, label %11
53: ; preds = %18, %13
%54 = phi i32 [ %16, %13 ], [ %30, %18 ]
%55 = icmp sgt i32 %15, %3
br i1 %55, label %69, label %56
56: ; preds = %53
%57 = zext i32 %54 to i64
%58 = getelementptr [10000 x i32], [10000 x i32]* %5, i64 0, i64 %57
%59 = bitcast i32* %58 to i8*
%60 = sext i32 %15 to i64
%61 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %60
%62 = bitcast i32* %61 to i8*
%63 = sub i32 %3, %15
%64 = zext i32 %63 to i64
%65 = shl nuw nsw i64 %64, 2
%66 = add nuw nsw i64 %65, 4
%67 = add i32 %54, %63
%68 = add i32 %67, 1
br label %69
69: ; preds = %56, %53
%70 = phi i32 [ %54, %53 ], [ %68, %56 ]
%71 = icmp sgt i32 %70, 0
br i1 %71, label %72, label %83
72: ; preds = %69
%73 = add i32 %70, %1
%74 = add i32 %73, -1
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = add nsw i32 %70, -1
%77 = zext i32 %76 to i64
%78 = sub nsw i64 %75, %77
%79 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %78
%80 = bitcast i32* %79 to i8*
%81 = zext i32 %70 to i64
%82 = shl nuw nsw i64 %81, 2
br label %83
83: ; preds = %72, %69
ret void
}