void merge(int a[], int low, int mid, int high) {
  int i = low, k = low;
  int j = mid + 1;
  int c[20];
  while ((i <= mid) && (j <= high)) {
    if (a[i] < a[j]) {
      c[k] = a[i];
      i = i + 1;
    } else {
      c[k] = a[j];
      j = j + 1;
    }
    k = k + 1;
  }
  while (i <= mid) {
    c[k] = a[i];
    k++;
    i++;
  }
  while (j <= high) {
    c[k] = a[j];
    k++;
    j++;
  }
  for (i = low; i <= high; i++)
    a[i] = c[i];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x71(%rbp)
jg     1143 <merge+0x43>
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x71(%rbp)
mov    -0x71(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1153 <merge+0x53>
jmp    11ba <merge+0xba>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1190 <merge+0x90>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x1c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x70(%rbp,%rax,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11ac <merge+0xac>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x1c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x70(%rbp,%rax,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1126 <merge+0x26>
jmp    11bf <merge+0xbf>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     11f5 <merge+0xf5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x1c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x70(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11bf <merge+0xbf>
jmp    11fa <merge+0xfa>
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1230 <merge+0x130>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
movslq -0x1c(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x70(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11fa <merge+0xfa>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1263 <merge+0x163>
movslq -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x70(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1236 <merge+0x136>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x68,%rsp
mov    %ecx,%r14d
mov    %edx,%r13d
mov    %esi,%r15d
mov    %rdi,%r12
lea    0x1(%r13),%ebp
movslq %esi,%rax
cmp    %edx,%esi
mov    %rax,0x8(%rsp)
jg     1187 <merge+0x77>
cmp    %r14d,%r13d
jge    1187 <merge+0x77>
lea    (%rsp,%rax,4),%rdx
add    $0x10,%rdx
mov    %r15d,%r8d
mov    %r15d,%ecx
nopl   (%rax)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%r12,%rcx,4),%esi
movslq %ebp,%rbp
mov    (%r12,%rbp,4),%edi
xor    %ebx,%ebx
xor    %eax,%eax
cmp    %edi,%esi
setge  %bl
setl   %al
cmovl  %esi,%edi
add    %eax,%ecx
add    %ebx,%ebp
mov    %edi,(%rdx)
add    $0x1,%r8d
cmp    %r13d,%ecx
jg     118d <merge+0x7d>
add    $0x4,%rdx
cmp    %r14d,%ebp
jle    1150 <merge+0x40>
jmp    118d <merge+0x7d>
mov    %r15d,%ecx
mov    %r15d,%r8d
cmp    %r13d,%ecx
jle    11c9 <merge+0xb9>
cmp    %r14d,%ebp
jle    11f8 <merge+0xe8>
sub    %r15d,%r14d
jl     11ba <merge+0xaa>
mov    0x8(%rsp),%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rdi
lea    (%rsp,%rax,4),%rsi
add    $0x10,%rsi
lea    0x4(,%r14,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
add    $0x68,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
movslq %r8d,%rbx
lea    (%rsp,%rbx,4),%rdi
add    $0x10,%rdi
movslq %ecx,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rsi
sub    %ecx,%r13d
lea    0x4(,%r13,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
lea    (%rbx,%r13,1),%r8d
add    $0x1,%r8d
cmp    %r14d,%ebp
jg     1197 <merge+0x87>
movslq %r8d,%rax
lea    (%rsp,%rax,4),%rdi
add    $0x10,%rdi
movslq %ebp,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rsi
mov    %r14d,%eax
sub    %ebp,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
sub    %r15d,%r14d
jge    119c <merge+0x8c>
jmp    11ba <merge+0xaa>

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

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