#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 *calloc(int, int);
int /*<<< orphan*/ merge(int *, int *, int, int *, int);
void merge_sort(int *ptr, int size) {
  int middle, i, *left_array, *right_array;
  if (size < 2) {
    return;
  }
  middle = size / 2;
  left_array = calloc(middle, sizeof(int));
  right_array = calloc((size - middle), sizeof(int));
  for (i = 0; i < middle; i++) {
    left_array[i] = ptr[i];
  }
  for (i = middle; i < size; i++) {
    right_array[i - middle] = ptr[i];
  }
  merge_sort(left_array, middle);
  merge_sort(right_array, size - middle);
  merge(ptr, left_array, middle, right_array, size - middle);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x2,-0xc(%rbp)
jge    114e <merge_sort+0x1e>
jmp    122a <merge_sort+0xfa>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%edi
sub    -0x10(%rbp),%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11b8 <merge_sort+0x88>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1188 <merge_sort+0x58>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11f3 <merge_sort+0xc3>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11be <merge_sort+0x8e>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
sub    -0x10(%rbp),%esi
call   1050 <merge_sort@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
mov    -0x10(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%r8d
sub    -0x10(%rbp),%r8d
call   1040 <merge@plt>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge_sort>:
cmp    $0x2,%esi
jge    1146 <merge_sort+0x6>
ret
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %esi,%ebp
mov    %rdi,%r14
mov    %esi,%ebx
shr    %ebx
mov    %ebx,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
mov    %rax,%r15
mov    %ebp,%r12d
sub    %ebx,%r12d
mov    %r12d,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1030 <calloc@plt>
mov    %rax,%r13
lea    0x0(,%rbx,4),%rdx
mov    %r15,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1040 <memcpy@plt>
lea    (%r14,%rbx,4),%rsi
mov    %ebx,%eax
not    %eax
add    %ebp,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r13,%rdi
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %r15,%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
mov    %r13,%rdi
mov    %r12d,%esi
call   1060 <merge_sort@plt>
mov    %r14,%rdi
mov    %r15,%rsi
mov    %ebx,%edx
mov    %r13,%rcx
mov    %r12d,%r8d
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1050 <merge@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @merge_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32*
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp slt i32 %9, 2
br i1 %10, label %11, label %12
11: ; preds = %2
br label %74
12: ; preds = %2
%13 = load i32, i32* %4
%14 = sdiv i32 %13, 2
store i32 %14, i32* %5
%15 = load i32, i32* %5
%16 = call i32* @calloc(i32 %15, i32 4)
store i32* %16, i32** %7
%17 = load i32, i32* %4
%18 = load i32, i32* %5
%19 = sub nsw i32 %17, %18
%20 = call i32* @calloc(i32 %19, i32 4)
store i32* %20, i32** %8
store i32 0, i32* %6
br label %21
21: ; preds = %35, %12
%22 = load i32, i32* %6
%23 = load i32, i32* %5
%24 = icmp slt i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %38
25: ; preds = %21
%26 = load i32*, i32** %3
%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 = load i32*, i32** %7
%32 = load i32, i32* %6
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %33
store i32 %30, i32* %34
br label %35
35: ; preds = %25
%36 = load i32, i32* %6
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %6
br label %21
38: ; preds = %21
%39 = load i32, i32* %5
store i32 %39, i32* %6
br label %40
40: ; preds = %56, %38
%41 = load i32, i32* %6
%42 = load i32, i32* %4
%43 = icmp slt i32 %41, %42
br i1 %43, label %44, label %59
44: ; preds = %40
%45 = load i32*, i32** %3
%46 = load i32, i32* %6
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = load i32*, i32** %8
%51 = load i32, i32* %6
%52 = load i32, i32* %5
%53 = sub nsw i32 %51, %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %54
store i32 %49, i32* %55
br label %56
56: ; preds = %44
%57 = load i32, i32* %6
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %6
br label %40
59: ; preds = %40
%60 = load i32*, i32** %7
%61 = load i32, i32* %5
%62 = load i32*, i32** %8
%63 = load i32, i32* %4
%64 = load i32, i32* %5
%65 = sub nsw i32 %63, %64
%66 = load i32*, i32** %3
%67 = load i32*, i32** %7
%68 = load i32, i32* %5
%69 = load i32*, i32** %8
%70 = load i32, i32* %4
%71 = load i32, i32* %5
%72 = sub nsw i32 %70, %71
%73 = call i32 @merge(i32* %66, i32* %67, i32 %68, i32* %69, i32 %72)
br label %74
74: ; preds = %59, %11
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @merge_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = icmp slt i32 %1, 2
br i1 %3, label %24, label %4
4: ; preds = %2
%5 = bitcast i32* %0 to i8*
%6 = lshr i32 %1, 1
%7 = tail call i32* @calloc(i32 %6, i32 4)
%8 = sub nsw i32 %1, %6
%9 = tail call i32* @calloc(i32 %8, i32 4)
%10 = bitcast i32* %7 to i8*
%11 = zext i32 %6 to i64
%12 = shl nuw nsw i64 %11, 2
%13 = bitcast i32* %9 to i8*
%14 = lshr i32 %1, 1
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %15
%17 = bitcast i32* %16 to i8*
%18 = xor i32 %6, -1
%19 = add i32 %18, %1
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = shl nuw nsw i64 %20, 2
%22 = add nuw nsw i64 %21, 4
tail call void @merge_sort(i32* %7, i32 %6)
tail call void @merge_sort(i32* %9, i32 %8)
%23 = tail call i32 @merge(i32* %0, i32* %7, i32 %6, i32* %9, i32 %8)
br label %24
24: ; preds = %2, %4
ret void
}