void _merge(int *nums, int left, int mid, int right) {
  int t[right - left + 1], k = 0;
  int p = left, q = mid + 1;
  while (p <= mid || q <= right) {
    if (q > right || (p <= mid && nums[p] <= nums[q])) {
      t[k++] = nums[p++];
    } else {
      t[k++] = nums[q++];
    }
  }
  for (int i = left, k = 0; i <= right; i++, k++) {
    nums[i] = t[k];
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<_merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%al
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x49(%rbp)
jle    1177 <_merge+0x77>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x49(%rbp)
mov    -0x49(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1187 <_merge+0x87>
jmp    1219 <_merge+0x119>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     11bb <_merge+0xbb>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     11ea <_merge+0xea>
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
jg     11ea <_merge+0xea>
mov    -0x48(%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    1214 <_merge+0x114>
mov    -0x48(%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    115a <_merge+0x5a>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     125f <_merge+0x15f>
mov    -0x48(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    1226 <_merge+0x126>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<_merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r14
push   %rbx
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
cmp    %edx,%esi
setle  %r11b
jle    113f <_merge+0x2f>
cmp    %ecx,%edx
jge    11af <_merge+0x9f>
lea    0x1(%rdx),%r9d
mov    %r8,%r10
mov    %esi,%ebx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %ecx,%r9d
jle    1160 <_merge+0x50>
movslq %ebx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%eax
jmp    1180 <_merge+0x70>
nopl   (%rax)
movslq %r9d,%r14
test   $0x1,%r11b
je     1190 <_merge+0x80>
movslq %ebx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%eax
mov    (%rdi,%r14,4),%r11d
cmp    %r11d,%eax
jg     1194 <_merge+0x84>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%ebx
jmp    119b <_merge+0x8b>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    (%rdi,%r14,4),%r11d
add    $0x1,%r9d
mov    %r11d,%eax
mov    %eax,(%r10)
add    $0x4,%r10
cmp    %edx,%ebx
setle  %r11b
jle    1150 <_merge+0x40>
cmp    %ecx,%r9d
jle    1150 <_merge+0x40>
sub    %esi,%ecx
jl     11ca <_merge+0xba>
movslq %esi,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rdi
lea    0x4(,%rcx,4),%rdx
mov    %r8,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x10(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @_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 sle i32 %1, %2
%11 = icmp slt i32 %2, %3
%12 = or i1 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %15
13: ; preds = %4
%14 = add nsw i32 %2, 1
br label %25
15: ; preds = %54, %4
%16 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %16, label %63, label %17
17: ; preds = %15
%18 = sext i32 %1 to i64
%19 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %18
%20 = bitcast i32* %19 to i8*
%21 = sub i32 %3, %1
%22 = zext i32 %21 to i64
%23 = shl nuw nsw i64 %22, 2
%24 = add nuw nsw i64 %23, 4
br label %63
25: ; preds = %13, %54
%26 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %59, %54 ]
%27 = phi i1 [ %10, %13 ], [ %60, %54 ]
%28 = phi i32 [ %14, %13 ], [ %57, %54 ]
%29 = phi i32 [ %1, %13 ], [ %56, %54 ]
%30 = icmp sgt i32 %28, %3
br i1 %30, label %31, label %35
31: ; preds = %25
%32 = sext i32 %29 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
br label %48
35: ; preds = %25
br i1 %27, label %40, label %36
36: ; preds = %35
%37 = sext i32 %28 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
br label %51
40: ; preds = %35
%41 = sext i32 %29 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = sext i32 %28 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = icmp sgt i32 %43, %46
br i1 %47, label %51, label %48
48: ; preds = %31, %40
%49 = phi i32 [ %34, %31 ], [ %43, %40 ]
%50 = add nsw i32 %29, 1
br label %54
51: ; preds = %36, %40
%52 = phi i32 [ %39, %36 ], [ %46, %40 ]
%53 = add nsw i32 %28, 1
br label %54
54: ; preds = %51, %48
%55 = phi i32 [ %52, %51 ], [ %49, %48 ]
%56 = phi i32 [ %29, %51 ], [ %50, %48 ]
%57 = phi i32 [ %53, %51 ], [ %28, %48 ]
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %26
store i32 %55, i32* %58
%59 = add nuw i64 %26, 1
%60 = icmp sle i32 %56, %2
%61 = icmp sle i32 %57, %3
%62 = select i1 %60, i1 true, i1 %61
br i1 %62, label %25, label %15
63: ; preds = %17, %15
ret void
}