#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*/ printf(char *, int, int, int);
void merge(int a[], int low, int mid, int high) {
  printf("%d:%d:%d\n", low, mid, high);
  int left_count = mid - low + 1 + 1;
  int right_count = high - mid + 1;
  int left[left_count];
  int right[right_count];
  int left_i = 0;
  int i = low;
  for (; i <= mid; i++) {
    left[left_i++] = a[i];
  }
  left[left_i] = 1048576;
  int right_i = 0;
  int j = mid + 1;
  for (; j <= high; j++) {
    right[right_i++] = a[j];
  }
  right[right_i] = 1048576;
  int loop_i = 0;
  int loop_j = 0;
  int k = low;
  for (; k <= high; k++) {
    if (left[loop_i] >= right[loop_j]) {
      a[k] = right[loop_j];
      loop_j++;
    } else {
      a[k] = left[loop_i];
      loop_i++;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
mov    -0x14(%rbp),%ecx
lea    0xecb(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x28(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x68(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x60(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     11e4 <merge+0xd4>
mov    -0x68(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x40(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x3c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x40(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
jmp    11aa <merge+0x9a>
mov    -0x68(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
movl   $0x100000,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     123d <merge+0x12d>
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x48(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x44(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x44(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    1203 <merge+0xf3>
mov    -0x60(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
movl   $0x100000,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x0,-0x4c(%rbp)
movl   $0x0,-0x50(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x54(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     12de <merge+0x1ce>
mov    -0x60(%rbp),%rcx
mov    -0x68(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rdx
mov    (%rax,%rdx,4),%eax
movslq -0x50(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jl     12ac <merge+0x19c>
mov    -0x60(%rbp),%rax
movslq -0x50(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x50(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
jmp    12cb <merge+0x1bb>
mov    -0x68(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x4c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
jmp    12d0 <merge+0x1c0>
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
jmp    1260 <merge+0x150>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %ecx,%r14d
mov    %edx,%r12d
mov    %esi,%ebx
mov    %rdi,-0x38(%rbp)
lea    0xebc(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
mov    %r14d,%edx
mov    %r12d,%eax
sub    %ebx,%eax
add    $0x2,%eax
mov    %r14d,%ecx
sub    %r12d,%ecx
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
add    $0x1,%ecx
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r15
sub    %rax,%r15
mov    %r15,%rsp
lea    0xf(,%rcx,4),%rax
mov    %r12,%rcx
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r14
sub    %rax,%r14
mov    %r14,%rsp
mov    %ecx,%r12d
movslq %ebx,%r13
mov    %ebx,-0x3c(%rbp)
sub    %ebx,%r12d
mov    %edx,-0x2c(%rbp)
jge    11a4 <merge+0x84>
xor    %r12d,%r12d
jmp    11c9 <merge+0xa9>
mov    -0x38(%rbp),%rax
lea    (%rax,%r13,4),%rsi
lea    0x4(,%r12,4),%rdx
mov    %r15,%rdi
mov    %rcx,%rbx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
add    $0x1,%r12d
movl   $0x100000,(%r15,%r12,4)
cmp    %edx,%ecx
jge    1201 <merge+0xe1>
movslq %ecx,%rax
mov    -0x38(%rbp),%r12
lea    (%r12,%rax,4),%rsi
add    $0x4,%rsi
not    %ecx
add    %edx,%ecx
lea    0x4(,%rcx,4),%rdx
mov    %r14,%rdi
call   1040 <memcpy@plt>
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    -0x48(%rbp),%rax
jmp    1207 <merge+0xe7>
xor    %eax,%eax
mov    -0x38(%rbp),%r12
movl   $0x100000,(%r14,%rax,4)
mov    %edx,%r8d
mov    -0x3c(%rbp),%eax
sub    %eax,%r8d
jl     12aa <merge+0x18a>
add    $0x1,%r8d
xor    %ecx,%ecx
cmp    %eax,%edx
jne    1232 <merge+0x112>
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r8b
jne    1299 <merge+0x179>
jmp    12aa <merge+0x18a>
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %esi,%eax
mov    (%r15,%rax,4),%ebx
mov    %ecx,%eax
mov    (%r14,%rax,4),%edx
xor    %edi,%edi
xor    %eax,%eax
cmp    %edx,%ebx
setge  %dil
setl   %al
cmovl  %ebx,%edx
add    %esi,%eax
add    %ecx,%edi
mov    %edx,(%r12,%r13,4)
mov    (%r15,%rax,4),%edx
mov    (%r14,%rdi,4),%ebx
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
cmp    %ebx,%edx
setge  %cl
setl   %sil
cmovl  %edx,%ebx
add    %eax,%esi
add    %edi,%ecx
mov    %ebx,0x4(%r12,%r13,4)
add    $0x2,%r13
add    $0xfffffffe,%r9d
jne    1240 <merge+0x120>
mov    %esi,%eax
mov    %ecx,%ecx
test   $0x1,%r8b
je     12aa <merge+0x18a>
mov    (%r15,%rax,4),%eax
mov    (%r14,%rcx,4),%ecx
cmp    %ecx,%eax
cmovl  %eax,%ecx
mov    %ecx,(%r12,%r13,4)
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [10 x i8] c"%d:%d:%d\0A\00"
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 i8*
%12 = alloca i64
%13 = alloca i64
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
%20 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%21 = load i32, i32* %6
%22 = load i32, i32* %7
%23 = load i32, i32* %8
%24 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([10 x i8], [10 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %21, i32 %22, i32 %23)
%25 = load i32, i32* %7
%26 = load i32, i32* %6
%27 = sub nsw i32 %25, %26
%28 = add nsw i32 %27, 1
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %9
%30 = load i32, i32* %8
%31 = load i32, i32* %7
%32 = sub nsw i32 %30, %31
%33 = add nsw i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %10
%34 = load i32, i32* %9
%35 = zext i32 %34 to i64
%36 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %36, i8** %11
%37 = alloca i32, i64 %35
store i64 %35, i64* %12
%38 = load i32, i32* %10
%39 = zext i32 %38 to i64
%40 = alloca i32, i64 %39
store i64 %39, i64* %13
store i32 0, i32* %14
%41 = load i32, i32* %6
store i32 %41, i32* %15
br label %42
42: ; preds = %56, %4
%43 = load i32, i32* %15
%44 = load i32, i32* %7
%45 = icmp sle i32 %43, %44
br i1 %45, label %46, label %59
46: ; preds = %42
%47 = load i32*, i32** %5
%48 = load i32, i32* %15
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %47, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = load i32, i32* %14
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %14
%54 = sext i32 %52 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %54
store i32 %51, i32* %55
br label %56
56: ; preds = %46
%57 = load i32, i32* %15
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %15
br label %42
59: ; preds = %42
%60 = load i32, i32* %14
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %61
store i32 1048576, i32* %62
store i32 0, i32* %16
%63 = load i32, i32* %7
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %17
br label %65
65: ; preds = %79, %59
%66 = load i32, i32* %17
%67 = load i32, i32* %8
%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* %17
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %70, i64 %72
%74 = load i32, i32* %73
%75 = load i32, i32* %16
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %16
%77 = sext i32 %75 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %77
store i32 %74, i32* %78
br label %79
79: ; preds = %69
%80 = load i32, i32* %17
%81 = add nsw i32 %80, 1
store i32 %81, i32* %17
br label %65
82: ; preds = %65
%83 = load i32, i32* %16
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %84
store i32 1048576, i32* %85
store i32 0, i32* %18
store i32 0, i32* %19
%86 = load i32, i32* %6
store i32 %86, i32* %20
br label %87
87: ; preds = %124, %82
%88 = load i32, i32* %20
%89 = load i32, i32* %8
%90 = icmp sle i32 %88, %89
br i1 %90, label %91, label %127
91: ; preds = %87
%92 = load i32, i32* %18
%93 = sext i32 %92 to i64
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %93
%95 = load i32, i32* %94
%96 = load i32, i32* %19
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %97
%99 = load i32, i32* %98
%100 = icmp sge i32 %95, %99
br i1 %100, label %101, label %112
101: ; preds = %91
%102 = load i32, i32* %19
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %103
%105 = load i32, i32* %104
%106 = load i32*, i32** %5
%107 = load i32, i32* %20
%108 = sext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %106, i64 %108
store i32 %105, i32* %109
%110 = load i32, i32* %19
%111 = add nsw i32 %110, 1
store i32 %111, i32* %19
br label %123
112: ; preds = %91
%113 = load i32, i32* %18
%114 = sext i32 %113 to i64
%115 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %114
%116 = load i32, i32* %115
%117 = load i32*, i32** %5
%118 = load i32, i32* %20
%119 = sext i32 %118 to i64
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %117, i64 %119
store i32 %116, i32* %120
%121 = load i32, i32* %18
%122 = add nsw i32 %121, 1
store i32 %122, i32* %18
br label %123
123: ; preds = %112, %101
br label %124
124: ; preds = %123
%125 = load i32, i32* %20
%126 = add nsw i32 %125, 1
store i32 %126, i32* %20
br label %87
127: ; preds = %87
%128 = load i8*, i8** %11
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [10 x i8] c"%d:%d:%d\0A\00"
define void @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = tail call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([10 x i8], [10 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %1, i32 %2, i32 %3)
%6 = sub i32 2, %1
%7 = add i32 %6, %2
%8 = sub i32 1, %2
%9 = add i32 %8, %3
%10 = zext i32 %7 to i64
%11 = alloca i32, i64 %10
%12 = zext i32 %9 to i64
%13 = alloca i32, i64 %12
%14 = bitcast i32* %13 to i8*
%15 = icmp slt i32 %2, %1
br i1 %15, label %27, label %16
16: ; preds = %4
%17 = bitcast i32* %11 to i8*
%18 = sext i32 %1 to i64
%19 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %18
%20 = bitcast i32* %19 to i8*
%21 = sub i32 %2, %1
%22 = zext i32 %21 to i64
%23 = shl nuw nsw i64 %22, 2
%24 = add nuw nsw i64 %23, 4
%25 = add i32 %21, 1
%26 = zext i32 %25 to i64
br label %27
27: ; preds = %16, %4
%28 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %26, %16 ]
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 %28
store i32 1048576, i32* %29
%30 = icmp slt i32 %2, %3
br i1 %30, label %31, label %43
31: ; preds = %27
%32 = sext i32 %2 to i64
%33 = add nsw i64 %32, 1
%34 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %33
%35 = bitcast i32* %34 to i8*
%36 = xor i32 %2, -1
%37 = add i32 %36, %3
%38 = zext i32 %37 to i64
%39 = shl nuw nsw i64 %38, 2
%40 = add nuw nsw i64 %39, 4
%41 = add nuw nsw i64 %38, 1
%42 = and i64 %41, 4294967295
br label %43
43: ; preds = %31, %27
%44 = phi i64 [ 0, %27 ], [ %42, %31 ]
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %44
store i32 1048576, i32* %45
%46 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %46, label %108, label %47
47: ; preds = %43
%48 = sext i32 %1 to i64
%49 = add i32 %3, 1
%50 = sub i32 %49, %1
%51 = and i32 %50, 1
%52 = icmp eq i32 %3, %1
br i1 %52, label %95, label %53
53: ; preds = %47
%54 = and i32 %50, -2
br label %55
55: ; preds = %55, %53
%56 = phi i64 [ %48, %53 ], [ %89, %55 ]
%57 = phi i32 [ 0, %53 ], [ %87, %55 ]
%58 = phi i32 [ 0, %53 ], [ %84, %55 ]
%59 = phi i32 [ 0, %53 ], [ %90, %55 ]
%60 = zext i32 %58 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = zext i32 %57 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = icmp slt i32 %62, %65
%67 = select i1 %66, i32 %62, i32 %65
%68 = zext i1 %66 to i32
%69 = add nuw nsw i32 %58, %68
%70 = xor i1 %66, true
%71 = zext i1 %70 to i32
%72 = add nuw nsw i32 %57, %71
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %56
store i32 %67, i32* %73
%74 = add nsw i64 %56, 1
%75 = zext i32 %69 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
%78 = zext i32 %72 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = icmp slt i32 %77, %80
%82 = select i1 %81, i32 %77, i32 %80
%83 = zext i1 %81 to i32
%84 = add nuw nsw i32 %69, %83
%85 = xor i1 %81, true
%86 = zext i1 %85 to i32
%87 = add nuw nsw i32 %72, %86
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %74
store i32 %82, i32* %88
%89 = add nsw i64 %56, 2
%90 = add i32 %59, 2
%91 = icmp eq i32 %90, %54
br i1 %91, label %92, label %55
92: ; preds = %55
%93 = zext i32 %84 to i64
%94 = zext i32 %87 to i64
br label %95
95: ; preds = %92, %47
%96 = phi i64 [ %48, %47 ], [ %89, %92 ]
%97 = phi i64 [ 0, %47 ], [ %94, %92 ]
%98 = phi i64 [ 0, %47 ], [ %93, %92 ]
%99 = icmp eq i32 %51, 0
br i1 %99, label %108, label %100
100: ; preds = %95
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 %98
%102 = load i32, i32* %101
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %97
%104 = load i32, i32* %103
%105 = icmp slt i32 %102, %104
%106 = select i1 %105, i32 %102, i32 %104
%107 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %96
store i32 %106, i32* %107
br label %108
108: ; preds = %100, %95, %43
ret void
}