void merge(int A[], int low, int mid, int high) {
  int tmp[mid - low + 1];
  int i, j, k;
  for (i = 0; i <= mid - low; i++)
    tmp[i] = A[low + i];
  i = 0;
  j = mid + 1;
  k = low;
  while (i <= mid - low && j <= high)
    A[k++] = tmp[i] < A[j] ? tmp[i++] : A[j++];
  while (i <= mid - low)
    A[k++] = tmp[i++];
}


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    -0x10(%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,-0x40(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jg     1185 <merge+0x85>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xc(%rbp),%edx
add    -0x2c(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    114b <merge+0x4b>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%edx
sub    -0xc(%rbp),%edx
xor    %eax,%eax
cmp    %edx,%ecx
mov    %al,-0x41(%rbp)
jg     11bd <merge+0xbd>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x41(%rbp)
mov    -0x41(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11cd <merge+0xcd>
jmp    123b <merge+0x13b>
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1206 <merge+0x106>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    121e <merge+0x11e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x30(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    119b <merge+0x9b>
jmp    1240 <merge+0x140>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jg     1280 <merge+0x180>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x2c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1240 <merge+0x140>
mov    -0x20(%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    %edx,%r8d
mov    %esi,%r9d
mov    %rdi,%r10
sub    %esi,%edx
lea    0x1(%rdx),%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r11
sub    %rax,%r11
mov    %r11,%rsp
xor    %r12d,%r12d
mov    %rdx,-0x30(%rbp)
test   %edx,%edx
js     11f4 <merge+0xe4>
movslq %r9d,%rax
lea    (%r10,%rax,4),%r14
lea    0x1(%r8),%r13d
mov    %r13d,%edx
sub    %r9d,%edx
shl    $0x2,%rdx
mov    %r11,%rdi
mov    %r14,%rsi
mov    %r8,-0x48(%rbp)
mov    %r9d,%ebx
mov    %r10,-0x40(%rbp)
mov    %r11,-0x38(%rbp)
mov    %ecx,%r15d
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %r15d,%ecx
mov    -0x38(%rbp),%r11
mov    -0x40(%rbp),%r10
mov    %ebx,%r9d
mov    -0x48(%rbp),%r8
mov    %ebx,%eax
cmp    %r15d,%r8d
jge    11f7 <merge+0xe7>
xor    %r12d,%r12d
mov    %r9d,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    %r12d,%esi
mov    %r12d,%ecx
mov    (%r11,%rcx,4),%edi
movslq %r13d,%rcx
mov    (%r10,%rcx,4),%ebx
xor    %ecx,%ecx
xor    %r12d,%r12d
cmp    %ebx,%edi
setge  %dl
setl   %r12b
cmovl  %edi,%ebx
add    %esi,%r12d
mov    %ebx,(%r14)
add    $0x1,%eax
cmp    -0x30(%rbp),%r12d
jg     11f7 <merge+0xe7>
mov    %dl,%cl
add    %ecx,%r13d
add    $0x4,%r14
mov    %r15d,%ecx
cmp    %r15d,%r13d
jle    11b0 <merge+0xa0>
jmp    11f7 <merge+0xe7>
mov    %r9d,%eax
cmp    -0x30(%rbp),%r12d
jg     121d <merge+0x10d>
cltq
lea    (%r10,%rax,4),%rdi
mov    %r12d,%eax
lea    (%r11,%rax,4),%rsi
add    %r12d,%r9d
sub    %r9d,%r8d
lea    0x4(,%r8,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
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
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%14 = load i32, i32* %7
%15 = load i32, i32* %6
%16 = sub nsw i32 %14, %15
%17 = add nsw i32 %16, 1
%18 = zext i32 %17 to i64
%19 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %19, i8** %9
%20 = alloca i32, i64 %18
store i64 %18, i64* %10
store i32 0, i32* %11
br label %21
21: ; preds = %38, %4
%22 = load i32, i32* %11
%23 = load i32, i32* %7
%24 = load i32, i32* %6
%25 = sub nsw i32 %23, %24
%26 = icmp sle i32 %22, %25
br i1 %26, label %27, label %41
27: ; preds = %21
%28 = load i32*, i32** %5
%29 = load i32, i32* %6
%30 = load i32, i32* %11
%31 = add nsw i32 %29, %30
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = load i32, i32* %11
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %36
store i32 %34, i32* %37
br label %38
38: ; preds = %27
%39 = load i32, i32* %11
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %11
br label %21
41: ; preds = %21
store i32 0, i32* %11
%42 = load i32, i32* %7
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %12
%44 = load i32, i32* %6
store i32 %44, i32* %13
br label %45
45: ; preds = %81, %41
%46 = load i32, i32* %11
%47 = load i32, i32* %7
%48 = load i32, i32* %6
%49 = sub nsw i32 %47, %48
%50 = icmp sle i32 %46, %49
br i1 %50, label %51, label %55
51: ; preds = %45
%52 = load i32, i32* %12
%53 = load i32, i32* %8
%54 = icmp sle i32 %52, %53
br label %55
55: ; preds = %51, %45
%56 = phi i1 [ false, %45 ], [ %54, %51 ]
br i1 %56, label %57, label %88
57: ; preds = %55
%58 = load i32, i32* %11
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = load i32*, i32** %5
%63 = load i32, i32* %12
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = icmp slt i32 %61, %66
br i1 %67, label %68, label %74
68: ; preds = %57
%69 = load i32, i32* %11
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %11
%71 = sext i32 %69 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
br label %81
74: ; preds = %57
%75 = load i32*, i32** %5
%76 = load i32, i32* %12
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %12
%78 = sext i32 %76 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
br label %81
81: ; preds = %74, %68
%82 = phi i32 [ %73, %68 ], [ %80, %74 ]
%83 = load i32*, i32** %5
%84 = load i32, i32* %13
%85 = add nsw i32 %84, 1
store i32 %85, i32* %13
%86 = sext i32 %84 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %86
store i32 %82, i32* %87
br label %45
88: ; preds = %55
br label %89
89: ; preds = %95, %88
%90 = load i32, i32* %11
%91 = load i32, i32* %7
%92 = load i32, i32* %6
%93 = sub nsw i32 %91, %92
%94 = icmp sle i32 %90, %93
br i1 %94, label %95, label %106
95: ; preds = %89
%96 = load i32, i32* %11
%97 = add nsw i32 %96, 1
store i32 %97, i32* %11
%98 = sext i32 %96 to i64
%99 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %98
%100 = load i32, i32* %99
%101 = load i32*, i32** %5
%102 = load i32, i32* %13
%103 = add nsw i32 %102, 1
store i32 %103, i32* %13
%104 = sext i32 %102 to i64
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %101, i64 %104
store i32 %100, i32* %105
br label %89
106: ; preds = %89
%107 = load i8*, i8** %9
ret void
}

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