#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*/ free(int *);
int *malloc(int);
int *merge(int *left_array, int left_size, int *right_array, int right_size) {
  int *temp_array;
  int i = 0;
  int l = 0;
  int r = 0;
  int j;
  int count = left_size + right_size;
  temp_array = malloc(sizeof(int) * count);
  while (left_size > 0 && right_size > 0) {
    if (left_array[l] <= right_array[r]) {
      temp_array[i] = left_array[l];
      i++;
      left_size--;
      l++;
    } else {
      temp_array[i] = right_array[r];
      i++;
      right_size--;
      r++;
    }
  }
  if (left_size > 0) {
    for (j = 0; j < left_size; j++) {
      temp_array[i] = left_array[j + l];
      i++;
    }
  } else if (right_size > 0) {
    for (j = 0; j < right_size; j++) {
      temp_array[i] = right_array[j + r];
      i++;
    }
  }
  for (i = 0; i < count; i++) {
    left_array[i] = temp_array[i];
  }
  free(temp_array);
  return left_array;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
movslq -0x3c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
mov    %al,-0x3d(%rbp)
jle    1180 <merge+0x60>
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
setg   %al
mov    %al,-0x3d(%rbp)
mov    -0x3d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1190 <merge+0x70>
jmp    1218 <merge+0xf8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
movslq -0x34(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     11e2 <merge+0xc2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1213 <merge+0xf3>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1167 <merge+0x47>
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jle    126c <merge+0x14c>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1267 <merge+0x147>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
add    -0x30(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    1229 <merge+0x109>
jmp    12c5 <merge+0x1a5>
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
jle    12c0 <merge+0x1a0>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    12bb <merge+0x19b>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    127d <merge+0x15d>
jmp    12c0 <merge+0x1a0>
jmp    12c5 <merge+0x1a5>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x3c(%rbp),%eax
jge    12fc <merge+0x1dc>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    12cc <merge+0x1ac>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<merge>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %ecx,%ebx
mov    %rdx,%r12
mov    %esi,%r13d
mov    %rdi,%r14
lea    (%rbx,%r13,1),%eax
mov    %rax,(%rsp)
lea    0x0(,%rax,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
test   %ebx,%ebx
setg   %al
test   %r13d,%r13d
jle    11c1 <merge+0x91>
test   %ebx,%ebx
jle    11c1 <merge+0x91>
xor    %edx,%edx
xor    %esi,%esi
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %ecx,%rax
mov    (%r14,%rax,4),%eax
movslq %esi,%rdi
mov    (%r12,%rdi,4),%edi
cmp    %edi,%eax
jle    11a0 <merge+0x70>
add    $0xffffffff,%ebx
add    $0x1,%esi
mov    %edi,%eax
jmp    11a7 <merge+0x77>
nopl   0x0(%rax)
add    $0xffffffff,%r13d
add    $0x1,%ecx
mov    %eax,(%r15,%rdx,4)
add    $0x1,%rdx
test   %ebx,%ebx
setg   %al
test   %r13d,%r13d
jle    11bd <merge+0x8d>
test   %ebx,%ebx
jg     1180 <merge+0x50>
mov    %edx,%edx
jmp    11cd <merge+0x9d>
xor    %esi,%esi
mov    $0x0,%edx
mov    $0x0,%ecx
mov    %r14,%rbp
test   %r13d,%r13d
jg     11e5 <merge+0xb5>
test   %al,%al
je     1203 <merge+0xd3>
mov    %esi,%ecx
mov    %r12,%rbp
mov    %ebx,%r13d
test   %ebx,%ebx
jle    1203 <merge+0xd3>
lea    (%r15,%rdx,4),%rdi
movslq %ecx,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %rbp,%rsi
mov    %r13d,%edx
shl    $0x2,%rdx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    (%rsp),%rax
test   %eax,%eax
jle    1221 <merge+0xf1>
add    $0xffffffff,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r14,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %r15,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r14,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @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 i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32* %2, i32** %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %10
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %12
%15 = load i32, i32* %6
%16 = load i32, i32* %8
%17 = add nsw i32 %15, %16
store i32 %17, i32* %14
%18 = load i32, i32* %14
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = mul i64 4, %19
%21 = trunc i64 %20 to i32
%22 = call i32* @malloc(i32 %21)
store i32* %22, i32** %9
br label %23
23: ; preds = %75, %4
%24 = load i32, i32* %6
%25 = icmp sgt i32 %24, 0
br i1 %25, label %26, label %29
26: ; preds = %23
%27 = load i32, i32* %8
%28 = icmp sgt i32 %27, 0
br label %29
29: ; preds = %26, %23
%30 = phi i1 [ false, %23 ], [ %28, %26 ]
br i1 %30, label %31, label %76
31: ; preds = %29
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32, i32* %11
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = load i32*, i32** %7
%38 = load i32, i32* %12
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = icmp sle i32 %36, %41
br i1 %42, label %43, label %59
43: ; preds = %31
%44 = load i32*, i32** %5
%45 = load i32, i32* %11
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = load i32*, i32** %9
%50 = load i32, i32* %10
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
store i32 %48, i32* %52
%53 = load i32, i32* %10
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %10
%55 = load i32, i32* %6
%56 = add nsw i32 %55, -1
store i32 %56, i32* %6
%57 = load i32, i32* %11
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %11
br label %75
59: ; preds = %31
%60 = load i32*, i32** %7
%61 = load i32, i32* %12
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = load i32*, i32** %9
%66 = load i32, i32* %10
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %65, i64 %67
store i32 %64, i32* %68
%69 = load i32, i32* %10
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %10
%71 = load i32, i32* %8
%72 = add nsw i32 %71, -1
store i32 %72, i32* %8
%73 = load i32, i32* %12
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %12
br label %75
75: ; preds = %59, %43
br label %23
76: ; preds = %29
%77 = load i32, i32* %6
%78 = icmp sgt i32 %77, 0
br i1 %78, label %79, label %102
79: ; preds = %76
store i32 0, i32* %13
br label %80
80: ; preds = %98, %79
%81 = load i32, i32* %13
%82 = load i32, i32* %6
%83 = icmp slt i32 %81, %82
br i1 %83, label %84, label %101
84: ; preds = %80
%85 = load i32*, i32** %5
%86 = load i32, i32* %13
%87 = load i32, i32* %11
%88 = add nsw i32 %86, %87
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %85, i64 %89
%91 = load i32, i32* %90
%92 = load i32*, i32** %9
%93 = load i32, i32* %10
%94 = sext i32 %93 to i64
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %92, i64 %94
store i32 %91, i32* %95
%96 = load i32, i32* %10
%97 = add nsw i32 %96, 1
store i32 %97, i32* %10
br label %98
98: ; preds = %84
%99 = load i32, i32* %13
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %13
br label %80
101: ; preds = %80
br label %129
102: ; preds = %76
%103 = load i32, i32* %8
%104 = icmp sgt i32 %103, 0
br i1 %104, label %105, label %128
105: ; preds = %102
store i32 0, i32* %13
br label %106
106: ; preds = %124, %105
%107 = load i32, i32* %13
%108 = load i32, i32* %8
%109 = icmp slt i32 %107, %108
br i1 %109, label %110, label %127
110: ; preds = %106
%111 = load i32*, i32** %7
%112 = load i32, i32* %13
%113 = load i32, i32* %12
%114 = add nsw i32 %112, %113
%115 = sext i32 %114 to i64
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %111, i64 %115
%117 = load i32, i32* %116
%118 = load i32*, i32** %9
%119 = load i32, i32* %10
%120 = sext i32 %119 to i64
%121 = getelementptr inbounds i32, i32* %118, i64 %120
store i32 %117, i32* %121
%122 = load i32, i32* %10
%123 = add nsw i32 %122, 1
store i32 %123, i32* %10
br label %124
124: ; preds = %110
%125 = load i32, i32* %13
%126 = add nsw i32 %125, 1
store i32 %126, i32* %13
br label %106
127: ; preds = %106
br label %128
128: ; preds = %127, %102
br label %129
129: ; preds = %128, %101
store i32 0, i32* %10
br label %130
130: ; preds = %144, %129
%131 = load i32, i32* %10
%132 = load i32, i32* %14
%133 = icmp slt i32 %131, %132
br i1 %133, label %134, label %147
134: ; preds = %130
%135 = load i32*, i32** %9
%136 = load i32, i32* %10
%137 = sext i32 %136 to i64
%138 = getelementptr inbounds i32, i32* %135, i64 %137
%139 = load i32, i32* %138
%140 = load i32*, i32** %5
%141 = load i32, i32* %10
%142 = sext i32 %141 to i64
%143 = getelementptr inbounds i32, i32* %140, i64 %142
store i32 %139, i32* %143
br label %144
144: ; preds = %134
%145 = load i32, i32* %10
%146 = add nsw i32 %145, 1
store i32 %146, i32* %10
br label %130
147: ; preds = %130
%148 = load i32*, i32** %9
%149 = call i32 @free(i32* %148)
%150 = load i32*, i32** %5
ret i32* %150
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @merge(i32* returned %0, i32 %1, i32* nocapture %2, i32 %3) {
%5 = bitcast i32* %0 to i8*
%6 = add i32 %3, %1
%7 = shl i32 %6, 2
%8 = tail call i32* @malloc(i32 %7)
%9 = bitcast i32* %8 to i8*
%10 = icmp sgt i32 %1, 0
%11 = icmp sgt i32 %3, 0
%12 = and i1 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %45
13: ; preds = %4, %32
%14 = phi i64 [ %39, %32 ], [ 0, %4 ]
%15 = phi i32 [ %37, %32 ], [ %1, %4 ]
%16 = phi i32 [ %36, %32 ], [ 0, %4 ]
%17 = phi i32 [ %35, %32 ], [ 0, %4 ]
%18 = phi i32 [ %34, %32 ], [ %3, %4 ]
%19 = sext i32 %17 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = sext i32 %16 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = icmp sgt i32 %21, %24
br i1 %25, label %29, label %26
26: ; preds = %13
%27 = add nsw i32 %15, -1
%28 = add nsw i32 %17, 1
br label %32
29: ; preds = %13
%30 = add nsw i32 %18, -1
%31 = add nsw i32 %16, 1
br label %32
32: ; preds = %29, %26
%33 = phi i32 [ %24, %29 ], [ %21, %26 ]
%34 = phi i32 [ %30, %29 ], [ %18, %26 ]
%35 = phi i32 [ %17, %29 ], [ %28, %26 ]
%36 = phi i32 [ %31, %29 ], [ %16, %26 ]
%37 = phi i32 [ %15, %29 ], [ %27, %26 ]
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %14
store i32 %33, i32* %38
%39 = add nuw i64 %14, 1
%40 = icmp sgt i32 %37, 0
%41 = icmp sgt i32 %34, 0
%42 = select i1 %40, i1 %41, i1 false
br i1 %42, label %13, label %43
43: ; preds = %32
%44 = and i64 %39, 4294967295
br i1 %40, label %53, label %46
45: ; preds = %4
br i1 %10, label %53, label %46
46: ; preds = %43, %45
%47 = phi i1 [ %41, %43 ], [ %11, %45 ]
%48 = phi i32 [ %36, %43 ], [ 0, %45 ]
%49 = phi i64 [ %44, %43 ], [ 0, %45 ]
%50 = phi i32 [ %34, %43 ], [ %3, %45 ]
%51 = icmp sgt i32 %50, 0
%52 = select i1 %47, i1 %51, i1 false
br i1 %52, label %53, label %65
53: ; preds = %46, %43, %45
%54 = phi i64 [ %44, %43 ], [ 0, %45 ], [ %49, %46 ]
%55 = phi i32 [ %35, %43 ], [ 0, %45 ], [ %48, %46 ]
%56 = phi i32* [ %0, %43 ], [ %0, %45 ], [ %2, %46 ]
%57 = phi i32 [ %37, %43 ], [ %1, %45 ], [ %50, %46 ]
%58 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %54
%59 = bitcast i32* %58 to i8*
%60 = sext i32 %55 to i64
%61 = getelementptr i32, i32* %56, i64 %60
%62 = bitcast i32* %61 to i8*
%63 = zext i32 %57 to i64
%64 = shl nuw nsw i64 %63, 2
br label %65
65: ; preds = %53, %46
%66 = icmp sgt i32 %6, 0
br i1 %66, label %67, label %72
67: ; preds = %65
%68 = add nsw i32 %6, -1
%69 = zext i32 %68 to i64
%70 = shl nuw nsw i64 %69, 2
%71 = add nuw nsw i64 %70, 4
br label %72
72: ; preds = %67, %65
%73 = tail call i32 @free(i32* %8)
ret i32* %0
}