#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 */
long long merge(int *, int, int, int);
long long int msort(int *a, int lo, int hi) {
  int mid = lo + (hi - lo) / 2;
  if (hi - lo == 0)
    return 0;
  long long int left_inv = msort(a, lo, mid);
  long long int right_inv = msort(a, mid + 1, hi);
  long long int split = merge(a, lo, hi, mid);
  return (left_inv + right_inv + split);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<msort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
jne    116c <msort+0x4c>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    11bb <msort+0x9b>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x1c(%rbp),%edx
call   1030 <msort@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x1c(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
call   1030 <msort@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
call   1040 <merge@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
add    -0x30(%rbp),%rax
add    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<msort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %edx,%eax
sub    %esi,%eax
je     1178 <msort+0x58>
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%r12d
mov    %rdi,%r14
mov    %eax,%ebp
shr    $0x1f,%ebp
add    %eax,%ebp
sar    %ebp
add    %esi,%ebp
mov    %ebp,%edx
call   1030 <msort@plt>
mov    %rax,%r13
lea    0x1(%rbp),%esi
mov    %r14,%rdi
mov    %r15d,%edx
call   1030 <msort@plt>
mov    %rax,%rbx
mov    %r14,%rdi
mov    %r12d,%esi
mov    %r15d,%edx
mov    %ebp,%ecx
call   1040 <merge@plt>
add    %r13,%rbx
add    %rax,%rbx
jmp    117a <msort+0x5a>
xor    %ebx,%ebx
mov    %rbx,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @msort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i64
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%12 = load i32, i32* %6
%13 = load i32, i32* %7
%14 = load i32, i32* %6
%15 = sub nsw i32 %13, %14
%16 = sdiv i32 %15, 2
%17 = add nsw i32 %12, %16
store i32 %17, i32* %8
%18 = load i32, i32* %7
%19 = load i32, i32* %6
%20 = sub nsw i32 %18, %19
%21 = icmp eq i32 %20, 0
br i1 %21, label %22, label %23
22: ; preds = %3
store i64 0, i64* %4
br label %43
23: ; preds = %3
%24 = load i32*, i32** %5
%25 = load i32, i32* %6
%26 = load i32, i32* %8
%27 = call i64 @msort(i32* %24, i32 %25, i32 %26)
store i64 %27, i64* %9
%28 = load i32*, i32** %5
%29 = load i32, i32* %8
%30 = add nsw i32 %29, 1
%31 = load i32, i32* %7
%32 = call i64 @msort(i32* %28, i32 %30, i32 %31)
store i64 %32, i64* %10
%33 = load i32*, i32** %5
%34 = load i32, i32* %6
%35 = load i32, i32* %7
%36 = load i32, i32* %8
%37 = call i64 @merge(i32* %33, i32 %34, i32 %35, i32 %36)
store i64 %37, i64* %11
%38 = load i64, i64* %9
%39 = load i64, i64* %10
%40 = add nsw i64 %38, %39
%41 = load i64, i64* %11
%42 = add nsw i64 %40, %41
store i64 %42, i64* %4
br label %43
43: ; preds = %23, %22
%44 = load i64, i64* %4
ret i64 %44
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @msort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = sub nsw i32 %2, %1
%5 = sdiv i32 %4, 2
%6 = add nsw i32 %5, %1
%7 = icmp eq i32 %4, 0
br i1 %7, label %8, label %10
8: ; preds = %3, %10
%9 = phi i64 [ %16, %10 ], [ 0, %3 ]
ret i64 %9
10: ; preds = %3
%11 = tail call i64 @msort(i32* %0, i32 %1, i32 %6)
%12 = add nsw i32 %6, 1
%13 = tail call i64 @msort(i32* %0, i32 %12, i32 %2)
%14 = tail call i64 @merge(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %6)
%15 = add nsw i64 %13, %11
%16 = add nsw i64 %15, %14
br label %8
}