void merge(long long int *a, long long int lb, long long int mid,
           long long int ub) {
  long long int c[ub - lb + 1];
  long long int i = 0, lp = lb, up = mid + 1;
  while (lp <= mid && up <= ub) {
    if (a[lp] < a[up]) {
      c[i++] = a[lp++];
    } else {
      c[i++] = a[up++];
    }
  }
  while (lp <= mid)
    c[i++] = a[lp++];
  while (up <= ub)
    c[i++] = a[up++];
  long long int j;
  for (j = 0; j < i; j++)
    a[j + lb] = c[j];
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%rax
sub    %rax,%rcx
mov    %rcx,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rsp,%rdx
mov    %rdx,-0x28(%rbp)
lea    0x17(,%rcx,8),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x58(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movq   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rcx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%rcx
mov    %al,-0x59(%rbp)
jg     118b <merge+0x8b>
mov    -0x48(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
setle  %al
mov    %al,-0x59(%rbp)
mov    -0x59(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    119b <merge+0x9b>
jmp    121f <merge+0x11f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x48(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,8),%rax
jge    11ec <merge+0xec>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x40(%rbp),%rdx
mov    %rdx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x40(%rbp)
mov    (%rcx,%rdx,8),%rdx
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x38(%rbp)
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    121a <merge+0x11a>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x48(%rbp),%rdx
mov    %rdx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x48(%rbp)
mov    (%rcx,%rdx,8),%rdx
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x38(%rbp)
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    116a <merge+0x6a>
jmp    1224 <merge+0x124>
mov    -0x40(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jg     1265 <merge+0x165>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x40(%rbp),%rdx
mov    %rdx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x40(%rbp)
mov    (%rcx,%rdx,8),%rdx
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x38(%rbp)
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    1224 <merge+0x124>
jmp    126a <merge+0x16a>
mov    -0x48(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jg     12ab <merge+0x1ab>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x48(%rbp),%rdx
mov    %rdx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x48(%rbp)
mov    (%rcx,%rdx,8),%rdx
mov    -0x38(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%rsi
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,-0x38(%rbp)
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    126a <merge+0x16a>
movq   $0x0,-0x50(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
cmp    -0x38(%rbp),%rax
jge    12ee <merge+0x1ee>
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp),%rcx
add    -0x10(%rbp),%rcx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x50(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
jmp    12b3 <merge+0x1b3>
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    $0x18,%rsp
mov    %rdx,%r10
mov    %rdi,%r13
mov    %rcx,%rax
sub    %rsi,%rax
lea    0x17(,%rax,8),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r8
sub    %rax,%r8
mov    %r8,%rsp
add    $0x1,%rdx
xor    %r14d,%r14d
mov    %rsi,%r12
mov    %rdx,%r15
cmp    %r10,%rsi
jg     11ad <merge+0x9d>
cmp    %rcx,%r10
jge    11ad <merge+0x9d>
xor    %r14d,%r14d
mov    %rdx,%r15
mov    %rsi,%r12
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %r12,%rax
mov    %r15,%r9
mov    0x0(%r13,%r12,8),%rbx
mov    0x0(%r13,%r15,8),%rdi
xor    %r15d,%r15d
xor    %r12d,%r12d
cmp    %rdi,%rbx
setge  %r15b
setl   %r12b
cmovl  %rbx,%rdi
add    %rax,%r12
add    %r9,%r15
mov    %rdi,(%r8,%r14,8)
add    $0x1,%r14
cmp    %r10,%r12
jg     11ad <merge+0x9d>
cmp    %rcx,%r15
jle    1170 <merge+0x60>
cmp    %r10,%r12
mov    %rsi,-0x30(%rbp)
mov    %r8,-0x38(%rbp)
jg     11ed <merge+0xdd>
lea    (%r8,%r14,8),%rdi
lea    0x0(,%r12,8),%rsi
add    %r13,%rsi
sub    %r12,%rdx
shl    $0x3,%rdx
mov    %rcx,-0x40(%rbp)
mov    %r10,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rcx
add    %r14,%rbx
sub    %r12,%rbx
add    $0x1,%rbx
mov    %rbx,%r14
cmp    %rcx,%r15
jg     1225 <merge+0x115>
mov    -0x38(%rbp),%rax
lea    (%rax,%r14,8),%rdi
lea    0x0(,%r15,8),%rsi
add    %r13,%rsi
mov    %rcx,%rax
sub    %r15,%rax
lea    0x8(,%rax,8),%rdx
mov    %rcx,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
add    %rbx,%r14
sub    %r15,%r14
add    $0x1,%r14
mov    -0x30(%rbp),%rax
test   %r14,%r14
je     1249 <merge+0x139>
lea    0x0(,%rax,8),%rdi
add    %r13,%rdi
shl    $0x3,%r14
mov    -0x38(%rbp),%rsi
mov    %r14,%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(i64* %0, i64 %1, i64 %2, i64 %3) {
%5 = alloca i64*
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
%12 = alloca i64
%13 = alloca i64
%14 = alloca i64
store i64* %0, i64** %5
store i64 %1, i64* %6
store i64 %2, i64* %7
store i64 %3, i64* %8
%15 = load i64, i64* %8
%16 = load i64, i64* %6
%17 = sub nsw i64 %15, %16
%18 = add nsw i64 %17, 1
%19 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %19, i8** %9
%20 = alloca i64, i64 %18
store i64 %18, i64* %10
store i64 0, i64* %11
%21 = load i64, i64* %6
store i64 %21, i64* %12
%22 = load i64, i64* %7
%23 = add nsw i64 %22, 1
store i64 %23, i64* %13
br label %24
24: ; preds = %62, %4
%25 = load i64, i64* %12
%26 = load i64, i64* %7
%27 = icmp sle i64 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %32
28: ; preds = %24
%29 = load i64, i64* %13
%30 = load i64, i64* %8
%31 = icmp sle i64 %29, %30
br label %32
32: ; preds = %28, %24
%33 = phi i1 [ false, %24 ], [ %31, %28 ]
br i1 %33, label %34, label %63
34: ; preds = %32
%35 = load i64*, i64** %5
%36 = load i64, i64* %12
%37 = getelementptr inbounds i64, i64* %35, i64 %36
%38 = load i64, i64* %37
%39 = load i64*, i64** %5
%40 = load i64, i64* %13
%41 = getelementptr inbounds i64, i64* %39, i64 %40
%42 = load i64, i64* %41
%43 = icmp slt i64 %38, %42
br i1 %43, label %44, label %53
44: ; preds = %34
%45 = load i64*, i64** %5
%46 = load i64, i64* %12
%47 = add nsw i64 %46, 1
store i64 %47, i64* %12
%48 = getelementptr inbounds i64, i64* %45, i64 %46
%49 = load i64, i64* %48
%50 = load i64, i64* %11
%51 = add nsw i64 %50, 1
store i64 %51, i64* %11
%52 = getelementptr inbounds i64, i64* %20, i64 %50
store i64 %49, i64* %52
br label %62
53: ; preds = %34
%54 = load i64*, i64** %5
%55 = load i64, i64* %13
%56 = add nsw i64 %55, 1
store i64 %56, i64* %13
%57 = getelementptr inbounds i64, i64* %54, i64 %55
%58 = load i64, i64* %57
%59 = load i64, i64* %11
%60 = add nsw i64 %59, 1
store i64 %60, i64* %11
%61 = getelementptr inbounds i64, i64* %20, i64 %59
store i64 %58, i64* %61
br label %62
62: ; preds = %53, %44
br label %24
63: ; preds = %32
br label %64
64: ; preds = %68, %63
%65 = load i64, i64* %12
%66 = load i64, i64* %7
%67 = icmp sle i64 %65, %66
br i1 %67, label %68, label %77
68: ; preds = %64
%69 = load i64*, i64** %5
%70 = load i64, i64* %12
%71 = add nsw i64 %70, 1
store i64 %71, i64* %12
%72 = getelementptr inbounds i64, i64* %69, i64 %70
%73 = load i64, i64* %72
%74 = load i64, i64* %11
%75 = add nsw i64 %74, 1
store i64 %75, i64* %11
%76 = getelementptr inbounds i64, i64* %20, i64 %74
store i64 %73, i64* %76
br label %64
77: ; preds = %64
br label %78
78: ; preds = %82, %77
%79 = load i64, i64* %13
%80 = load i64, i64* %8
%81 = icmp sle i64 %79, %80
br i1 %81, label %82, label %91
82: ; preds = %78
%83 = load i64*, i64** %5
%84 = load i64, i64* %13
%85 = add nsw i64 %84, 1
store i64 %85, i64* %13
%86 = getelementptr inbounds i64, i64* %83, i64 %84
%87 = load i64, i64* %86
%88 = load i64, i64* %11
%89 = add nsw i64 %88, 1
store i64 %89, i64* %11
%90 = getelementptr inbounds i64, i64* %20, i64 %88
store i64 %87, i64* %90
br label %78
91: ; preds = %78
store i64 0, i64* %14
br label %92
92: ; preds = %105, %91
%93 = load i64, i64* %14
%94 = load i64, i64* %11
%95 = icmp slt i64 %93, %94
br i1 %95, label %96, label %108
96: ; preds = %92
%97 = load i64, i64* %14
%98 = getelementptr inbounds i64, i64* %20, i64 %97
%99 = load i64, i64* %98
%100 = load i64*, i64** %5
%101 = load i64, i64* %14
%102 = load i64, i64* %6
%103 = add nsw i64 %101, %102
%104 = getelementptr inbounds i64, i64* %100, i64 %103
store i64 %99, i64* %104
br label %105
105: ; preds = %96
%106 = load i64, i64* %14
%107 = add nsw i64 %106, 1
store i64 %107, i64* %14
br label %92
108: ; preds = %92
%109 = load i8*, i8** %9
ret void
}

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