#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*/ ins_sort(int *, int *);
int /*<<< orphan*/ sort2(int *, int *);
int /*<<< orphan*/ sort3(int *, int *, int *);
int /*<<< orphan*/ stack_swap(int *, int *);
void inplace3(int *first, int *last) {
  int *starts[250];
  int *ends[250];
  int **current_start;
  int **current_end;
  int **home_start;
  int *start;
  int *end;
  int *left;
  int *right;
  int n;
  int pivot;
  home_start = starts;
  current_start = starts;
  current_end = ends;
  *current_start = first;
  *current_end = last;
  while (current_start >= home_start) {
    start = *current_start;
    end = *current_end;
    n = end - start + 1;
    if (n < 53) {
      current_start--;
      current_end--;
      if (n > 3)
        ins_sort(start, end);
      else if (n == 2)
        sort2(start, end);
      else if (n == 3)
        sort3(start, start + 1, end);
      continue;
    }
    pivot = *end;
    left = start;
    right = end - 1;
    while (left < right) {
      if (*left <= pivot) {
        left++;
      } else {
        stack_swap(left, right--);
      }
    }
    if (*right < pivot)
      right++;
    if (right != end)
      stack_swap(right, end);
    *current_start = start;
    *current_end = right - 1;
    *(++current_start) = right + 1;
    *(++current_end) = end;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<inplace3>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0xff0,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
lea    -0x7e0(%rbp),%rax
mov    %rax,-0xfc8(%rbp)
lea    -0x7e0(%rbp),%rax
mov    %rax,-0xfb8(%rbp)
lea    -0xfb0(%rbp),%rax
mov    %rax,-0xfc0(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0xfb8(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0xfc0(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0xfb8(%rbp),%rax
cmp    -0xfc8(%rbp),%rax
jb     13f5 <inplace3+0x2b5>
mov    -0xfb8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rax
mov    %rax,-0xfd0(%rbp)
mov    -0xfc0(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rax
mov    %rax,-0xfd8(%rbp)
mov    -0xfd8(%rbp),%rax
mov    -0xfd0(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
sar    $0x2,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %eax,-0xfec(%rbp)
cmpl   $0x35,-0xfec(%rbp)
jge    12a3 <inplace3+0x163>
mov    -0xfb8(%rbp),%rax
add    $0xfffffffffffffff8,%rax
mov    %rax,-0xfb8(%rbp)
mov    -0xfc0(%rbp),%rax
add    $0xfffffffffffffff8,%rax
mov    %rax,-0xfc0(%rbp)
cmpl   $0x3,-0xfec(%rbp)
jle    1244 <inplace3+0x104>
mov    -0xfd0(%rbp),%rdi
mov    -0xfd8(%rbp),%rsi
call   1050 <ins_sort@plt>
jmp    129e <inplace3+0x15e>
cmpl   $0x2,-0xfec(%rbp)
jne    1269 <inplace3+0x129>
mov    -0xfd0(%rbp),%rdi
mov    -0xfd8(%rbp),%rsi
call   1040 <sort2@plt>
jmp    1299 <inplace3+0x159>
cmpl   $0x3,-0xfec(%rbp)
jne    1294 <inplace3+0x154>
mov    -0xfd0(%rbp),%rdi
mov    -0xfd0(%rbp),%rsi
add    $0x4,%rsi
mov    -0xfd8(%rbp),%rdx
call   1060 <sort3@plt>
jmp    1299 <inplace3+0x159>
jmp    129e <inplace3+0x15e>
jmp    1199 <inplace3+0x59>
mov    -0xfd8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0xff0(%rbp)
mov    -0xfd0(%rbp),%rax
mov    %rax,-0xfe0(%rbp)
mov    -0xfd8(%rbp),%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
mov    %rax,-0xfe8(%rbp)
mov    -0xfe0(%rbp),%rax
cmp    -0xfe8(%rbp),%rax
jae    1338 <inplace3+0x1f8>
mov    -0xfe0(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
cmp    -0xff0(%rbp),%eax
jg     1312 <inplace3+0x1d2>
mov    -0xfe0(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0xfe0(%rbp)
jmp    1333 <inplace3+0x1f3>
mov    -0xfe0(%rbp),%rdi
mov    -0xfe8(%rbp),%rsi
mov    %rsi,%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
mov    %rax,-0xfe8(%rbp)
call   1030 <stack_swap@plt>
jmp    12d2 <inplace3+0x192>
mov    -0xfe8(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
cmp    -0xff0(%rbp),%eax
jge    135f <inplace3+0x21f>
mov    -0xfe8(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0xfe8(%rbp)
mov    -0xfe8(%rbp),%rax
cmp    -0xfd8(%rbp),%rax
je     1386 <inplace3+0x246>
mov    -0xfe8(%rbp),%rdi
mov    -0xfd8(%rbp),%rsi
call   1030 <stack_swap@plt>
mov    -0xfd0(%rbp),%rcx
mov    -0xfb8(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0xfe8(%rbp),%rcx
add    $0xfffffffffffffffc,%rcx
mov    -0xfc0(%rbp),%rax
mov    %rcx,(%rax)
mov    -0xfe8(%rbp),%rcx
add    $0x4,%rcx
mov    -0xfb8(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x8,%rdx
mov    %rdx,-0xfb8(%rbp)
mov    %rcx,0x8(%rax)
mov    -0xfd8(%rbp),%rcx
mov    -0xfc0(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x8,%rdx
mov    %rdx,-0xfc0(%rbp)
mov    %rcx,0x8(%rax)
jmp    1199 <inplace3+0x59>
add    $0xff0,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<inplace3>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0xfb8,%rsp
mov    %rsi,%r15
lea    0x10(%rsp),%rbx
lea    0x7e0(%rsp),%rbp
mov    %rdi,0x10(%rsp)
mov    %rsi,0x7e0(%rsp)
mov    %rbx,%r14
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r15,%rax
sub    %rdi,%rax
shr    $0x2,%rax
lea    0x1(%rax),%ecx
cmp    $0x34,%ecx
jg     11c0 <inplace3+0x80>
add    $0xfffffffffffffff8,%r14
add    $0xfffffffffffffff8,%rbp
cmp    $0x4,%ecx
jl     1210 <inplace3+0xd0>
mov    %r15,%rsi
call   1050 <ins_sort@plt>
cmp    %rbx,%r14
jae    127d <inplace3+0x13d>
jmp    129a <inplace3+0x15a>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %rbp,0x8(%rsp)
mov    (%r15),%r12d
lea    -0x4(%r15),%rsi
cmp    %rsi,%rdi
jae    1230 <inplace3+0xf0>
mov    %rdi,%rbp
mov    %rdi,%rbx
jmp    11f4 <inplace3+0xb4>
nopl   0x0(%rax)
lea    -0x4(%rsi),%r13
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <stack_swap@plt>
mov    %r13,%rsi
cmp    %rsi,%rbx
jae    1233 <inplace3+0xf3>
cmp    %r12d,(%rbx)
jg     11e0 <inplace3+0xa0>
add    $0x4,%rbx
cmp    %rsi,%rbx
jb     11f4 <inplace3+0xb4>
jmp    1233 <inplace3+0xf3>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
cmp    $0x2,%eax
je     1289 <inplace3+0x149>
cmp    $0x1,%eax
jne    1278 <inplace3+0x138>
mov    %r15,%rsi
call   1040 <sort2@plt>
cmp    %rbx,%r14
jae    127d <inplace3+0x13d>
jmp    129a <inplace3+0x15a>
nopl   0x0(%rax)
mov    %rdi,%rbp
xor    %eax,%eax
cmp    %r12d,(%rsi)
setl   %al
lea    (%rsi,%rax,4),%rbx
cmp    %r15,%rbx
je     124f <inplace3+0x10f>
mov    %rbx,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1030 <stack_swap@plt>
mov    %rbp,(%r14)
lea    -0x4(%rbx),%rax
mov    0x8(%rsp),%rbp
mov    %rax,0x0(%rbp)
add    $0x4,%rbx
mov    %rbx,0x8(%r14)
add    $0x8,%r14
mov    %r15,0x8(%rbp)
add    $0x8,%rbp
lea    0x10(%rsp),%rbx
cmp    %rbx,%r14
jb     129a <inplace3+0x15a>
mov    (%r14),%rdi
mov    0x0(%rbp),%r15
jmp    1180 <inplace3+0x40>
lea    0x4(%rdi),%rsi
mov    %r15,%rdx
call   1060 <sort3@plt>
cmp    %rbx,%r14
jae    127d <inplace3+0x13d>
add    $0xfb8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @inplace3(i32* %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32*
%5 = alloca [250 x i32*]
%6 = alloca [250 x 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
%15 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32* %1, i32** %4
%16 = getelementptr inbounds [250 x i32*], [250 x i32*]* %5, i64 0, i64 0
store i32** %16, i32*** %9
%17 = getelementptr inbounds [250 x i32*], [250 x i32*]* %5, i64 0, i64 0
store i32** %17, i32*** %7
%18 = getelementptr inbounds [250 x i32*], [250 x i32*]* %6, i64 0, i64 0
store i32** %18, i32*** %8
%19 = load i32*, i32** %3
%20 = load i32**, i32*** %7
store i32* %19, i32** %20
%21 = load i32*, i32** %4
%22 = load i32**, i32*** %8
store i32* %21, i32** %22
br label %23
23: ; preds = %112, %71, %2
%24 = load i32**, i32*** %7
%25 = load i32**, i32*** %9
%26 = icmp uge i32** %24, %25
br i1 %26, label %27, label %125
27: ; preds = %23
%28 = load i32**, i32*** %7
%29 = load i32*, i32** %28
store i32* %29, i32** %10
%30 = load i32**, i32*** %8
%31 = load i32*, i32** %30
store i32* %31, i32** %11
%32 = load i32*, i32** %11
%33 = load i32*, i32** %10
%34 = ptrtoint i32* %32 to i64
%35 = ptrtoint i32* %33 to i64
%36 = sub i64 %34, %35
%37 = sdiv exact i64 %36, 4
%38 = add nsw i64 %37, 1
%39 = trunc i64 %38 to i32
store i32 %39, i32* %14
%40 = load i32, i32* %14
%41 = icmp slt i32 %40, 53
br i1 %41, label %42, label %72
42: ; preds = %27
%43 = load i32**, i32*** %7
%44 = getelementptr inbounds i32*, i32** %43, i32 -1
store i32** %44, i32*** %7
%45 = load i32**, i32*** %8
%46 = getelementptr inbounds i32*, i32** %45, i32 -1
store i32** %46, i32*** %8
%47 = load i32, i32* %14
%48 = icmp sgt i32 %47, 3
br i1 %48, label %49, label %53
49: ; preds = %42
%50 = load i32*, i32** %10
%51 = load i32*, i32** %11
%52 = call i32 @ins_sort(i32* %50, i32* %51)
br label %71
53: ; preds = %42
%54 = load i32, i32* %14
%55 = icmp eq i32 %54, 2
br i1 %55, label %56, label %60
56: ; preds = %53
%57 = load i32*, i32** %10
%58 = load i32*, i32** %11
%59 = call i32 @sort2(i32* %57, i32* %58)
br label %70
60: ; preds = %53
%61 = load i32, i32* %14
%62 = icmp eq i32 %61, 3
br i1 %62, label %63, label %69
63: ; preds = %60
%64 = load i32*, i32** %10
%65 = load i32*, i32** %10
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %65, i64 1
%67 = load i32*, i32** %11
%68 = call i32 @sort3(i32* %64, i32* %66, i32* %67)
br label %69
69: ; preds = %63, %60
br label %70
70: ; preds = %69, %56
br label %71
71: ; preds = %70, %49
br label %23
72: ; preds = %27
%73 = load i32*, i32** %11
%74 = load i32, i32* %73
store i32 %74, i32* %15
%75 = load i32*, i32** %10
store i32* %75, i32** %12
%76 = load i32*, i32** %11
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 -1
store i32* %77, i32** %13
br label %78
78: ; preds = %95, %72
%79 = load i32*, i32** %12
%80 = load i32*, i32** %13
%81 = icmp ult i32* %79, %80
br i1 %81, label %82, label %96
82: ; preds = %78
%83 = load i32*, i32** %12
%84 = load i32, i32* %83
%85 = load i32, i32* %15
%86 = icmp sle i32 %84, %85
br i1 %86, label %87, label %90
87: ; preds = %82
%88 = load i32*, i32** %12
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i32 1
store i32* %89, i32** %12
br label %95
90: ; preds = %82
%91 = load i32*, i32** %12
%92 = load i32*, i32** %13
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %92, i32 -1
store i32* %93, i32** %13
%94 = call i32 @stack_swap(i32* %91, i32* %92)
br label %95
95: ; preds = %90, %87
br label %78
96: ; preds = %78
%97 = load i32*, i32** %13
%98 = load i32, i32* %97
%99 = load i32, i32* %15
%100 = icmp slt i32 %98, %99
br i1 %100, label %101, label %104
101: ; preds = %96
%102 = load i32*, i32** %13
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i32 1
store i32* %103, i32** %13
br label %104
104: ; preds = %101, %96
%105 = load i32*, i32** %13
%106 = load i32*, i32** %11
%107 = icmp ne i32* %105, %106
br i1 %107, label %108, label %112
108: ; preds = %104
%109 = load i32*, i32** %13
%110 = load i32*, i32** %11
%111 = call i32 @stack_swap(i32* %109, i32* %110)
br label %112
112: ; preds = %108, %104
%113 = load i32*, i32** %10
%114 = load i32**, i32*** %7
store i32* %113, i32** %114
%115 = load i32*, i32** %13
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 -1
%117 = load i32**, i32*** %8
store i32* %116, i32** %117
%118 = load i32*, i32** %13
%119 = getelementptr inbounds i32, i32* %118, i64 1
%120 = load i32**, i32*** %7
%121 = getelementptr inbounds i32*, i32** %120, i32 1
store i32** %121, i32*** %7
store i32* %119, i32** %121
%122 = load i32*, i32** %11
%123 = load i32**, i32*** %8
%124 = getelementptr inbounds i32*, i32** %123, i32 1
store i32** %124, i32*** %8
store i32* %122, i32** %124
br label %23
125: ; preds = %23
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @inplace3(i32* %0, i32* %1) {
%3 = alloca [250 x i32*]
%4 = alloca [250 x i32*]
%5 = bitcast [250 x i32*]* %3 to i8*
%6 = bitcast [250 x i32*]* %4 to i8*
%7 = getelementptr inbounds [250 x i32*], [250 x i32*]* %3, i64 0, i64 0
%8 = getelementptr inbounds [250 x i32*], [250 x i32*]* %4, i64 0, i64 0
store i32* %0, i32** %7
store i32* %1, i32** %8
br label %9
9: ; preds = %37, %2
%10 = phi i32* [ %1, %2 ], [ %39, %37 ]
%11 = phi i32* [ %0, %2 ], [ %38, %37 ]
%12 = phi i32** [ %7, %2 ], [ %35, %37 ]
%13 = phi i32** [ %8, %2 ], [ %34, %37 ]
%14 = ptrtoint i32* %10 to i64
%15 = ptrtoint i32* %11 to i64
%16 = sub i64 %14, %15
%17 = lshr exact i64 %16, 2
%18 = trunc i64 %17 to i32
%19 = add i32 %18, 1
%20 = icmp slt i32 %19, 53
br i1 %20, label %21, label %40
21: ; preds = %9
%22 = getelementptr inbounds i32*, i32** %12, i64 -1
%23 = getelementptr inbounds i32*, i32** %13, i64 -1
%24 = icmp sgt i32 %19, 3
br i1 %24, label %25, label %27
25: ; preds = %21
%26 = call i32 @ins_sort(i32* %11, i32* %10)
br label %33
27: ; preds = %21
switch i32 %18, label %33 [
i32 1, label %28
i32 2, label %30
]
28: ; preds = %27
%29 = call i32 @sort2(i32* %11, i32* %10)
br label %33
30: ; preds = %27
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 1
%32 = call i32 @sort3(i32* %11, i32* %31, i32* %10)
br label %33
33: ; preds = %25, %30, %28, %27, %67
%34 = phi i32** [ %71, %67 ], [ %23, %27 ], [ %23, %28 ], [ %23, %30 ], [ %23, %25 ]
%35 = phi i32** [ %70, %67 ], [ %22, %27 ], [ %22, %28 ], [ %22, %30 ], [ %22, %25 ]
%36 = icmp ult i32** %35, %7
br i1 %36, label %72, label %37
37: ; preds = %33
%38 = load i32*, i32** %35
%39 = load i32*, i32** %34
br label %9
40: ; preds = %9
%41 = load i32, i32* %10
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 -1
%43 = icmp ult i32* %11, %42
br i1 %43, label %44, label %58
44: ; preds = %40, %54
%45 = phi i32* [ %56, %54 ], [ %42, %40 ]
%46 = phi i32* [ %55, %54 ], [ %11, %40 ]
%47 = load i32, i32* %46
%48 = icmp sgt i32 %47, %41
br i1 %48, label %51, label %49
49: ; preds = %44
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 1
br label %54
51: ; preds = %44
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 -1
%53 = call i32 @stack_swap(i32* %46, i32* %45)
br label %54
54: ; preds = %51, %49
%55 = phi i32* [ %50, %49 ], [ %46, %51 ]
%56 = phi i32* [ %45, %49 ], [ %52, %51 ]
%57 = icmp ult i32* %55, %56
br i1 %57, label %44, label %58
58: ; preds = %54, %40
%59 = phi i32* [ %42, %40 ], [ %56, %54 ]
%60 = load i32, i32* %59
%61 = icmp slt i32 %60, %41
%62 = zext i1 %61 to i64
%63 = getelementptr i32, i32* %59, i64 %62
%64 = icmp eq i32* %63, %10
br i1 %64, label %67, label %65
65: ; preds = %58
%66 = call i32 @stack_swap(i32* %63, i32* %10)
br label %67
67: ; preds = %65, %58
store i32* %11, i32** %12
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 -1
store i32* %68, i32** %13
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 1
%70 = getelementptr inbounds i32*, i32** %12, i64 1
store i32* %69, i32** %70
%71 = getelementptr inbounds i32*, i32** %13, i64 1
store i32* %10, i32** %71
br label %33
72: ; preds = %33
ret void
}