#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 *merge(int *, int, int *, int);
int *msort(int *start, int *end) {
  if (start < end) {
    int alen = (end - start + 1) / 2;
    int blen = (end - start + 1) - alen;
    int *halfend = start + alen - 1;
    return merge(msort(start, halfend), alen, msort(halfend + 1, end), blen);
  } else {
    return start;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<msort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    11d5 <msort+0xb5>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
sar    $0x2,%rax
add    $0x1,%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
sar    $0x2,%rax
add    $0x1,%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x28(%rbp),%rsi
call   1030 <msort@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rdi
add    $0x4,%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1030 <msort@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x2c(%rbp),%esi
mov    %rax,%rdx
mov    -0x20(%rbp),%ecx
call   1040 <merge@plt>
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    11dd <msort+0xbd>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<msort>:
cmp    %rsi,%rdi
jae    118f <msort+0x6f>
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,%rbx
mov    %rsi,%rax
sub    %rdi,%rax
sar    $0x2,%rax
lea    0x1(%rax),%r14
mov    %r14,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0x1,%rax
sar    %rax
sub    %eax,%r14d
movslq %eax,%r15
lea    (%rdi,%r15,4),%r12
lea    (%rdi,%r15,4),%rsi
add    $0xfffffffffffffffc,%rsi
call   1030 <msort@plt>
mov    %rax,%r13
mov    %r12,%rdi
mov    %rbx,%rsi
call   1030 <msort@plt>
mov    %r13,%rdi
mov    %r15d,%esi
mov    %rax,%rdx
mov    %r14d,%ecx
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
jmp    1040 <merge@plt>
mov    %rdi,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @msort(i32* %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
store i32* %0, i32** %4
store i32* %1, i32** %5
%9 = load i32*, i32** %4
%10 = load i32*, i32** %5
%11 = icmp ult i32* %9, %10
br i1 %11, label %12, label %48
12: ; preds = %2
%13 = load i32*, i32** %5
%14 = load i32*, i32** %4
%15 = ptrtoint i32* %13 to i64
%16 = ptrtoint i32* %14 to i64
%17 = sub i64 %15, %16
%18 = sdiv exact i64 %17, 4
%19 = add nsw i64 %18, 1
%20 = sdiv i64 %19, 2
%21 = trunc i64 %20 to i32
store i32 %21, i32* %6
%22 = load i32*, i32** %5
%23 = load i32*, i32** %4
%24 = ptrtoint i32* %22 to i64
%25 = ptrtoint i32* %23 to i64
%26 = sub i64 %24, %25
%27 = sdiv exact i64 %26, 4
%28 = add nsw i64 %27, 1
%29 = load i32, i32* %6
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = sub nsw i64 %28, %30
%32 = trunc i64 %31 to i32
store i32 %32, i32* %7
%33 = load i32*, i32** %4
%34 = load i32, i32* %6
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 -1
store i32* %37, i32** %8
%38 = load i32*, i32** %4
%39 = load i32*, i32** %8
%40 = call i32* @msort(i32* %38, i32* %39)
%41 = load i32, i32* %6
%42 = load i32*, i32** %8
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 1
%44 = load i32*, i32** %5
%45 = call i32* @msort(i32* %43, i32* %44)
%46 = load i32, i32* %7
%47 = call i32* @merge(i32* %40, i32 %41, i32* %45, i32 %46)
store i32* %47, i32** %3
br label %50
48: ; preds = %2
%49 = load i32*, i32** %4
store i32* %49, i32** %3
br label %50
50: ; preds = %48, %12
%51 = load i32*, i32** %3
ret i32* %51
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @msort(i32* %0, i32* %1) {
%3 = icmp ult i32* %0, %1
br i1 %3, label %6, label %4
4: ; preds = %2, %6
%5 = phi i32* [ %23, %6 ], [ %0, %2 ]
ret i32* %5
6: ; preds = %2
%7 = ptrtoint i32* %1 to i64
%8 = ptrtoint i32* %0 to i64
%9 = sub i64 %7, %8
%10 = ashr exact i64 %9, 2
%11 = add nsw i64 %10, 1
%12 = sdiv i64 %11, 2
%13 = trunc i64 %12 to i32
%14 = shl i64 %12, 32
%15 = ashr exact i64 %14, 32
%16 = sub nsw i64 %11, %12
%17 = trunc i64 %16 to i32
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 -1
%20 = tail call i32* @msort(i32* %0, i32* %19)
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 1
%22 = tail call i32* @msort(i32* %21, i32* %1)
%23 = tail call i32* @merge(i32* %20, i32 %13, i32* %22, i32 %17)
br label %4
}