int merge(int array[], int from, int mid, int to) {
  int aux[to - from + 1];
  int left = from;
  int right = mid + 1;
  int idx = 0;
  int count = 0;
  while (left <= mid && right <= to) {
    if (array[left] < array[right]) {
      aux[idx++] = array[left++];
    } else {
      aux[idx++] = array[right++];
      count += mid - left + 1;
    }
  }
  while (left <= mid)
    aux[idx++] = array[left++];
  while (right <= to)
    aux[idx++] = array[right++];
  for (int i = from; i <= to; i++) {
    array[i] = aux[i - from];
  }
  return count;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<merge>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x48(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x49(%rbp)
jg     117e <merge+0x7e>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x49(%rbp)
mov    -0x49(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    118e <merge+0x8e>
jmp    1217 <merge+0x117>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11d9 <merge+0xd9>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1212 <merge+0x112>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
add    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    1161 <merge+0x61>
jmp    121c <merge+0x11c>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     1257 <merge+0x157>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x2c(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    121c <merge+0x11c>
jmp    125c <merge+0x15c>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1297 <merge+0x197>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x34(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    125c <merge+0x15c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     12d2 <merge+0x1d2>
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    -0x3c(%rbp),%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    129d <merge+0x19d>
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%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    %edx,%r15d
mov    %esi,%r8d
mov    %rdi,%r12
mov    %ecx,%eax
sub    %esi,%eax
add    $0x1,%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
mov    %rsp,%r9
sub    %rax,%r9
mov    %r9,%rsp
lea    0x1(%r15),%edi
xor    %r13d,%r13d
cmp    %edx,%esi
jg     11b0 <merge+0xa0>
cmp    %ecx,%r15d
jge    11b0 <merge+0xa0>
xor    %r13d,%r13d
xor    %eax,%eax
mov    %edi,%r14d
mov    %r8d,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %ebx,%rdx
mov    (%r12,%rdx,4),%edx
movslq %r14d,%rsi
mov    (%r12,%rsi,4),%esi
cmp    %esi,%edx
jge    1190 <merge+0x80>
add    $0x1,%ebx
jmp    119c <merge+0x8c>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r14d
mov    %edi,%edx
sub    %ebx,%edx
add    %edx,%eax
mov    %esi,%edx
mov    %edx,(%r9,%r13,4)
add    $0x1,%r13
cmp    %r15d,%ebx
jg     11b8 <merge+0xa8>
cmp    %ecx,%r14d
jle    1170 <merge+0x60>
jmp    11b8 <merge+0xa8>
mov    %r8d,%ebx
mov    %edi,%r14d
xor    %eax,%eax
cmp    %r15d,%ebx
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jle    11f3 <merge+0xe3>
cmp    %ecx,%r14d
jle    1236 <merge+0x126>
sub    %r8d,%ecx
jl     11e4 <merge+0xd4>
movslq %r8d,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rdi
lea    0x4(,%rcx,4),%rdx
mov    %r9,%rsi
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %r13d,%edx
lea    (%r9,%rdx,4),%rdi
movslq %ebx,%rdx
lea    (%r12,%rdx,4),%rsi
sub    %ebx,%r15d
lea    0x4(,%r15,4),%rdx
mov    %rcx,-0x38(%rbp)
mov    %r8d,-0x30(%rbp)
mov    %r9,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%r9
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x30(%rbp),%r8d
mov    -0x38(%rbp),%rcx
add    %r15d,%r13d
add    $0x1,%r13d
cmp    %ecx,%r14d
jg     11c5 <merge+0xb5>
mov    %r13d,%eax
lea    (%r9,%rax,4),%rdi
movslq %r14d,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rsi
mov    %ecx,%eax
sub    %r14d,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %rcx,%r14
mov    %r8d,%r15d
mov    %r9,%rbx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%r9
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %r15d,%r8d
mov    %r14,%rcx
sub    %r8d,%ecx
jge    11ca <merge+0xba>
jmp    11e4 <merge+0xd4>

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 i8*
%10 = alloca i64
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%16 = load i32, i32* %8
%17 = load i32, i32* %6
%18 = sub nsw i32 %16, %17
%19 = add nsw i32 %18, 1
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %21, i8** %9
%22 = alloca i32, i64 %20
store i64 %20, i64* %10
%23 = load i32, i32* %6
store i32 %23, i32* %11
%24 = load i32, i32* %7
%25 = add nsw i32 %24, 1
store i32 %25, i32* %12
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %14
br label %26
26: ; preds = %76, %4
%27 = load i32, i32* %11
%28 = load i32, i32* %7
%29 = icmp sle i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %34
30: ; preds = %26
%31 = load i32, i32* %12
%32 = load i32, i32* %8
%33 = icmp sle i32 %31, %32
br label %34
34: ; preds = %30, %26
%35 = phi i1 [ false, %26 ], [ %33, %30 ]
br i1 %35, label %36, label %77
36: ; preds = %34
%37 = load i32*, i32** %5
%38 = load i32, i32* %11
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = load i32*, i32** %5
%43 = load i32, i32* %12
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = icmp slt i32 %41, %46
br i1 %47, label %48, label %59
48: ; preds = %36
%49 = load i32*, i32** %5
%50 = load i32, i32* %11
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %11
%52 = sext i32 %50 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = load i32, i32* %13
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %13
%57 = sext i32 %55 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %57
store i32 %54, i32* %58
br label %76
59: ; preds = %36
%60 = load i32*, i32** %5
%61 = load i32, i32* %12
%62 = add nsw i32 %61, 1
store i32 %62, i32* %12
%63 = sext i32 %61 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = load i32, i32* %13
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %13
%68 = sext i32 %66 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %68
store i32 %65, i32* %69
%70 = load i32, i32* %7
%71 = load i32, i32* %11
%72 = sub nsw i32 %70, %71
%73 = add nsw i32 %72, 1
%74 = load i32, i32* %14
%75 = add nsw i32 %74, %73
store i32 %75, i32* %14
br label %76
76: ; preds = %59, %48
br label %26
77: ; preds = %34
br label %78
78: ; preds = %82, %77
%79 = load i32, i32* %11
%80 = load i32, i32* %7
%81 = icmp sle i32 %79, %80
br i1 %81, label %82, label %93
82: ; preds = %78
%83 = load i32*, i32** %5
%84 = load i32, i32* %11
%85 = add nsw i32 %84, 1
store i32 %85, i32* %11
%86 = sext i32 %84 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = load i32, i32* %13
%90 = add nsw i32 %89, 1
store i32 %90, i32* %13
%91 = sext i32 %89 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %91
store i32 %88, i32* %92
br label %78
93: ; preds = %78
br label %94
94: ; preds = %98, %93
%95 = load i32, i32* %12
%96 = load i32, i32* %8
%97 = icmp sle i32 %95, %96
br i1 %97, label %98, label %109
98: ; preds = %94
%99 = load i32*, i32** %5
%100 = load i32, i32* %12
%101 = add nsw i32 %100, 1
store i32 %101, i32* %12
%102 = sext i32 %100 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %99, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = load i32, i32* %13
%106 = add nsw i32 %105, 1
store i32 %106, i32* %13
%107 = sext i32 %105 to i64
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %107
store i32 %104, i32* %108
br label %94
109: ; preds = %94
%110 = load i32, i32* %6
store i32 %110, i32* %15
br label %111
111: ; preds = %126, %109
%112 = load i32, i32* %15
%113 = load i32, i32* %8
%114 = icmp sle i32 %112, %113
br i1 %114, label %115, label %129
115: ; preds = %111
%116 = load i32, i32* %15
%117 = load i32, i32* %6
%118 = sub nsw i32 %116, %117
%119 = sext i32 %118 to i64
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %119
%121 = load i32, i32* %120
%122 = load i32*, i32** %5
%123 = load i32, i32* %15
%124 = sext i32 %123 to i64
%125 = getelementptr inbounds i32, i32* %122, i64 %124
store i32 %121, i32* %125
br label %126
126: ; preds = %115
%127 = load i32, i32* %15
%128 = add nsw i32 %127, 1
store i32 %128, i32* %15
br label %111
129: ; preds = %111
%130 = load i32, i32* %14
%131 = load i8*, i8** %9
ret i32 %130
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @merge(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sub i32 1, %1
%6 = add i32 %5, %3
%7 = zext i32 %6 to i64
%8 = alloca i32, i64 %7
%9 = bitcast i32* %8 to i8*
%10 = add i32 %2, 1
%11 = icmp sle i32 %1, %2
%12 = icmp slt i32 %2, %3
%13 = and i1 %11, %12
br i1 %13, label %35, label %16
14: ; preds = %53
%15 = trunc i64 %59 to i32
br label %16
16: ; preds = %14, %4
%17 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %55, %14 ]
%18 = phi i32 [ %10, %4 ], [ %56, %14 ]
%19 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %15, %14 ]
%20 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %57, %14 ]
%21 = icmp sgt i32 %17, %2
br i1 %21, label %63, label %22
22: ; preds = %16
%23 = zext i32 %19 to i64
%24 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %23
%25 = bitcast i32* %24 to i8*
%26 = sext i32 %17 to i64
%27 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %26
%28 = bitcast i32* %27 to i8*
%29 = sub i32 %2, %17
%30 = zext i32 %29 to i64
%31 = shl nuw nsw i64 %30, 2
%32 = add nuw nsw i64 %31, 4
%33 = add i32 %19, %29
%34 = add i32 %33, 1
br label %63
35: ; preds = %4, %53
%36 = phi i64 [ %59, %53 ], [ 0, %4 ]
%37 = phi i32 [ %57, %53 ], [ 0, %4 ]
%38 = phi i32 [ %56, %53 ], [ %10, %4 ]
%39 = phi i32 [ %55, %53 ], [ %1, %4 ]
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = sext i32 %38 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = icmp slt i32 %42, %45
br i1 %46, label %47, label %49
47: ; preds = %35
%48 = add nsw i32 %39, 1
br label %53
49: ; preds = %35
%50 = add nsw i32 %38, 1
%51 = sub i32 %10, %39
%52 = add i32 %51, %37
br label %53
53: ; preds = %49, %47
%54 = phi i32 [ %42, %47 ], [ %45, %49 ]
%55 = phi i32 [ %48, %47 ], [ %39, %49 ]
%56 = phi i32 [ %38, %47 ], [ %50, %49 ]
%57 = phi i32 [ %37, %47 ], [ %52, %49 ]
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %36
store i32 %54, i32* %58
%59 = add nuw i64 %36, 1
%60 = icmp sle i32 %55, %2
%61 = icmp sle i32 %56, %3
%62 = select i1 %60, i1 %61, i1 false
br i1 %62, label %35, label %14
63: ; preds = %22, %16
%64 = phi i32 [ %19, %16 ], [ %34, %22 ]
%65 = icmp sgt i32 %18, %3
br i1 %65, label %77, label %66
66: ; preds = %63
%67 = zext i32 %64 to i64
%68 = getelementptr i32, i32* %8, i64 %67
%69 = bitcast i32* %68 to i8*
%70 = sext i32 %18 to i64
%71 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %70
%72 = bitcast i32* %71 to i8*
%73 = sub i32 %3, %18
%74 = zext i32 %73 to i64
%75 = shl nuw nsw i64 %74, 2
%76 = add nuw nsw i64 %75, 4
br label %77
77: ; preds = %66, %63
%78 = icmp slt i32 %3, %1
br i1 %78, label %87, label %79
79: ; preds = %77
%80 = sext i32 %1 to i64
%81 = getelementptr i32, i32* %0, i64 %80
%82 = bitcast i32* %81 to i8*
%83 = sub i32 %3, %1
%84 = zext i32 %83 to i64
%85 = shl nuw nsw i64 %84, 2
%86 = add nuw nsw i64 %85, 4
br label %87
87: ; preds = %79, %77
ret i32 %20
}