void merge(int *elements, int low, int mid, int high) {
  int temp[high], low1 = low, low2 = mid + 1, i;
  for (i = low; low1 <= mid && low2 <= high; i++) {
    if (elements[low1] <= elements[low2]) {
      temp[i] = elements[low1];
      low1++;
    } else {
      temp[i] = elements[low2];
      low2++;
    }
  }
  while (low1 <= mid) {
    temp[i] = elements[low1];
    i++;
    low1++;
  }
  while (low2 <= high) {
    temp[i] = elements[low2];
    i++;
    low2++;
  }
  for (i = low; i <= high; i++) {
    elements[i] = temp[i];
  }
}


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    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x40(%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)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x41(%rbp)
jg     116e <merge+0x6e>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x41(%rbp)
mov    -0x41(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    117e <merge+0x7e>
jmp    11f0 <merge+0xf0>
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
jg     11be <merge+0xbe>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11dd <merge+0xdd>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    11e2 <merge+0xe2>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1151 <merge+0x51>
jmp    11f5 <merge+0xf5>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     122e <merge+0x12e>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11f5 <merge+0xf5>
jmp    1233 <merge+0x133>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     126c <merge+0x16c>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1233 <merge+0x133>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     12a2 <merge+0x1a2>
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1272 <merge+0x172>
mov    -0x20(%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    %ecx,%r14d
mov    %edx,%r12d
mov    %rdi,%r13
mov    %ecx,%eax
mov    %rsp,%rcx
lea    0xf(,%rax,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%rcx
mov    %rcx,%rsp
lea    0x1(%r12),%r15d
movslq %esi,%rax
cmp    %edx,%esi
mov    %esi,-0x2c(%rbp)
mov    %rax,-0x40(%rbp)
jg     11b7 <merge+0xa7>
cmp    %r14d,%r12d
jge    11b7 <merge+0xa7>
mov    %rcx,%r9
lea    (%rcx,%rax,4),%rdx
mov    %esi,%r8d
mov    %esi,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movslq %ecx,%rcx
mov    0x0(%r13,%rcx,4),%esi
movslq %r15d,%r15
mov    0x0(%r13,%r15,4),%edi
xor    %ebx,%ebx
xor    %eax,%eax
cmp    %edi,%esi
setg   %bl
setle  %al
cmovg  %edi,%esi
add    %eax,%ecx
add    %ebx,%r15d
mov    %esi,(%rdx)
add    $0x1,%r8d
cmp    %r12d,%ecx
jg     11a8 <merge+0x98>
add    $0x4,%rdx
cmp    %r14d,%r15d
jle    1170 <merge+0x60>
cmp    %r12d,%ecx
jle    11c4 <merge+0xb4>
mov    %r9,%rbx
cmp    %r14d,%r15d
jle    1201 <merge+0xf1>
jmp    1229 <merge+0x119>
mov    %rcx,%r9
mov    %esi,%ecx
mov    %esi,%r8d
cmp    %r12d,%ecx
jg     11ad <merge+0x9d>
movslq %r8d,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    %r9,%rbx
lea    (%r9,%rax,4),%rdi
movslq %ecx,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
sub    %ecx,%r12d
lea    0x4(,%r12,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rax
lea    (%rax,%r12,1),%r8d
add    $0x1,%r8d
cmp    %r14d,%r15d
jg     1229 <merge+0x119>
movslq %r8d,%rax
lea    (%rbx,%rax,4),%rdi
movslq %r15d,%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
mov    %r14d,%eax
sub    %r15d,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
sub    -0x2c(%rbp),%r14d
jl     124f <merge+0x13f>
mov    -0x40(%rbp),%rax
lea    0x0(,%rax,4),%rdi
add    %r13,%rdi
lea    (%rbx,%rax,4),%rsi
lea    0x4(,%r14,4),%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(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
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%14 = load i32, i32* %8
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %16, i8** %9
%17 = alloca i32, i64 %15
store i64 %15, i64* %10
%18 = load i32, i32* %6
store i32 %18, i32* %11
%19 = load i32, i32* %7
%20 = add nsw i32 %19, 1
store i32 %20, i32* %12
%21 = load i32, i32* %6
store i32 %21, i32* %13
br label %22
22: ; preds = %67, %4
%23 = load i32, i32* %11
%24 = load i32, i32* %7
%25 = icmp sle i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %30
26: ; preds = %22
%27 = load i32, i32* %12
%28 = load i32, i32* %8
%29 = icmp sle i32 %27, %28
br label %30
30: ; preds = %26, %22
%31 = phi i1 [ false, %22 ], [ %29, %26 ]
br i1 %31, label %32, label %70
32: ; preds = %30
%33 = load i32*, i32** %5
%34 = load i32, i32* %11
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = load i32*, i32** %5
%39 = load i32, i32* %12
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = icmp sle i32 %37, %42
br i1 %43, label %44, label %55
44: ; preds = %32
%45 = load i32*, i32** %5
%46 = load i32, i32* %11
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = load i32, i32* %13
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %51
store i32 %49, i32* %52
%53 = load i32, i32* %11
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %11
br label %66
55: ; preds = %32
%56 = load i32*, i32** %5
%57 = load i32, i32* %12
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = load i32, i32* %13
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %62
store i32 %60, i32* %63
%64 = load i32, i32* %12
%65 = add nsw i32 %64, 1
store i32 %65, i32* %12
br label %66
66: ; preds = %55, %44
br label %67
67: ; preds = %66
%68 = load i32, i32* %13
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %13
br label %22
70: ; preds = %30
br label %71
71: ; preds = %75, %70
%72 = load i32, i32* %11
%73 = load i32, i32* %7
%74 = icmp sle i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %88
75: ; preds = %71
%76 = load i32*, i32** %5
%77 = load i32, i32* %11
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = load i32, i32* %13
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %82
store i32 %80, i32* %83
%84 = load i32, i32* %13
%85 = add nsw i32 %84, 1
store i32 %85, i32* %13
%86 = load i32, i32* %11
%87 = add nsw i32 %86, 1
store i32 %87, i32* %11
br label %71
88: ; preds = %71
br label %89
89: ; preds = %93, %88
%90 = load i32, i32* %12
%91 = load i32, i32* %8
%92 = icmp sle i32 %90, %91
br i1 %92, label %93, label %106
93: ; preds = %89
%94 = load i32*, i32** %5
%95 = load i32, i32* %12
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = load i32, i32* %13
%100 = sext i32 %99 to i64
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %100
store i32 %98, i32* %101
%102 = load i32, i32* %13
%103 = add nsw i32 %102, 1
store i32 %103, i32* %13
%104 = load i32, i32* %12
%105 = add nsw i32 %104, 1
store i32 %105, i32* %12
br label %89
106: ; preds = %89
%107 = load i32, i32* %6
store i32 %107, i32* %13
br label %108
108: ; preds = %121, %106
%109 = load i32, i32* %13
%110 = load i32, i32* %8
%111 = icmp sle i32 %109, %110
br i1 %111, label %112, label %124
112: ; preds = %108
%113 = load i32, i32* %13
%114 = sext i32 %113 to i64
%115 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %114
%116 = load i32, i32* %115
%117 = load i32*, i32** %5
%118 = load i32, i32* %13
%119 = sext i32 %118 to i64
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %117, i64 %119
store i32 %116, i32* %120
br label %121
121: ; preds = %112
%122 = load i32, i32* %13
%123 = add nsw i32 %122, 1
store i32 %123, i32* %13
br label %108
124: ; preds = %108
%125 = load i8*, i8** %9
ret void
}

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