void count_sort(int A[], int B[], int C[], int k, int A_length) {
  int i;
  for (i = 0; i <= k; i++)
    C[i] = 0;
  for (i = 0; i < A_length; i++)
    C[A[i]] += 1;
  for (i = 1; i <= k; i++)
    C[i] = C[i] + C[i - 1];
  for (i = (A_length - 1); i >= 0; i--) {
    B[C[A[i]] - 1] = A[i];
    C[A[i]] -= 1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<count_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    %r8d,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     1147 <count_sort+0x47>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111e <count_sort+0x1e>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    1181 <count_sort+0x81>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    114e <count_sort+0x4e>
movl   $0x1,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     11c8 <count_sort+0xc8>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1188 <count_sort+0x88>
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
jl     122d <count_sort+0x12d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0x24(%rbp),%rdi
movslq (%rsi,%rdi,4),%rsi
mov    (%rcx,%rsi,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
sub    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11d1 <count_sort+0xd1>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<count_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %r8d,%r12d
mov    %ecx,%r13d
mov    %rdx,%rbx
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r15
mov    %ecx,%ebp
test   %ecx,%ecx
js     1142 <count_sort+0x32>
lea    0x4(,%rbp,4),%rdx
mov    %rbx,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
mov    %r12d,%eax
test   %r12d,%r12d
jle    11c1 <count_sort+0xb1>
lea    -0x1(%rax),%rdx
mov    %eax,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%rdx
jae    115d <count_sort+0x4d>
xor    %edx,%edx
jmp    119c <count_sort+0x8c>
mov    %eax,%esi
and    $0xfffffffc,%esi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movslq (%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
movslq 0x4(%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
movslq 0x8(%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
movslq 0xc(%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1170 <count_sort+0x60>
test   %rcx,%rcx
je     11c1 <count_sort+0xb1>
lea    (%r15,%rdx,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rdx,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jne    11b0 <count_sort+0xa0>
test   %r13d,%r13d
jle    123f <count_sort+0x12f>
mov    (%rbx),%ecx
lea    -0x1(%rbp),%rdi
mov    %ebp,%edx
and    $0x3,%edx
mov    $0x1,%esi
cmp    $0x3,%rdi
jb     121d <count_sort+0x10d>
and    $0xfffffffc,%ebp
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    0x4(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rbx,%rsi,4)
add    0x8(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x8(%rbx,%rsi,4)
add    0xc(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0xc(%rbx,%rsi,4)
add    0x10(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x10(%rbx,%rsi,4)
add    $0x4,%rsi
cmp    %rsi,%rbp
jne    11f0 <count_sort+0xe0>
add    $0x1,%rsi
test   %rdx,%rdx
je     123f <count_sort+0x12f>
lea    (%rbx,%rsi,4),%rsi
xor    %edi,%edi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    (%rsi,%rdi,4),%ecx
mov    %ecx,(%rsi,%rdi,4)
add    $0x1,%rdi
cmp    %rdi,%rdx
jne    1230 <count_sort+0x120>
test   %r12d,%r12d
jle    12ac <count_sort+0x19c>
test   $0x1,%al
je     1263 <count_sort+0x153>
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %eax,%ecx
movslq (%r15,%rcx,4),%rdx
movslq (%rbx,%rdx,4),%rsi
mov    %edx,-0x4(%r14,%rsi,4)
movslq (%r15,%rcx,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rcx,4)
cmp    $0x1,%r12d
je     12ac <count_sort+0x19c>
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
nopl   (%rax)
lea    0x1(%rax),%rcx
mov    %ecx,%edx
movslq (%r15,%rdx,4),%rsi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rdi
mov    %esi,-0x4(%r14,%rdi,4)
movslq (%r15,%rdx,4),%rdx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rdx,4)
mov    %eax,%edx
movslq (%r15,%rdx,4),%rsi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rdi
mov    %esi,-0x4(%r14,%rdi,4)
movslq (%r15,%rdx,4),%rdx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rdx,4)
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
cmp    $0x1,%rcx
ja     1270 <count_sort+0x160>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @count_sort(i32* %0, i32* %1, i32* %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32* %1, i32** %7
store i32* %2, i32** %8
store i32 %3, i32* %9
store i32 %4, i32* %10
store i32 0, i32* %11
br label %12
12: ; preds = %21, %5
%13 = load i32, i32* %11
%14 = load i32, i32* %9
%15 = icmp sle i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %24
16: ; preds = %12
%17 = load i32*, i32** %8
%18 = load i32, i32* %11
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %19
store i32 0, i32* %20
br label %21
21: ; preds = %16
%22 = load i32, i32* %11
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %11
br label %12
24: ; preds = %12
store i32 0, i32* %11
br label %25
25: ; preds = %40, %24
%26 = load i32, i32* %11
%27 = load i32, i32* %10
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %43
29: ; preds = %25
%30 = load i32*, i32** %8
%31 = load i32*, i32** %6
%32 = load i32, i32* %11
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %37
br label %40
40: ; preds = %29
%41 = load i32, i32* %11
%42 = add nsw i32 %41, 1
store i32 %42, i32* %11
br label %25
43: ; preds = %25
store i32 1, i32* %11
br label %44
44: ; preds = %65, %43
%45 = load i32, i32* %11
%46 = load i32, i32* %9
%47 = icmp sle i32 %45, %46
br i1 %47, label %48, label %68
48: ; preds = %44
%49 = load i32*, i32** %8
%50 = load i32, i32* %11
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = load i32*, i32** %8
%55 = load i32, i32* %11
%56 = sub nsw i32 %55, 1
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %54, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = add nsw i32 %53, %59
%61 = load i32*, i32** %8
%62 = load i32, i32* %11
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
store i32 %60, i32* %64
br label %65
65: ; preds = %48
%66 = load i32, i32* %11
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %11
br label %44
68: ; preds = %44
%69 = load i32, i32* %10
%70 = sub nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %11
br label %71
71: ; preds = %103, %68
%72 = load i32, i32* %11
%73 = icmp sge i32 %72, 0
br i1 %73, label %74, label %106
74: ; preds = %71
%75 = load i32*, i32** %6
%76 = load i32, i32* %11
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = load i32*, i32** %7
%81 = load i32*, i32** %8
%82 = load i32*, i32** %6
%83 = load i32, i32* %11
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %87
%89 = load i32, i32* %88
%90 = sub nsw i32 %89, 1
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %80, i64 %91
store i32 %79, i32* %92
%93 = load i32*, i32** %8
%94 = load i32*, i32** %6
%95 = load i32, i32* %11
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %93, i64 %99
%101 = load i32, i32* %100
%102 = sub nsw i32 %101, 1
store i32 %102, i32* %100
br label %103
103: ; preds = %74
%104 = load i32, i32* %11
%105 = add nsw i32 %104, -1
store i32 %105, i32* %11
br label %71
106: ; preds = %71
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @count_sort(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32* nocapture %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = icmp slt i32 %3, 0
br i1 %6, label %12, label %7
7: ; preds = %5
%8 = bitcast i32* %2 to i8*
%9 = zext i32 %3 to i64
%10 = shl nuw nsw i64 %9, 2
%11 = add nuw nsw i64 %10, 4
br label %12
12: ; preds = %7, %5
%13 = icmp sgt i32 %4, 0
br i1 %13, label %14, label %36
14: ; preds = %12
%15 = zext i32 %4 to i64
%16 = add nsw i64 %15, -1
%17 = and i64 %15, 3
%18 = icmp ult i64 %16, 3
br i1 %18, label %21, label %19
19: ; preds = %14
%20 = and i64 %15, 4294967292
br label %48
21: ; preds = %48, %14
%22 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %78, %48 ]
%23 = icmp eq i64 %17, 0
br i1 %23, label %36, label %24
24: ; preds = %21, %24
%25 = phi i64 [ %33, %24 ], [ %22, %21 ]
%26 = phi i64 [ %34, %24 ], [ 0, %21 ]
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%28 = load i32, i32* %27
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %30
%33 = add nuw nsw i64 %25, 1
%34 = add i64 %26, 1
%35 = icmp eq i64 %34, %17
br i1 %35, label %36, label %24
36: ; preds = %21, %24, %12
%37 = icmp slt i32 %3, 1
br i1 %37, label %95, label %38
38: ; preds = %36
%39 = add nuw i32 %3, 1
%40 = zext i32 %39 to i64
%41 = load i32, i32* %2
%42 = add nsw i64 %40, -1
%43 = add nsw i64 %40, -2
%44 = and i64 %42, 3
%45 = icmp ult i64 %43, 3
br i1 %45, label %81, label %46
46: ; preds = %38
%47 = and i64 %42, -4
br label %119
48: ; preds = %48, %19
%49 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %78, %48 ]
%50 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %79, %48 ]
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %49
%52 = load i32, i32* %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %54
%57 = or i64 %49, 1
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %61
%64 = or i64 %49, 2
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %68
%71 = or i64 %49, 3
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %75
%78 = add nuw nsw i64 %49, 4
%79 = add i64 %50, 4
%80 = icmp eq i64 %79, %20
br i1 %80, label %21, label %48
81: ; preds = %119, %38
%82 = phi i32 [ %41, %38 ], [ %137, %119 ]
%83 = phi i64 [ 1, %38 ], [ %138, %119 ]
%84 = icmp eq i64 %44, 0
br i1 %84, label %95, label %85
85: ; preds = %81, %85
%86 = phi i32 [ %91, %85 ], [ %82, %81 ]
%87 = phi i64 [ %92, %85 ], [ %83, %81 ]
%88 = phi i64 [ %93, %85 ], [ 0, %81 ]
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %87
%90 = load i32, i32* %89
%91 = add nsw i32 %86, %90
store i32 %91, i32* %89
%92 = add nuw nsw i64 %87, 1
%93 = add i64 %88, 1
%94 = icmp eq i64 %93, %44
br i1 %94, label %95, label %85
95: ; preds = %81, %85, %36
br i1 %13, label %96, label %174
96: ; preds = %95
%97 = zext i32 %4 to i64
%98 = and i64 %97, 1
%99 = icmp eq i64 %98, 0
br i1 %99, label %116, label %100
100: ; preds = %96
%101 = add nsw i64 %97, -1
%102 = and i64 %101, 4294967295
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = sext i32 %104 to i64
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %105
%107 = load i32, i32* %106
%108 = add nsw i32 %107, -1
%109 = sext i32 %108 to i64
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %109
store i32 %104, i32* %110
%111 = load i32, i32* %103
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %112
%114 = load i32, i32* %113
%115 = add nsw i32 %114, -1
store i32 %115, i32* %113
br label %116
116: ; preds = %100, %96
%117 = phi i64 [ %97, %96 ], [ %101, %100 ]
%118 = icmp eq i32 %4, 1
br i1 %118, label %174, label %141
119: ; preds = %119, %46
%120 = phi i32 [ %41, %46 ], [ %137, %119 ]
%121 = phi i64 [ 1, %46 ], [ %138, %119 ]
%122 = phi i64 [ 0, %46 ], [ %139, %119 ]
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %121
%124 = load i32, i32* %123
%125 = add nsw i32 %120, %124
store i32 %125, i32* %123
%126 = add nuw nsw i64 %121, 1
%127 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %126
%128 = load i32, i32* %127
%129 = add nsw i32 %125, %128
store i32 %129, i32* %127
%130 = add nuw nsw i64 %121, 2
%131 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %130
%132 = load i32, i32* %131
%133 = add nsw i32 %129, %132
store i32 %133, i32* %131
%134 = add nuw nsw i64 %121, 3
%135 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %134
%136 = load i32, i32* %135
%137 = add nsw i32 %133, %136
store i32 %137, i32* %135
%138 = add nuw nsw i64 %121, 4
%139 = add i64 %122, 4
%140 = icmp eq i64 %139, %47
br i1 %140, label %81, label %119
141: ; preds = %116, %141
%142 = phi i64 [ %158, %141 ], [ %117, %116 ]
%143 = add nsw i64 %142, -1
%144 = and i64 %143, 4294967295
%145 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %144
%146 = load i32, i32* %145
%147 = sext i32 %146 to i64
%148 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %147
%149 = load i32, i32* %148
%150 = add nsw i32 %149, -1
%151 = sext i32 %150 to i64
%152 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %151
store i32 %146, i32* %152
%153 = load i32, i32* %145
%154 = sext i32 %153 to i64
%155 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %154
%156 = load i32, i32* %155
%157 = add nsw i32 %156, -1
store i32 %157, i32* %155
%158 = add nsw i64 %142, -2
%159 = and i64 %158, 4294967295
%160 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %159
%161 = load i32, i32* %160
%162 = sext i32 %161 to i64
%163 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %162
%164 = load i32, i32* %163
%165 = add nsw i32 %164, -1
%166 = sext i32 %165 to i64
%167 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %166
store i32 %161, i32* %167
%168 = load i32, i32* %160
%169 = sext i32 %168 to i64
%170 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %169
%171 = load i32, i32* %170
%172 = add nsw i32 %171, -1
store i32 %172, i32* %170
%173 = icmp ugt i64 %143, 1
br i1 %173, label %141, label %174
174: ; preds = %116, %141, %95
ret void
}