#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 *calloc(int, int);
int maximum(int *, int);
int /*<<< orphan*/ printArray(int *, int);
void countingSort(int *array, int size) {
  int curr = 0;
  int max = maximum(array, size);
  int *counting_array = calloc(max, sizeof(int));
  for (curr = 0; curr < size; curr++) {
    counting_array[array[curr]]++;
  }
  int num = 0;
  curr = 0;
  while (curr <= size) {
    while (counting_array[num] > 0) {
      array[curr] = num;
      counting_array[num]--;
      curr++;
      if (curr > size) {
        break;
      }
    }
    num++;
  }
  printArray(array, size);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
call   1030 <maximum@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%edi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11a0 <countingSort+0x70>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x10(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    116d <countingSort+0x3d>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jg     121d <countingSort+0xed>
jmp    11bf <countingSort+0x8f>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jle    120f <countingSort+0xdf>
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jle    120a <countingSort+0xda>
jmp    120f <countingSort+0xdf>
jmp    11bf <countingSort+0x8f>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11ae <countingSort+0x7e>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
call   1050 <printArray@plt>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countingSort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
mov    %esi,%r15d
mov    %rdi,%r14
call   1030 <maximum@plt>
mov    %eax,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
test   %r15d,%r15d
jle    11c1 <countingSort+0x91>
mov    %r15d,%edx
lea    -0x1(%rdx),%rsi
mov    %edx,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%rsi
jae    1169 <countingSort+0x39>
xor    %esi,%esi
jmp    119c <countingSort+0x6c>
and    $0xfffffffc,%edx
xor    %esi,%esi
xchg   %ax,%ax
movslq (%r14,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
movslq 0x4(%r14,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
movslq 0x8(%r14,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
movslq 0xc(%r14,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
add    $0x4,%rsi
cmp    %rsi,%rdx
jne    1170 <countingSort+0x40>
test   %rcx,%rcx
je     11c1 <countingSort+0x91>
lea    (%r14,%rsi,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rdx,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jne    11b0 <countingSort+0x80>
test   %r15d,%r15d
js     123a <countingSort+0x10a>
xor    %ecx,%ecx
xor    %r8d,%r8d
jmp    11e6 <countingSort+0xb6>
nopl   (%rax)
add    %edx,%r8d
sub    %edx,%r10d
mov    %r8d,%r9d
mov    %r10d,(%rax,%rcx,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %r15d,%r9d
jg     123a <countingSort+0x10a>
mov    (%rax,%rcx,4),%r10d
movslq %r8d,%rdx
lea    (%rdx,%r10,1),%edi
test   %r10d,%r10d
mov    $0x0,%ebp
cmovs  %r10d,%ebp
sub    %ebp,%edi
cmp    %r15d,%edx
mov    %r15d,%ebx
cmovg  %edx,%ebx
movslq %edi,%rbp
lea    0x1(%rbx),%r9d
sub    %rdx,%rbp
lea    (%r14,%rdx,4),%rdi
mov    %edx,%edx
not    %ebx
add    %rdx,%rbx
xor    %edx,%edx
nop
cmp    %rdx,%rbp
je     11d0 <countingSort+0xa0>
mov    %ecx,(%rdi,%rdx,4)
add    $0x1,%rdx
mov    %edx,%esi
add    %ebx,%esi
jne    1220 <countingSort+0xf0>
sub    %edx,%r10d
mov    %r9d,%r8d
jmp    11d9 <countingSort+0xa9>
mov    %r14,%rdi
mov    %r15d,%esi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1050 <printArray@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @countingSort(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** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
%9 = load i32*, i32** %3
%10 = load i32, i32* %4
%11 = call i32 @maximum(i32* %9, i32 %10)
store i32 %11, i32* %6
%12 = load i32, i32* %6
%13 = call i32* @calloc(i32 %12, i32 4)
store i32* %13, i32** %7
store i32 0, i32* %5
br label %14
14: ; preds = %29, %2
%15 = load i32, i32* %5
%16 = load i32, i32* %4
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %32
18: ; preds = %14
%19 = load i32*, i32** %7
%20 = load i32*, i32** %3
%21 = load i32, i32* %5
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %26
br label %29
29: ; preds = %18
%30 = load i32, i32* %5
%31 = add nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %5
br label %14
32: ; preds = %14
store i32 0, i32* %8
store i32 0, i32* %5
br label %33
33: ; preds = %64, %32
%34 = load i32, i32* %5
%35 = load i32, i32* %4
%36 = icmp sle i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %67
37: ; preds = %33
br label %38
38: ; preds = %63, %37
%39 = load i32*, i32** %7
%40 = load i32, i32* %8
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = icmp sgt i32 %43, 0
br i1 %44, label %45, label %64
45: ; preds = %38
%46 = load i32, i32* %8
%47 = load i32*, i32** %3
%48 = load i32, i32* %5
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %47, i64 %49
store i32 %46, i32* %50
%51 = load i32*, i32** %7
%52 = load i32, i32* %8
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = add nsw i32 %55, -1
store i32 %56, i32* %54
%57 = load i32, i32* %5
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %5
%59 = load i32, i32* %5
%60 = load i32, i32* %4
%61 = icmp sgt i32 %59, %60
br i1 %61, label %62, label %63
62: ; preds = %45
br label %64
63: ; preds = %45
br label %38
64: ; preds = %62, %38
%65 = load i32, i32* %8
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %8
br label %33
67: ; preds = %33
%68 = load i32*, i32** %3
%69 = load i32, i32* %4
%70 = call i32 @printArray(i32* %68, i32 %69)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @countingSort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = tail call i32 @maximum(i32* %0, i32 %1)
%4 = tail call i32* @calloc(i32 %3, i32 4)
%5 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %5, label %6, label %28
6: ; preds = %2
%7 = zext i32 %1 to i64
%8 = add nsw i64 %7, -1
%9 = and i64 %7, 3
%10 = icmp ult i64 %8, 3
br i1 %10, label %13, label %11
11: ; preds = %6
%12 = and i64 %7, 4294967292
br label %30
13: ; preds = %30, %6
%14 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %60, %30 ]
%15 = icmp eq i64 %9, 0
br i1 %15, label %28, label %16
16: ; preds = %13, %16
%17 = phi i64 [ %25, %16 ], [ %14, %13 ]
%18 = phi i64 [ %26, %16 ], [ 0, %13 ]
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %17
%20 = load i32, i32* %19
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = add nsw i32 %23, 1
store i32 %24, i32* %22
%25 = add nuw nsw i64 %17, 1
%26 = add i64 %18, 1
%27 = icmp eq i64 %26, %9
br i1 %27, label %28, label %16
28: ; preds = %13, %16, %2
%29 = icmp slt i32 %1, 0
br i1 %29, label %93, label %63
30: ; preds = %30, %11
%31 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %60, %30 ]
%32 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %61, %30 ]
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %31
%34 = load i32, i32* %33
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %36
%39 = or i64 %31, 1
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = add nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %43
%46 = or i64 %31, 2
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %50
%53 = or i64 %31, 3
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %57
%60 = add nuw nsw i64 %31, 4
%61 = add i64 %32, 4
%62 = icmp eq i64 %61, %12
br i1 %62, label %13, label %30
63: ; preds = %28, %88
%64 = phi i64 [ %91, %88 ], [ 0, %28 ]
%65 = phi i32 [ %90, %88 ], [ 0, %28 ]
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %64
%67 = load i32, i32* %66
%68 = sext i32 %65 to i64
%69 = add i32 %65, %67
%70 = call i32 @llvm.smin.i32(i32 %67, i32 0)
%71 = sub i32 %69, %70
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %65, i32 %1)
%74 = add i32 %73, 1
%75 = trunc i64 %64 to i32
br label %76
76: ; preds = %63, %80
%77 = phi i64 [ %68, %63 ], [ %83, %80 ]
%78 = phi i32 [ %67, %63 ], [ %82, %80 ]
%79 = icmp eq i64 %77, %72
br i1 %79, label %86, label %80
80: ; preds = %76
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %77
store i32 %75, i32* %81
%82 = add nsw i32 %78, -1
%83 = add nsw i64 %77, 1
%84 = trunc i64 %83 to i32
%85 = icmp eq i32 %74, %84
br i1 %85, label %88, label %76
86: ; preds = %76
%87 = trunc i64 %77 to i32
br label %88
88: ; preds = %80, %86
%89 = phi i32 [ %78, %86 ], [ %82, %80 ]
%90 = phi i32 [ %87, %86 ], [ %74, %80 ]
store i32 %89, i32* %66
%91 = add nuw i64 %64, 1
%92 = icmp sgt i32 %90, %1
br i1 %92, label %93, label %63
93: ; preds = %88, %28
%94 = tail call i32 @printArray(i32* %0, i32 %1)
ret void
}