int CountingSort(int *A, int *B, int len) {
  int C[4] = {0};
  int i = 0;
  for (i = 0; i < len; i++) {
    C[A[i]] += 1;
  }
  for (i = 1; i < 4; i++) {
    C[i] = C[i] + C[i - 1];
  }
  for (i = len - 1; i >= 0; i--) {
    B[C[A[i]]] = A[i];
    C[A[i]] -= 1;
  }
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<CountingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
lea    -0x30(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x10,%edx
call   1030 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1172 <CountingSort+0x62>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x30(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x30(%rbp,%rax,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1141 <CountingSort+0x31>
movl   $0x1,-0x34(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x34(%rbp)
jge    11ad <CountingSort+0x9d>
movslq -0x34(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    -0x34(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
add    -0x30(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0x34(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x30(%rbp,%rax,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1179 <CountingSort+0x69>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x34(%rbp)
jl     1208 <CountingSort+0xf8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x34(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
movslq -0x30(%rbp,%rcx,4),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x30(%rbp,%rax,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x30(%rbp,%rax,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11b6 <CountingSort+0xa6>
xor    %eax,%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<CountingSort>:
xorps  %xmm0,%xmm0
movaps %xmm0,-0x18(%rsp)
test   %edx,%edx
jle    121e <CountingSort+0x11e>
mov    %edx,%r11d
lea    -0x1(%r11),%r8
mov    %r11d,%r9d
and    $0x3,%r9d
cmp    $0x3,%r8
jae    1128 <CountingSort+0x28>
xor    %ecx,%ecx
jmp    1170 <CountingSort+0x70>
mov    %r11d,%r10d
and    $0xfffffffc,%r10d
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rdi,%rcx,4),%rax
addl   $0x1,-0x18(%rsp,%rax,4)
movslq 0x4(%rdi,%rcx,4),%rax
addl   $0x1,-0x18(%rsp,%rax,4)
movslq 0x8(%rdi,%rcx,4),%rax
addl   $0x1,-0x18(%rsp,%rax,4)
movslq 0xc(%rdi,%rcx,4),%rax
addl   $0x1,-0x18(%rsp,%rax,4)
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%r10
jne    1140 <CountingSort+0x40>
test   %r9,%r9
je     1192 <CountingSort+0x92>
lea    (%rdi,%rcx,4),%r10
xor    %ecx,%ecx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%r10,%rcx,4),%rax
addl   $0x1,-0x18(%rsp,%rax,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r9
jne    1180 <CountingSort+0x80>
mov    -0x18(%rsp),%eax
add    -0x14(%rsp),%eax
mov    -0x10(%rsp),%ecx
add    %eax,%ecx
add    %ecx,-0xc(%rsp)
mov    %eax,-0x14(%rsp)
mov    %ecx,-0x10(%rsp)
test   %edx,%edx
jle    121e <CountingSort+0x11e>
test   $0x1,%r11b
je     11d2 <CountingSort+0xd2>
add    $0xffffffffffffffff,%r11
mov    %r11d,%eax
movslq (%rdi,%rax,4),%rcx
movslq -0x18(%rsp,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%rsi,%rdx,4)
movslq (%rdi,%rax,4),%rax
addl   $0xffffffff,-0x18(%rsp,%rax,4)
test   %r8,%r8
je     121e <CountingSort+0x11e>
add    $0xfffffffffffffffe,%r11
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    0x1(%r11),%r8
mov    %r8d,%ecx
movslq (%rdi,%rcx,4),%rdx
movslq -0x18(%rsp,%rdx,4),%rax
mov    %edx,(%rsi,%rax,4)
movslq (%rdi,%rcx,4),%rax
addl   $0xffffffff,-0x18(%rsp,%rax,4)
mov    %r11d,%eax
movslq (%rdi,%rax,4),%rcx
movslq -0x18(%rsp,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%rsi,%rdx,4)
movslq (%rdi,%rax,4),%rax
addl   $0xffffffff,-0x18(%rsp,%rax,4)
add    $0xfffffffffffffffe,%r11
cmp    $0x1,%r8
ja     11e0 <CountingSort+0xe0>
xor    %eax,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @CountingSort(i32* %0, i32* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca [4 x i32]
%8 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32* %1, i32** %5
store i32 %2, i32* %6
%9 = bitcast [4 x i32]* %7 to i8*
store i32 0, i32* %8
store i32 0, i32* %8
br label %10
10: ; preds = %24, %3
%11 = load i32, i32* %8
%12 = load i32, i32* %6
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %27
14: ; preds = %10
%15 = load i32*, i32** %4
%16 = load i32, i32* %8
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %7, i64 0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %21
br label %24
24: ; preds = %14
%25 = load i32, i32* %8
%26 = add nsw i32 %25, 1
store i32 %26, i32* %8
br label %10
27: ; preds = %10
store i32 1, i32* %8
br label %28
28: ; preds = %45, %27
%29 = load i32, i32* %8
%30 = icmp slt i32 %29, 4
br i1 %30, label %31, label %48
31: ; preds = %28
%32 = load i32, i32* %8
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %7, i64 0, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = load i32, i32* %8
%37 = sub nsw i32 %36, 1
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %7, i64 0, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = add nsw i32 %35, %40
%42 = load i32, i32* %8
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %7, i64 0, i64 %43
store i32 %41, i32* %44
br label %45
45: ; preds = %31
%46 = load i32, i32* %8
%47 = add nsw i32 %46, 1
store i32 %47, i32* %8
br label %28
48: ; preds = %28
%49 = load i32, i32* %6
%50 = sub nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %8
br label %51
51: ; preds = %80, %48
%52 = load i32, i32* %8
%53 = icmp sge i32 %52, 0
br i1 %53, label %54, label %83
54: ; preds = %51
%55 = load i32*, i32** %4
%56 = load i32, i32* %8
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = load i32*, i32** %5
%61 = load i32*, i32** %4
%62 = load i32, i32* %8
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %7, i64 0, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %69
store i32 %59, i32* %70
%71 = load i32*, i32** %4
%72 = load i32, i32* %8
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %73
%75 = load i32, i32* %74
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %7, i64 0, i64 %76
%78 = load i32, i32* %77
%79 = sub nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %77
br label %80
80: ; preds = %54
%81 = load i32, i32* %8
%82 = add nsw i32 %81, -1
store i32 %82, i32* %8
br label %51
83: ; preds = %51
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @CountingSort(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = alloca [4 x i32]
%5 = bitcast [4 x i32]* %4 to i8*
%6 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %6, label %7, label %130
7: ; preds = %3
%8 = zext i32 %2 to i64
%9 = add nsw i64 %8, -1
%10 = and i64 %8, 3
%11 = icmp ult i64 %9, 3
br i1 %11, label %14, label %12
12: ; preds = %7
%13 = and i64 %8, 4294967292
br label %44
14: ; preds = %44, %7
%15 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %74, %44 ]
%16 = icmp eq i64 %10, 0
br i1 %16, label %29, label %17
17: ; preds = %14, %17
%18 = phi i64 [ %26, %17 ], [ %15, %14 ]
%19 = phi i64 [ %27, %17 ], [ 0, %14 ]
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %18
%21 = load i32, i32* %20
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = add nsw i32 %24, 1
store i32 %25, i32* %23
%26 = add nuw nsw i64 %18, 1
%27 = add i64 %19, 1
%28 = icmp eq i64 %27, %10
br i1 %28, label %29, label %17
29: ; preds = %17, %14
%30 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 1
%31 = load i32, i32* %30
%32 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 0
%33 = load i32, i32* %32
%34 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 2
%35 = load i32, i32* %34
%36 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 3
%37 = load i32, i32* %36
%38 = add nsw i32 %33, %31
%39 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 1
store i32 %38, i32* %39
%40 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 2
%41 = add nsw i32 %38, %35
store i32 %41, i32* %40
%42 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 3
%43 = add nsw i32 %41, %37
store i32 %43, i32* %42
br i1 %6, label %77, label %130
44: ; preds = %44, %12
%45 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %74, %44 ]
%46 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %75, %44 ]
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %45
%48 = load i32, i32* %47
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %50
%53 = or i64 %45, 1
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %57
%60 = or i64 %45, 2
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %64
%67 = or i64 %45, 3
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %70
%72 = load i32, i32* %71
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %71
%74 = add nuw nsw i64 %45, 4
%75 = add i64 %46, 4
%76 = icmp eq i64 %75, %13
br i1 %76, label %14, label %44
77: ; preds = %29
%78 = zext i32 %2 to i64
%79 = and i64 %8, 1
%80 = icmp eq i64 %79, 0
br i1 %80, label %96, label %81
81: ; preds = %77
%82 = add nsw i64 %78, -1
%83 = and i64 %82, 4294967295
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %83
%85 = load i32, i32* %84
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %89
store i32 %85, i32* %90
%91 = load i32, i32* %84
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %92
%94 = load i32, i32* %93
%95 = add nsw i32 %94, -1
store i32 %95, i32* %93
br label %96
96: ; preds = %81, %77
%97 = phi i64 [ %78, %77 ], [ %82, %81 ]
%98 = icmp eq i64 %9, 0
br i1 %98, label %130, label %99
99: ; preds = %96, %99
%100 = phi i64 [ %115, %99 ], [ %97, %96 ]
%101 = add nsw i64 %100, -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 [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %105
%107 = load i32, i32* %106
%108 = sext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %108
store i32 %104, i32* %109
%110 = load i32, i32* %103
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %111
%113 = load i32, i32* %112
%114 = add nsw i32 %113, -1
store i32 %114, i32* %112
%115 = add nsw i64 %100, -2
%116 = and i64 %115, 4294967295
%117 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %116
%118 = load i32, i32* %117
%119 = sext i32 %118 to i64
%120 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %119
%121 = load i32, i32* %120
%122 = sext i32 %121 to i64
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %122
store i32 %118, i32* %123
%124 = load i32, i32* %117
%125 = sext i32 %124 to i64
%126 = getelementptr inbounds [4 x i32], [4 x i32]* %4, i64 0, i64 %125
%127 = load i32, i32* %126
%128 = add nsw i32 %127, -1
store i32 %128, i32* %126
%129 = icmp ugt i64 %101, 1
br i1 %129, label %99, label %130
130: ; preds = %96, %99, %3, %29
ret i32 0
}