#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 */
scalar_t__ calloc(size_t, int);
int /*<<< orphan*/ find_minmax(int *, size_t, int *, int *);
int /*<<< orphan*/ free(int *);
scalar_t__ malloc(size_t);
int *counting_sort(int *arr, size_t len) {
  int min, max;
  size_t range;
  find_minmax(arr, len, &min, &max);
  range = max - min + 1;
  int *count = (int *)calloc(range, sizeof(int));
  for (size_t i = 0; i < len; i++) {
    count[arr[i] - min]++;
  }
  for (size_t i = 1; i < range; i++) {
    count[i] += count[i - 1];
  }
  int *res = (int *)malloc(len * sizeof(int));
  for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {
    res[count[arr[i] - min]-- - 1] = arr[i];
  }
  free(count);
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<counting_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
lea    -0x14(%rbp),%rdx
lea    -0x18(%rbp),%rcx
call   1040 <find_minmax@plt>
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
mov    $0x4,%esi
call   1050 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    11cb <counting_sort+0x8b>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
jmp    118e <counting_sort+0x4e>
movq   $0x1,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jae    120f <counting_sort+0xcf>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
sub    $0x1,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
jmp    11d3 <counting_sort+0x93>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
shl    $0x2,%rdi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x44(%rbp)
jl     127e <counting_sort+0x13e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rsi
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x44(%rbp),%rdi
mov    (%rcx,%rdi,4),%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rdi
mov    (%rsi,%rdi,4),%ecx
mov    %ecx,%r8d
add    $0xffffffff,%r8d
mov    %r8d,(%rsi,%rdi,4)
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    122b <counting_sort+0xeb>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rax
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<counting_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x10,%rsp
mov    %rsi,%r15
mov    %rdi,%r14
lea    0x8(%rsp),%rdx
lea    0xc(%rsp),%rcx
call   1040 <find_minmax@plt>
mov    0xc(%rsp),%ebp
sub    0x8(%rsp),%ebp
add    $0x1,%ebp
movslq %ebp,%r12
mov    %r12,%rdi
mov    $0x4,%esi
call   1050 <calloc@plt>
mov    %rax,%rbx
test   %r15,%r15
je     11e0 <counting_sort+0xa0>
cmp    $0x1,%r15
jne    118e <counting_sort+0x4e>
xor    %eax,%eax
jmp    11ca <counting_sort+0x8a>
mov    %r15,%rcx
and    $0xfffffffffffffffe,%rcx
xor    %eax,%eax
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%r14,%rax,4),%rdx
movslq 0x8(%rsp),%rsi
sub    %rsi,%rdx
addl   $0x1,(%rbx,%rdx,4)
movslq 0x4(%r14,%rax,4),%rdx
movslq 0x8(%rsp),%rsi
sub    %rsi,%rdx
addl   $0x1,(%rbx,%rdx,4)
add    $0x2,%rax
cmp    %rax,%rcx
jne    11a0 <counting_sort+0x60>
test   $0x1,%r15b
je     11e0 <counting_sort+0xa0>
movslq (%r14,%rax,4),%rax
movslq 0x8(%rsp),%rcx
sub    %rcx,%rax
addl   $0x1,(%rbx,%rax,4)
cmp    $0x2,%ebp
jb     125f <counting_sort+0x11f>
mov    (%rbx),%eax
lea    -0x1(%r12),%rsi
add    $0xfffffffffffffffe,%r12
mov    %esi,%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    $0x1,%edx
cmp    $0x3,%r12
jb     123d <counting_sort+0xfd>
and    $0xfffffffffffffffc,%rsi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
add    0x4(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x4(%rbx,%rdx,4)
add    0x8(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x8(%rbx,%rdx,4)
add    0xc(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0xc(%rbx,%rdx,4)
add    0x10(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x10(%rbx,%rdx,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1210 <counting_sort+0xd0>
add    $0x1,%rdx
test   %rcx,%rcx
je     125f <counting_sort+0x11f>
lea    (%rbx,%rdx,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    (%rdx,%rsi,4),%eax
mov    %eax,(%rdx,%rsi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jne    1250 <counting_sort+0x110>
lea    0x0(,%r15,4),%rdi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%r12
mov    %r15d,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
js     12fd <counting_sort+0x1bd>
mov    %ecx,%eax
test   $0x1,%r15b
je     12ab <counting_sort+0x16b>
mov    %ecx,%eax
movslq (%r14,%rax,4),%rax
movslq 0x8(%rsp),%rdx
mov    %rax,%rsi
sub    %rdx,%rsi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rdx
lea    -0x1(%rdx),%rdi
mov    %edi,(%rbx,%rsi,4)
mov    %eax,-0x4(%r12,%rdx,4)
add    $0xfffffffe,%r15d
mov    %r15d,%eax
test   %ecx,%ecx
je     12fd <counting_sort+0x1bd>
nop
mov    %eax,%ecx
movslq (%r14,%rcx,4),%rcx
movslq 0x8(%rsp),%rdx
mov    %rcx,%rsi
sub    %rdx,%rsi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rdx
lea    -0x1(%rdx),%rdi
mov    %edi,(%rbx,%rsi,4)
mov    %ecx,-0x4(%r12,%rdx,4)
lea    -0x1(%rax),%ecx
movslq (%r14,%rcx,4),%rcx
movslq 0x8(%rsp),%rdx
mov    %rcx,%rsi
sub    %rdx,%rsi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rdx
lea    -0x1(%rdx),%rdi
mov    %edi,(%rbx,%rsi,4)
mov    %ecx,-0x4(%r12,%rdx,4)
lea    -0x2(%rax),%ecx
cmp    $0x1,%eax
mov    %ecx,%eax
jg     12b0 <counting_sort+0x170>
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r12,%rax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

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