#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 /*<<< orphan*/ free(int *);
void countingSort(int *ar, int n, int k) {
  int i, idx = 0;
  int *B = calloc(k, sizeof(int));
  for (i = 0; i < n; i++) {
    B[ar[i]]++;
  }
  for (i = 0; i < k; i++) {
    while (B[i]-- > 0) {
      ar[idx++] = i;
    }
  }
  free(B);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%edi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1184 <countingSort+0x64>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1151 <countingSort+0x31>
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11e8 <countingSort+0xc8>
jmp    119c <countingSort+0x7c>
mov    -0x20(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,(%rcx,%rdx,4)
cmp    $0x0,%eax
jle    11d5 <countingSort+0xb5>
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    119c <countingSort+0x7c>
jmp    11da <countingSort+0xba>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    118b <countingSort+0x6b>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countingSort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
mov    %edx,%r14d
mov    %esi,%ebp
mov    %rdi,%r15
mov    %edx,%edi
mov    $0x4,%esi
call   1040 <calloc@plt>
test   %ebp,%ebp
jle    11b1 <countingSort+0x91>
mov    %ebp,%edx
lea    -0x1(%rdx),%rsi
mov    %edx,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%rsi
jae    1155 <countingSort+0x35>
xor    %esi,%esi
jmp    118c <countingSort+0x6c>
and    $0xfffffffc,%edx
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%r15,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
movslq 0x4(%r15,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
movslq 0x8(%r15,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
movslq 0xc(%r15,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rax,%rdi,4)
add    $0x4,%rsi
cmp    %rsi,%rdx
jne    1160 <countingSort+0x40>
test   %rcx,%rcx
je     11b1 <countingSort+0x91>
lea    (%r15,%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    11a0 <countingSort+0x80>
test   %r14d,%r14d
jle    12d2 <countingSort+0x1b2>
mov    %r14d,%r10d
lea    0x70(%r15),%r8
lea    0x10(%r15),%r9
xor    %edi,%edi
xor    %ebp,%ebp
jmp    11e5 <countingSort+0xc5>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,(%rax,%rdi,4)
add    $0x1,%rdi
cmp    %r10,%rdi
je     12d2 <countingSort+0x1b2>
mov    (%rax,%rdi,4),%ecx
lea    -0x1(%rcx),%edx
test   %ecx,%ecx
jle    11d5 <countingSort+0xb5>
movslq %ebp,%rbp
cmp    $0x7,%edx
jb     12b3 <countingSort+0x193>
mov    %edx,%r11d
add    $0x1,%r11
mov    %r11,%r14
and    $0xfffffffffffffff8,%r14
movd   %edi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm0
lea    -0x8(%r14),%rsi
mov    %rsi,%rcx
shr    $0x3,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %ecx,%r12d
and    $0x3,%r12d
cmp    $0x18,%rsi
jae    1232 <countingSort+0x112>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1279 <countingSort+0x159>
and    $0xfffffffffffffffc,%rcx
lea    (%r8,%rbp,4),%rsi
xor    %ebx,%ebx
nopl   0x0(%rax)
movdqu %xmm0,-0x70(%rsi,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x60(%rsi,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x50(%rsi,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x40(%rsi,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x30(%rsi,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x20(%rsi,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x10(%rsi,%rbx,4)
movdqu %xmm0,(%rsi,%rbx,4)
add    $0x20,%rbx
add    $0xfffffffffffffffc,%rcx
jne    1240 <countingSort+0x120>
test   %r12,%r12
je     12a4 <countingSort+0x184>
add    %rbp,%rbx
lea    (%r9,%rbx,4),%rcx
shl    $0x5,%r12
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu %xmm0,-0x10(%rcx,%rsi,1)
movdqu %xmm0,(%rcx,%rsi,1)
add    $0x20,%rsi
cmp    %rsi,%r12
jne    1290 <countingSort+0x170>
add    %r14,%rbp
cmp    %r14,%r11
je     11d0 <countingSort+0xb0>
sub    %r14d,%edx
add    $0x1,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,(%r15,%rbp,4)
add    $0x1,%rbp
add    $0xffffffff,%edx
jne    12c0 <countingSort+0x1a0>
jmp    11d0 <countingSort+0xb0>
mov    %rax,%rdi
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

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

LLVM IR (-O2):
define void @countingSort(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = tail call i32* @calloc(i32 %2, i32 4)
%5 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %5, label %6, label %28
6: ; preds = %3
%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 %32
13: ; preds = %32, %6
%14 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %62, %32 ]
%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, %3
%29 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %29, label %30, label %157
30: ; preds = %28
%31 = zext i32 %2 to i64
br label %65
32: ; preds = %32, %11
%33 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %62, %32 ]
%34 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %63, %32 ]
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %33
%36 = load i32, i32* %35
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %38
%41 = or i64 %33, 1
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = add nsw i32 %46, 1
store i32 %47, i32* %45
%48 = or i64 %33, 2
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %48
%50 = load i32, i32* %49
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %52
%55 = or i64 %33, 3
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %59
%62 = add nuw nsw i64 %33, 4
%63 = add i64 %34, 4
%64 = icmp eq i64 %63, %12
br i1 %64, label %13, label %32
65: ; preds = %30, %152
%66 = phi i64 [ 0, %30 ], [ %155, %152 ]
%67 = phi i32 [ 0, %30 ], [ %154, %152 ]
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %66
%69 = load i32, i32* %68
%70 = add i32 %69, -1
%71 = icmp sgt i32 %69, 0
br i1 %71, label %72, label %152
72: ; preds = %65
%73 = sext i32 %67 to i64
%74 = trunc i64 %66 to i32
%75 = zext i32 %70 to i64
%76 = add nuw nsw i64 %75, 1
%77 = icmp ult i32 %70, 7
br i1 %77, label %139, label %78
78: ; preds = %72
%79 = and i64 %76, 8589934584
%80 = add nsw i64 %79, %73
%81 = trunc i64 %79 to i32
%82 = sub i32 %70, %81
%83 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %74, i64 0
%84 = shufflevector <4 x i32> %83, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%85 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %74, i64 0
%86 = shufflevector <4 x i32> %85, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%87 = add nsw i64 %79, -8
%88 = lshr exact i64 %87, 3
%89 = add nuw nsw i64 %88, 1
%90 = and i64 %89, 3
%91 = icmp ult i64 %87, 24
br i1 %91, label %123, label %92
92: ; preds = %78
%93 = and i64 %89, 4611686018427387900
br label %94
94: ; preds = %94, %92
%95 = phi i64 [ 0, %92 ], [ %120, %94 ]
%96 = phi i64 [ 0, %92 ], [ %121, %94 ]
%97 = add i64 %95, %73
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %97
%99 = bitcast i32* %98 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %84, <4 x i32>* %99
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %98, i64 4
%101 = bitcast i32* %100 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %86, <4 x i32>* %101
%102 = or i64 %95, 8
%103 = add i64 %102, %73
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %103
%105 = bitcast i32* %104 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %84, <4 x i32>* %105
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 4
%107 = bitcast i32* %106 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %86, <4 x i32>* %107
%108 = or i64 %95, 16
%109 = add i64 %108, %73
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %109
%111 = bitcast i32* %110 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %84, <4 x i32>* %111
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 4
%113 = bitcast i32* %112 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %86, <4 x i32>* %113
%114 = or i64 %95, 24
%115 = add i64 %114, %73
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %115
%117 = bitcast i32* %116 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %84, <4 x i32>* %117
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %116, i64 4
%119 = bitcast i32* %118 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %86, <4 x i32>* %119
%120 = add nuw i64 %95, 32
%121 = add i64 %96, 4
%122 = icmp eq i64 %121, %93
br i1 %122, label %123, label %94
123: ; preds = %94, %78
%124 = phi i64 [ 0, %78 ], [ %120, %94 ]
%125 = icmp eq i64 %90, 0
br i1 %125, label %137, label %126
126: ; preds = %123, %126
%127 = phi i64 [ %134, %126 ], [ %124, %123 ]
%128 = phi i64 [ %135, %126 ], [ 0, %123 ]
%129 = add i64 %127, %73
%130 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %129
%131 = bitcast i32* %130 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %84, <4 x i32>* %131
%132 = getelementptr inbounds i32, i32* %130, i64 4
%133 = bitcast i32* %132 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %86, <4 x i32>* %133
%134 = add nuw i64 %127, 8
%135 = add i64 %128, 1
%136 = icmp eq i64 %135, %90
br i1 %136, label %137, label %126
137: ; preds = %126, %123
%138 = icmp eq i64 %76, %79
br i1 %138, label %149, label %139
139: ; preds = %72, %137
%140 = phi i64 [ %73, %72 ], [ %80, %137 ]
%141 = phi i32 [ %70, %72 ], [ %82, %137 ]
br label %142
142: ; preds = %139, %142
%143 = phi i64 [ %145, %142 ], [ %140, %139 ]
%144 = phi i32 [ %147, %142 ], [ %141, %139 ]
%145 = add nsw i64 %143, 1
%146 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %143
store i32 %74, i32* %146
%147 = add nsw i32 %144, -1
%148 = icmp eq i32 %144, 0
br i1 %148, label %149, label %142
149: ; preds = %142, %137
%150 = phi i64 [ %80, %137 ], [ %145, %142 ]
%151 = trunc i64 %150 to i32
br label %152
152: ; preds = %149, %65
%153 = phi i32 [ %70, %65 ], [ -1, %149 ]
%154 = phi i32 [ %67, %65 ], [ %151, %149 ]
store i32 %153, i32* %68
%155 = add nuw nsw i64 %66, 1
%156 = icmp eq i64 %155, %31
br i1 %156, label %157, label %65
157: ; preds = %152, %28
%158 = tail call i32 @free(i32* %4)
ret void
}