void COUNTSORT(int A[], int B[], int k, int array_size) {
  int C[1000];
  for (int i = 0; i <= k; i++)
    C[i] = 0;
  for (int j = 0; j <= array_size - 1; j++)
    C[A[j]]++;
  for (int i = 1; i <= k; i++)
    C[i] = C[i] + C[i - 1];
  for (int j = array_size - 1; j >= 0; j--) {
    B[C[A[j]] - 1] = A[j];
    C[A[j]]--;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<COUNTSORT>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0xf50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0xfc4(%rbp)
mov    -0xfc4(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1158 <COUNTSORT+0x58>
movslq -0xfc4(%rbp),%rax
movl   $0x0,-0xfc0(%rbp,%rax,4)
mov    -0xfc4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xfc4(%rbp)
jmp    1123 <COUNTSORT+0x23>
movl   $0x0,-0xfc8(%rbp)
mov    -0xfc8(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jg     11aa <COUNTSORT+0xaa>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xfc8(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0xfc0(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0xfc0(%rbp,%rax,4)
mov    -0xfc8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xfc8(%rbp)
jmp    1162 <COUNTSORT+0x62>
movl   $0x1,-0xfcc(%rbp)
mov    -0xfcc(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     1205 <COUNTSORT+0x105>
movslq -0xfcc(%rbp),%rax
mov    -0xfc0(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    -0xfcc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
add    -0xfc0(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0xfcc(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0xfc0(%rbp,%rax,4)
mov    -0xfcc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xfcc(%rbp)
jmp    11b4 <COUNTSORT+0xb4>
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xfd0(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xfd0(%rbp)
jl     1283 <COUNTSORT+0x183>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xfd0(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0xfd0(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
mov    -0xfc0(%rbp,%rcx,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xfd0(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0xfc0(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0xfc0(%rbp,%rax,4)
mov    -0xfd0(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0xfd0(%rbp)
jmp    1211 <COUNTSORT+0x111>
add    $0xf50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<COUNTSORT>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0xfa0,%rsp
mov    %ecx,%r15d
mov    %edx,%r12d
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbx
mov    %edx,%ebp
test   %edx,%edx
js     1143 <COUNTSORT+0x33>
lea    0x4(,%rbp,4),%rdx
mov    %rsp,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
mov    %r15d,%eax
test   %r15d,%r15d
jle    11c1 <COUNTSORT+0xb1>
lea    -0x1(%rax),%rdx
mov    %eax,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%rdx
jae    115e <COUNTSORT+0x4e>
xor    %edx,%edx
jmp    119c <COUNTSORT+0x8c>
mov    %eax,%esi
and    $0xfffffffc,%esi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movslq (%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
movslq 0x4(%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
movslq 0x8(%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
movslq 0xc(%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1170 <COUNTSORT+0x60>
test   %rcx,%rcx
je     11c1 <COUNTSORT+0xb1>
lea    (%rbx,%rdx,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rdx,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jne    11b0 <COUNTSORT+0xa0>
test   %r12d,%r12d
jle    123f <COUNTSORT+0x12f>
mov    (%rsp),%ecx
lea    -0x1(%rbp),%rdi
mov    %ebp,%edx
and    $0x3,%edx
mov    $0x1,%esi
cmp    $0x3,%rdi
jb     121d <COUNTSORT+0x10d>
and    $0xfffffffc,%ebp
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    0x4(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rsp,%rsi,4)
add    0x8(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x8(%rsp,%rsi,4)
add    0xc(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0xc(%rsp,%rsi,4)
add    0x10(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x10(%rsp,%rsi,4)
add    $0x4,%rsi
cmp    %rsi,%rbp
jne    11f0 <COUNTSORT+0xe0>
add    $0x1,%rsi
test   %rdx,%rdx
je     123f <COUNTSORT+0x12f>
lea    (%rsp,%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 <COUNTSORT+0x120>
test   %r15d,%r15d
jle    12ac <COUNTSORT+0x19c>
test   $0x1,%al
je     1263 <COUNTSORT+0x153>
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %eax,%ecx
movslq (%rbx,%rcx,4),%rdx
movslq (%rsp,%rdx,4),%rsi
mov    %edx,-0x4(%r14,%rsi,4)
movslq (%rbx,%rcx,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rsp,%rcx,4)
cmp    $0x1,%r15d
je     12ac <COUNTSORT+0x19c>
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
nopl   (%rax)
lea    0x1(%rax),%rcx
mov    %ecx,%edx
movslq (%rbx,%rdx,4),%rsi
movslq (%rsp,%rsi,4),%rdi
mov    %esi,-0x4(%r14,%rdi,4)
movslq (%rbx,%rdx,4),%rdx
addl   $0xffffffff,(%rsp,%rdx,4)
mov    %eax,%edx
movslq (%rbx,%rdx,4),%rsi
movslq (%rsp,%rsi,4),%rdi
mov    %esi,-0x4(%r14,%rdi,4)
movslq (%rbx,%rdx,4),%rdx
addl   $0xffffffff,(%rsp,%rdx,4)
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
cmp    $0x1,%rcx
ja     1270 <COUNTSORT+0x160>
add    $0xfa0,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @COUNTSORT(i32* %0, i32* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca [1000 x i32]
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32* %1, i32** %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %10
br label %14
14: ; preds = %22, %4
%15 = load i32, i32* %10
%16 = load i32, i32* %7
%17 = icmp sle i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %25
18: ; preds = %14
%19 = load i32, i32* %10
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %9, i64 0, i64 %20
store i32 0, i32* %21
br label %22
22: ; preds = %18
%23 = load i32, i32* %10
%24 = add nsw i32 %23, 1
store i32 %24, i32* %10
br label %14
25: ; preds = %14
store i32 0, i32* %11
br label %26
26: ; preds = %41, %25
%27 = load i32, i32* %11
%28 = load i32, i32* %8
%29 = sub nsw i32 %28, 1
%30 = icmp sle i32 %27, %29
br i1 %30, label %31, label %44
31: ; preds = %26
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32, i32* %11
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %9, i64 0, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %38
br label %41
41: ; preds = %31
%42 = load i32, i32* %11
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %11
br label %26
44: ; preds = %26
store i32 1, i32* %12
br label %45
45: ; preds = %63, %44
%46 = load i32, i32* %12
%47 = load i32, i32* %7
%48 = icmp sle i32 %46, %47
br i1 %48, label %49, label %66
49: ; preds = %45
%50 = load i32, i32* %12
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %9, i64 0, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = load i32, i32* %12
%55 = sub nsw i32 %54, 1
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %9, i64 0, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = add nsw i32 %53, %58
%60 = load i32, i32* %12
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %9, i64 0, i64 %61
store i32 %59, i32* %62
br label %63
63: ; preds = %49
%64 = load i32, i32* %12
%65 = add nsw i32 %64, 1
store i32 %65, i32* %12
br label %45
66: ; preds = %45
%67 = load i32, i32* %8
%68 = sub nsw i32 %67, 1
store i32 %68, i32* %13
br label %69
69: ; preds = %99, %66
%70 = load i32, i32* %13
%71 = icmp sge i32 %70, 0
br i1 %71, label %72, label %102
72: ; preds = %69
%73 = load i32*, i32** %5
%74 = load i32, i32* %13
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %73, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
%78 = load i32*, i32** %6
%79 = load i32*, i32** %5
%80 = load i32, i32* %13
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %9, i64 0, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = sub nsw i32 %86, 1
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 %88
store i32 %77, i32* %89
%90 = load i32*, i32** %5
%91 = load i32, i32* %13
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %90, i64 %92
%94 = load i32, i32* %93
%95 = sext i32 %94 to i64
%96 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %9, i64 0, i64 %95
%97 = load i32, i32* %96
%98 = add nsw i32 %97, -1
store i32 %98, i32* %96
br label %99
99: ; preds = %72
%100 = load i32, i32* %13
%101 = add nsw i32 %100, -1
store i32 %101, i32* %13
br label %69
102: ; preds = %69
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @COUNTSORT(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca [1000 x i32]
%6 = bitcast [1000 x i32]* %5 to i8*
%7 = icmp slt i32 %2, 0
br i1 %7, label %12, label %8
8: ; preds = %4
%9 = zext i32 %2 to i64
%10 = shl nuw nsw i64 %9, 2
%11 = add nuw nsw i64 %10, 4
br label %12
12: ; preds = %8, %4
%13 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %13, label %14, label %36
14: ; preds = %12
%15 = zext i32 %3 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 %49
21: ; preds = %49, %14
%22 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %79, %49 ]
%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 [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, 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 %2, 1
br i1 %37, label %96, label %38
38: ; preds = %36
%39 = add nuw i32 %2, 1
%40 = zext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 0
%42 = load i32, i32* %41
%43 = add nsw i64 %40, -1
%44 = add nsw i64 %40, -2
%45 = and i64 %43, 3
%46 = icmp ult i64 %44, 3
br i1 %46, label %82, label %47
47: ; preds = %38
%48 = and i64 %43, -4
br label %120
49: ; preds = %49, %19
%50 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %79, %49 ]
%51 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %80, %49 ]
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %50
%53 = load i32, i32* %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = add nsw i32 %56, 1
store i32 %57, i32* %55
%58 = or i64 %50, 1
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %62
%65 = or i64 %50, 2
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = add nsw i32 %70, 1
store i32 %71, i32* %69
%72 = or i64 %50, 3
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %72
%74 = load i32, i32* %73
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
%78 = add nsw i32 %77, 1
store i32 %78, i32* %76
%79 = add nuw nsw i64 %50, 4
%80 = add i64 %51, 4
%81 = icmp eq i64 %80, %20
br i1 %81, label %21, label %49
82: ; preds = %120, %38
%83 = phi i32 [ %42, %38 ], [ %138, %120 ]
%84 = phi i64 [ 1, %38 ], [ %139, %120 ]
%85 = icmp eq i64 %45, 0
br i1 %85, label %96, label %86
86: ; preds = %82, %86
%87 = phi i32 [ %92, %86 ], [ %83, %82 ]
%88 = phi i64 [ %93, %86 ], [ %84, %82 ]
%89 = phi i64 [ %94, %86 ], [ 0, %82 ]
%90 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %88
%91 = load i32, i32* %90
%92 = add nsw i32 %87, %91
store i32 %92, i32* %90
%93 = add nuw nsw i64 %88, 1
%94 = add i64 %89, 1
%95 = icmp eq i64 %94, %45
br i1 %95, label %96, label %86
96: ; preds = %82, %86, %36
br i1 %13, label %97, label %142
97: ; preds = %96
%98 = zext i32 %3 to i64
%99 = and i64 %98, 1
%100 = icmp eq i64 %99, 0
br i1 %100, label %117, label %101
101: ; preds = %97
%102 = add nsw i64 %98, -1
%103 = and i64 %102, 4294967295
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %103
%105 = load i32, i32* %104
%106 = sext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %106
%108 = load i32, i32* %107
%109 = add nsw i32 %108, -1
%110 = sext i32 %109 to i64
%111 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %110
store i32 %105, i32* %111
%112 = load i32, i32* %104
%113 = sext i32 %112 to i64
%114 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %113
%115 = load i32, i32* %114
%116 = add nsw i32 %115, -1
store i32 %116, i32* %114
br label %117
117: ; preds = %101, %97
%118 = phi i64 [ %98, %97 ], [ %102, %101 ]
%119 = icmp eq i32 %3, 1
br i1 %119, label %142, label %143
120: ; preds = %120, %47
%121 = phi i32 [ %42, %47 ], [ %138, %120 ]
%122 = phi i64 [ 1, %47 ], [ %139, %120 ]
%123 = phi i64 [ 0, %47 ], [ %140, %120 ]
%124 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %122
%125 = load i32, i32* %124
%126 = add nsw i32 %121, %125
store i32 %126, i32* %124
%127 = add nuw nsw i64 %122, 1
%128 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %127
%129 = load i32, i32* %128
%130 = add nsw i32 %126, %129
store i32 %130, i32* %128
%131 = add nuw nsw i64 %122, 2
%132 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %131
%133 = load i32, i32* %132
%134 = add nsw i32 %130, %133
store i32 %134, i32* %132
%135 = add nuw nsw i64 %122, 3
%136 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %135
%137 = load i32, i32* %136
%138 = add nsw i32 %134, %137
store i32 %138, i32* %136
%139 = add nuw nsw i64 %122, 4
%140 = add i64 %123, 4
%141 = icmp eq i64 %140, %48
br i1 %141, label %82, label %120
142: ; preds = %117, %143, %96
ret void
143: ; preds = %117, %143
%144 = phi i64 [ %160, %143 ], [ %118, %117 ]
%145 = add nsw i64 %144, -1
%146 = and i64 %145, 4294967295
%147 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %146
%148 = load i32, i32* %147
%149 = sext i32 %148 to i64
%150 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %149
%151 = load i32, i32* %150
%152 = add nsw i32 %151, -1
%153 = sext i32 %152 to i64
%154 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %153
store i32 %148, i32* %154
%155 = load i32, i32* %147
%156 = sext i32 %155 to i64
%157 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %156
%158 = load i32, i32* %157
%159 = add nsw i32 %158, -1
store i32 %159, i32* %157
%160 = add nsw i64 %144, -2
%161 = and i64 %160, 4294967295
%162 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %161
%163 = load i32, i32* %162
%164 = sext i32 %163 to i64
%165 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %164
%166 = load i32, i32* %165
%167 = add nsw i32 %166, -1
%168 = sext i32 %167 to i64
%169 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %168
store i32 %163, i32* %169
%170 = load i32, i32* %162
%171 = sext i32 %170 to i64
%172 = getelementptr inbounds [1000 x i32], [1000 x i32]* %5, i64 0, i64 %171
%173 = load i32, i32* %172
%174 = add nsw i32 %173, -1
store i32 %174, i32* %172
%175 = icmp ugt i64 %145, 1
br i1 %175, label %143, label %142
}