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


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)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x40(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    116d <countingSort+0x6d>
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1144 <countingSort+0x44>
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11b3 <countingSort+0xb3>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1174 <countingSort+0x74>
movl   $0x1,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11f2 <countingSort+0xf2>
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x34(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11ba <countingSort+0xba>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x38(%rbp)
jl     125f <countingSort+0x15f>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x38(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%esi
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x8(%rbp),%rdx
movslq -0x38(%rbp),%rdi
movslq (%rdx,%rdi,4),%rdx
mov    (%rax,%rdx,4),%edx
sub    $0x1,%edx
movslq %edx,%rdx
mov    %esi,(%rcx,%rdx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x38(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
sub    $0x1,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x38(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    11fb <countingSort+0xfb>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    %rcx,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %ecx,%r12d
mov    %edx,%r13d
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r15
mov    %ecx,%r10d
mov    %rsp,%rbx
lea    0xf(,%r10,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%rbx
mov    %rbx,%rsp
test   %ecx,%ecx
jle    1160 <countingSort+0x50>
lea    0x0(,%r10,4),%rdx
mov    %rbx,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %r10,-0x30(%rbp)
call   1030 <memset@plt>
mov    -0x30(%rbp),%r10
mov    %r13d,%eax
test   %r13d,%r13d
jle    11e1 <countingSort+0xd1>
lea    -0x1(%rax),%rdx
mov    %eax,%r9d
and    $0x3,%r9d
cmp    $0x3,%rdx
jae    117d <countingSort+0x6d>
xor    %edx,%edx
jmp    11bc <countingSort+0xac>
mov    %eax,%esi
and    $0xfffffffc,%esi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movslq (%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
movslq 0x4(%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
movslq 0x8(%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
movslq 0xc(%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1190 <countingSort+0x80>
test   %r9,%r9
je     11e1 <countingSort+0xd1>
lea    (%r15,%rdx,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rdx,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%r9
jne    11d0 <countingSort+0xc0>
cmp    $0x2,%r12d
jl     125f <countingSort+0x14f>
mov    (%rbx),%ecx
lea    -0x1(%r10),%rdi
add    $0xfffffffffffffffe,%r10
mov    %edi,%edx
and    $0x3,%edx
mov    $0x1,%esi
cmp    $0x3,%r10
jb     123d <countingSort+0x12d>
and    $0xfffffffffffffffc,%rdi
xor    %esi,%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    0x4(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rbx,%rsi,4)
add    0x8(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x8(%rbx,%rsi,4)
add    0xc(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0xc(%rbx,%rsi,4)
add    0x10(%rbx,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x10(%rbx,%rsi,4)
add    $0x4,%rsi
cmp    %rsi,%rdi
jne    1210 <countingSort+0x100>
add    $0x1,%rsi
test   %rdx,%rdx
je     125f <countingSort+0x14f>
lea    (%rbx,%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    1250 <countingSort+0x140>
test   %r13d,%r13d
jle    12cc <countingSort+0x1bc>
test   $0x1,%al
je     1283 <countingSort+0x173>
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %eax,%ecx
movslq (%r15,%rcx,4),%rdx
movslq (%rbx,%rdx,4),%rsi
mov    %edx,-0x4(%r14,%rsi,4)
movslq (%r15,%rcx,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rcx,4)
cmp    $0x1,%r13d
je     12cc <countingSort+0x1bc>
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
nopl   (%rax)
lea    0x1(%rax),%rcx
mov    %ecx,%edx
movslq (%r15,%rdx,4),%rsi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rdi
mov    %esi,-0x4(%r14,%rdi,4)
movslq (%r15,%rdx,4),%rdx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rdx,4)
mov    %eax,%edx
movslq (%r15,%rdx,4),%rsi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rdi
mov    %esi,-0x4(%r14,%rdi,4)
movslq (%r15,%rdx,4),%rdx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rdx,4)
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
cmp    $0x1,%rcx
ja     1290 <countingSort+0x180>
mov    %r14,%rax
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32* @countingSort(i32* %0, i32* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i64
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32* %1, i32** %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%15 = load i32, i32* %8
%16 = zext i32 %15 to i64
%17 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %17, i8** %9
%18 = alloca i32, i64 %16
store i64 %16, i64* %10
store i32 0, i32* %11
br label %19
19: ; preds = %27, %4
%20 = load i32, i32* %11
%21 = load i32, i32* %8
%22 = icmp slt i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %30
23: ; preds = %19
%24 = load i32, i32* %11
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %25
store i32 0, i32* %26
br label %27
27: ; preds = %23
%28 = load i32, i32* %11
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %11
br label %19
30: ; preds = %19
store i32 0, i32* %12
br label %31
31: ; preds = %52, %30
%32 = load i32, i32* %12
%33 = load i32, i32* %7
%34 = icmp slt i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %55
35: ; preds = %31
%36 = load i32*, i32** %5
%37 = load i32, i32* %12
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = add nsw i32 %43, 1
%45 = load i32*, i32** %5
%46 = load i32, i32* %12
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %50
store i32 %44, i32* %51
br label %52
52: ; preds = %35
%53 = load i32, i32* %12
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %12
br label %31
55: ; preds = %31
store i32 1, i32* %13
br label %56
56: ; preds = %74, %55
%57 = load i32, i32* %13
%58 = load i32, i32* %8
%59 = icmp slt i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %77
60: ; preds = %56
%61 = load i32, i32* %13
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = load i32, i32* %13
%66 = sub nsw i32 %65, 1
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = add nsw i32 %64, %69
%71 = load i32, i32* %13
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %72
store i32 %70, i32* %73
br label %74
74: ; preds = %60
%75 = load i32, i32* %13
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %13
br label %56
77: ; preds = %56
%78 = load i32, i32* %7
%79 = sub nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %14
br label %80
80: ; preds = %117, %77
%81 = load i32, i32* %14
%82 = icmp sge i32 %81, 0
br i1 %82, label %83, label %120
83: ; preds = %80
%84 = load i32*, i32** %5
%85 = load i32, i32* %14
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %84, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = load i32*, i32** %6
%90 = load i32*, i32** %5
%91 = load i32, i32* %14
%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 i32, i32* %18, i64 %95
%97 = load i32, i32* %96
%98 = sub nsw i32 %97, 1
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %89, i64 %99
store i32 %88, i32* %100
%101 = load i32*, i32** %5
%102 = load i32, i32* %14
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %101, i64 %103
%105 = load i32, i32* %104
%106 = sext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %106
%108 = load i32, i32* %107
%109 = sub nsw i32 %108, 1
%110 = load i32*, i32** %5
%111 = load i32, i32* %14
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 %112
%114 = load i32, i32* %113
%115 = sext i32 %114 to i64
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %115
store i32 %109, i32* %116
br label %117
117: ; preds = %83
%118 = load i32, i32* %14
%119 = add nsw i32 %118, -1
store i32 %119, i32* %14
br label %80
120: ; preds = %80
%121 = load i32*, i32** %6
%122 = load i8*, i8** %9
ret i32* %121
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @countingSort(i32* nocapture %0, i32* returned writeonly %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = zext i32 %3 to i64
%6 = alloca i32, i64 %5
%7 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %7, label %8, label %11
8: ; preds = %4
%9 = bitcast i32* %6 to i8*
%10 = shl nuw nsw i64 %5, 2
br label %11
11: ; preds = %8, %4
%12 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %12, label %13, label %35
13: ; preds = %11
%14 = zext i32 %2 to i64
%15 = add nsw i64 %14, -1
%16 = and i64 %14, 3
%17 = icmp ult i64 %15, 3
br i1 %17, label %20, label %18
18: ; preds = %13
%19 = and i64 %14, 4294967292
br label %45
20: ; preds = %45, %13
%21 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %75, %45 ]
%22 = icmp eq i64 %16, 0
br i1 %22, label %35, label %23
23: ; preds = %20, %23
%24 = phi i64 [ %32, %23 ], [ %21, %20 ]
%25 = phi i64 [ %33, %23 ], [ 0, %20 ]
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %24
%27 = load i32, i32* %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = add nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %29
%32 = add nuw nsw i64 %24, 1
%33 = add i64 %25, 1
%34 = icmp eq i64 %33, %16
br i1 %34, label %35, label %23
35: ; preds = %20, %23, %11
%36 = icmp sgt i32 %3, 1
br i1 %36, label %37, label %92
37: ; preds = %35
%38 = load i32, i32* %6
%39 = add nsw i64 %5, -1
%40 = add nsw i64 %5, -2
%41 = and i64 %39, 3
%42 = icmp ult i64 %40, 3
br i1 %42, label %78, label %43
43: ; preds = %37
%44 = and i64 %39, -4
br label %116
45: ; preds = %45, %18
%46 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %75, %45 ]
%47 = phi i64 [ 0, %18 ], [ %76, %45 ]
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %46
%49 = load i32, i32* %48
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %51
%54 = or i64 %46, 1
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %58
%61 = or i64 %46, 2
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %65
%68 = or i64 %46, 3
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %72
%75 = add nuw nsw i64 %46, 4
%76 = add i64 %47, 4
%77 = icmp eq i64 %76, %19
br i1 %77, label %20, label %45
78: ; preds = %116, %37
%79 = phi i32 [ %38, %37 ], [ %134, %116 ]
%80 = phi i64 [ 1, %37 ], [ %135, %116 ]
%81 = icmp eq i64 %41, 0
br i1 %81, label %92, label %82
82: ; preds = %78, %82
%83 = phi i32 [ %88, %82 ], [ %79, %78 ]
%84 = phi i64 [ %89, %82 ], [ %80, %78 ]
%85 = phi i64 [ %90, %82 ], [ 0, %78 ]
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %84
%87 = load i32, i32* %86
%88 = add nsw i32 %83, %87
store i32 %88, i32* %86
%89 = add nuw nsw i64 %84, 1
%90 = add i64 %85, 1
%91 = icmp eq i64 %90, %41
br i1 %91, label %92, label %82
92: ; preds = %78, %82, %35
br i1 %12, label %93, label %138
93: ; preds = %92
%94 = zext i32 %2 to i64
%95 = and i64 %94, 1
%96 = icmp eq i64 %95, 0
br i1 %96, label %113, label %97
97: ; preds = %93
%98 = add nsw i64 %94, -1
%99 = and i64 %98, 4294967295
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %99
%101 = load i32, i32* %100
%102 = sext i32 %101 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = add nsw i32 %104, -1
%106 = sext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %106
store i32 %101, i32* %107
%108 = load i32, i32* %100
%109 = sext i32 %108 to i64
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %109
%111 = load i32, i32* %110
%112 = add nsw i32 %111, -1
store i32 %112, i32* %110
br label %113
113: ; preds = %97, %93
%114 = phi i64 [ %94, %93 ], [ %98, %97 ]
%115 = icmp eq i32 %2, 1
br i1 %115, label %138, label %139
116: ; preds = %116, %43
%117 = phi i32 [ %38, %43 ], [ %134, %116 ]
%118 = phi i64 [ 1, %43 ], [ %135, %116 ]
%119 = phi i64 [ 0, %43 ], [ %136, %116 ]
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %118
%121 = load i32, i32* %120
%122 = add nsw i32 %117, %121
store i32 %122, i32* %120
%123 = add nuw nsw i64 %118, 1
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %123
%125 = load i32, i32* %124
%126 = add nsw i32 %122, %125
store i32 %126, i32* %124
%127 = add nuw nsw i64 %118, 2
%128 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %127
%129 = load i32, i32* %128
%130 = add nsw i32 %126, %129
store i32 %130, i32* %128
%131 = add nuw nsw i64 %118, 3
%132 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %131
%133 = load i32, i32* %132
%134 = add nsw i32 %130, %133
store i32 %134, i32* %132
%135 = add nuw nsw i64 %118, 4
%136 = add i64 %119, 4
%137 = icmp eq i64 %136, %44
br i1 %137, label %78, label %116
138: ; preds = %113, %139, %92
ret i32* %1
139: ; preds = %113, %139
%140 = phi i64 [ %156, %139 ], [ %114, %113 ]
%141 = add nsw i64 %140, -1
%142 = and i64 %141, 4294967295
%143 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %142
%144 = load i32, i32* %143
%145 = sext i32 %144 to i64
%146 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %145
%147 = load i32, i32* %146
%148 = add nsw i32 %147, -1
%149 = sext i32 %148 to i64
%150 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %149
store i32 %144, i32* %150
%151 = load i32, i32* %143
%152 = sext i32 %151 to i64
%153 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %152
%154 = load i32, i32* %153
%155 = add nsw i32 %154, -1
store i32 %155, i32* %153
%156 = add nsw i64 %140, -2
%157 = and i64 %156, 4294967295
%158 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %157
%159 = load i32, i32* %158
%160 = sext i32 %159 to i64
%161 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %160
%162 = load i32, i32* %161
%163 = add nsw i32 %162, -1
%164 = sext i32 %163 to i64
%165 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %164
store i32 %159, i32* %165
%166 = load i32, i32* %158
%167 = sext i32 %166 to i64
%168 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %167
%169 = load i32, i32* %168
%170 = add nsw i32 %169, -1
store i32 %170, i32* %168
%171 = icmp ugt i64 %141, 1
br i1 %171, label %139, label %138
}