void sort_3(int *a, int len) {
  int sum = 0;
  int i = 0;
  for (i = 0; i < len; i++)
    sum += a[i];
  for (len--; sum; sum--)
    a[len--] = 1;
  for (; len >= 0; len--)
    a[len] = 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sort_3>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    114b <sort_3+0x4b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1120 <sort_3+0x20>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
je     1185 <sort_3+0x85>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,-0xc(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1154 <sort_3+0x54>
jmp    118a <sort_3+0x8a>
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jl     11b1 <sort_3+0xb1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    118a <sort_3+0x8a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sort_3>:
push   %rax
test   %esi,%esi
jle    1126 <sort_3+0x16>
mov    %esi,%r9d
cmp    $0x8,%esi
jae    112e <sort_3+0x1e>
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
jmp    1220 <sort_3+0x110>
add    $0xffffffff,%esi
jmp    1340 <sort_3+0x230>
mov    %r9d,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
lea    -0x8(%rcx),%rdx
mov    %rdx,%rax
shr    $0x3,%rax
add    $0x1,%rax
mov    %eax,%r8d
and    $0x3,%r8d
cmp    $0x18,%rdx
jae    115c <sort_3+0x4c>
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm1,%xmm1
jmp    11c9 <sort_3+0xb9>
and    $0xfffffffffffffffc,%rax
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm1,%xmm1
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu (%rdi,%rdx,4),%xmm2
paddd  %xmm0,%xmm2
movdqu 0x10(%rdi,%rdx,4),%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movdqu 0x20(%rdi,%rdx,4),%xmm1
movdqu 0x30(%rdi,%rdx,4),%xmm3
movdqu 0x40(%rdi,%rdx,4),%xmm4
paddd  %xmm1,%xmm4
paddd  %xmm2,%xmm4
movdqu 0x50(%rdi,%rdx,4),%xmm2
paddd  %xmm3,%xmm2
paddd  %xmm0,%xmm2
movdqu 0x60(%rdi,%rdx,4),%xmm0
paddd  %xmm4,%xmm0
movdqu 0x70(%rdi,%rdx,4),%xmm1
paddd  %xmm2,%xmm1
add    $0x20,%rdx
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
jne    1170 <sort_3+0x60>
test   %r8,%r8
je     11fc <sort_3+0xec>
lea    (%rdi,%rdx,4),%rax
add    $0x10,%rax
shl    $0x5,%r8
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax)
movdqu -0x10(%rax,%rdx,1),%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm0
movdqu (%rax,%rdx,1),%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm1
add    $0x20,%rdx
cmp    %rdx,%r8
jne    11e0 <sort_3+0xd0>
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%edx
cmp    %r9,%rcx
je     122c <sort_3+0x11c>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    (%rdi,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r9
jne    1220 <sort_3+0x110>
add    $0xffffffff,%esi
test   %edx,%edx
je     1340 <sort_3+0x230>
movslq %esi,%rsi
lea    -0x1(%rdx),%r9d
cmp    $0x7,%r9d
jb     1330 <sort_3+0x220>
add    $0x1,%r9
mov    %r9,%r8
and    $0xfffffffffffffff8,%r8
lea    -0x8(%r8),%rax
mov    %rax,%r11
shr    $0x3,%r11
add    $0x1,%r11
mov    %r11d,%r10d
and    $0x3,%r10d
cmp    $0x18,%rax
jae    127b <sort_3+0x16b>
xor    %eax,%eax
test   %r10,%r10
jne    12e1 <sort_3+0x1d1>
jmp    1319 <sort_3+0x209>
and    $0xfffffffffffffffc,%r11
lea    (%rdi,%rsi,4),%rcx
add    $0xfffffffffffffff4,%rcx
xor    %eax,%eax
movdqa 0xd6f(%rip),%xmm0
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu %xmm0,(%rcx,%rax,4)
movdqu %xmm0,-0x10(%rcx,%rax,4)
movdqu %xmm0,-0x20(%rcx,%rax,4)
movdqu %xmm0,-0x30(%rcx,%rax,4)
movdqu %xmm0,-0x40(%rcx,%rax,4)
movdqu %xmm0,-0x50(%rcx,%rax,4)
movdqu %xmm0,-0x60(%rcx,%rax,4)
movdqu %xmm0,-0x70(%rcx,%rax,4)
add    $0xffffffffffffffe0,%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%r11
jne    12a0 <sort_3+0x190>
neg    %rax
test   %r10,%r10
je     1319 <sort_3+0x209>
mov    %rsi,%rcx
sub    %rax,%rcx
lea    (%rdi,%rcx,4),%r11
add    $0xfffffffffffffff4,%r11
shl    $0x5,%r10
xor    %ecx,%ecx
movdqa 0xd03(%rip),%xmm0
nopl   (%rax)
movdqu %xmm0,(%r11,%rcx,1)
movdqu %xmm0,-0x10(%r11,%rcx,1)
add    $0xffffffffffffffe0,%rcx
mov    %r10,%rax
add    %rcx,%rax
jne    1300 <sort_3+0x1f0>
sub    %r8,%rsi
cmp    %r8,%r9
je     1340 <sort_3+0x230>
sub    %r8d,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movl   $0x1,(%rdi,%rsi,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
add    $0xffffffff,%edx
jne    1330 <sort_3+0x220>
test   %esi,%esi
js     1355 <sort_3+0x245>
mov    %esi,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
pop    %rax
ret

LLVM IR (-O0):
define void @sort_3(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %6
br label %7
7: ; preds = %19, %2
%8 = load i32, i32* %6
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp slt i32 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %22
11: ; preds = %7
%12 = load i32*, i32** %3
%13 = load i32, i32* %6
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %14
%16 = load i32, i32* %15
%17 = load i32, i32* %5
%18 = add nsw i32 %17, %16
store i32 %18, i32* %5
br label %19
19: ; preds = %11
%20 = load i32, i32* %6
%21 = add nsw i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %6
br label %7
22: ; preds = %7
%23 = load i32, i32* %4
%24 = add nsw i32 %23, -1
store i32 %24, i32* %4
br label %25
25: ; preds = %34, %22
%26 = load i32, i32* %5
%27 = icmp ne i32 %26, 0
br i1 %27, label %28, label %37
28: ; preds = %25
%29 = load i32*, i32** %3
%30 = load i32, i32* %4
%31 = add nsw i32 %30, -1
store i32 %31, i32* %4
%32 = sext i32 %30 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %32
store i32 1, i32* %33
br label %34
34: ; preds = %28
%35 = load i32, i32* %5
%36 = add nsw i32 %35, -1
store i32 %36, i32* %5
br label %25
37: ; preds = %25
br label %38
38: ; preds = %46, %37
%39 = load i32, i32* %4
%40 = icmp sge i32 %39, 0
br i1 %40, label %41, label %49
41: ; preds = %38
%42 = load i32*, i32** %3
%43 = load i32, i32* %4
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
store i32 0, i32* %45
br label %46
46: ; preds = %41
%47 = load i32, i32* %4
%48 = add nsw i32 %47, -1
store i32 %48, i32* %4
br label %38
49: ; preds = %38
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @sort_3(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = bitcast i32* %0 to i8*
%4 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %4, label %7, label %5
5: ; preds = %2
%6 = add i32 %1, -1
br label %185
7: ; preds = %2
%8 = zext i32 %1 to i64
%9 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %9, label %91, label %10
10: ; preds = %7
%11 = and i64 %8, 4294967288
%12 = add nsw i64 %11, -8
%13 = lshr exact i64 %12, 3
%14 = add nuw nsw i64 %13, 1
%15 = and i64 %14, 3
%16 = icmp ult i64 %12, 24
br i1 %16, label %62, label %17
17: ; preds = %10
%18 = and i64 %14, 4611686018427387900
br label %19
19: ; preds = %19, %17
%20 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %59, %19 ]
%21 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %17 ], [ %57, %19 ]
%22 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %17 ], [ %58, %19 ]
%23 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %60, %19 ]
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%25 = bitcast i32* %24 to <4 x i32>*
%26 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %25
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 4
%28 = bitcast i32* %27 to <4 x i32>*
%29 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %28
%30 = add <4 x i32> %26, %21
%31 = add <4 x i32> %29, %22
%32 = or i64 %20, 8
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%34 = bitcast i32* %33 to <4 x i32>*
%35 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %34
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 4
%37 = bitcast i32* %36 to <4 x i32>*
%38 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %37
%39 = add <4 x i32> %35, %30
%40 = add <4 x i32> %38, %31
%41 = or i64 %20, 16
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%43 = bitcast i32* %42 to <4 x i32>*
%44 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %43
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 4
%46 = bitcast i32* %45 to <4 x i32>*
%47 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %46
%48 = add <4 x i32> %44, %39
%49 = add <4 x i32> %47, %40
%50 = or i64 %20, 24
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %50
%52 = bitcast i32* %51 to <4 x i32>*
%53 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %52
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 4
%55 = bitcast i32* %54 to <4 x i32>*
%56 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %55
%57 = add <4 x i32> %53, %48
%58 = add <4 x i32> %56, %49
%59 = add nuw i64 %20, 32
%60 = add i64 %23, 4
%61 = icmp eq i64 %60, %18
br i1 %61, label %62, label %19
62: ; preds = %19, %10
%63 = phi <4 x i32> [ undef, %10 ], [ %57, %19 ]
%64 = phi <4 x i32> [ undef, %10 ], [ %58, %19 ]
%65 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %59, %19 ]
%66 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %10 ], [ %57, %19 ]
%67 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %10 ], [ %58, %19 ]
%68 = icmp eq i64 %15, 0
br i1 %68, label %85, label %69
69: ; preds = %62, %69
%70 = phi i64 [ %82, %69 ], [ %65, %62 ]
%71 = phi <4 x i32> [ %80, %69 ], [ %66, %62 ]
%72 = phi <4 x i32> [ %81, %69 ], [ %67, %62 ]
%73 = phi i64 [ %83, %69 ], [ 0, %62 ]
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %70
%75 = bitcast i32* %74 to <4 x i32>*
%76 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %75
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 4
%78 = bitcast i32* %77 to <4 x i32>*
%79 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %78
%80 = add <4 x i32> %76, %71
%81 = add <4 x i32> %79, %72
%82 = add nuw i64 %70, 8
%83 = add i64 %73, 1
%84 = icmp eq i64 %83, %15
br i1 %84, label %85, label %69
85: ; preds = %69, %62
%86 = phi <4 x i32> [ %63, %62 ], [ %80, %69 ]
%87 = phi <4 x i32> [ %64, %62 ], [ %81, %69 ]
%88 = add <4 x i32> %87, %86
%89 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %88)
%90 = icmp eq i64 %11, %8
br i1 %90, label %94, label %91
91: ; preds = %7, %85
%92 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %11, %85 ]
%93 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %89, %85 ]
br label %174
94: ; preds = %174, %85
%95 = phi i32 [ %89, %85 ], [ %179, %174 ]
%96 = add i32 %1, -1
%97 = icmp eq i32 %95, 0
br i1 %97, label %185, label %98
98: ; preds = %94
%99 = sext i32 %96 to i64
%100 = add i32 %95, -1
%101 = zext i32 %100 to i64
%102 = add nuw nsw i64 %101, 1
%103 = icmp ult i32 %100, 7
br i1 %103, label %171, label %104
104: ; preds = %98
%105 = and i64 %102, 8589934584
%106 = sub nsw i64 %99, %105
%107 = trunc i64 %105 to i32
%108 = sub i32 %95, %107
%109 = add nsw i64 %105, -8
%110 = lshr exact i64 %109, 3
%111 = add nuw nsw i64 %110, 1
%112 = and i64 %111, 3
%113 = icmp ult i64 %109, 24
br i1 %113, label %153, label %114
114: ; preds = %104
%115 = and i64 %111, 4611686018427387900
br label %116
116: ; preds = %116, %114
%117 = phi i64 [ 0, %114 ], [ %150, %116 ]
%118 = phi i64 [ 0, %114 ], [ %151, %116 ]
%119 = sub i64 %99, %117
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %119
%121 = getelementptr inbounds i32, i32* %120, i64 -3
%122 = bitcast i32* %121 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %122
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %120, i64 -4
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %123, i64 -3
%125 = bitcast i32* %124 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %125
%126 = or i64 %117, 8
%127 = sub i64 %99, %126
%128 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %127
%129 = getelementptr inbounds i32, i32* %128, i64 -3
%130 = bitcast i32* %129 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %130
%131 = getelementptr inbounds i32, i32* %128, i64 -4
%132 = getelementptr inbounds i32, i32* %131, i64 -3
%133 = bitcast i32* %132 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %133
%134 = or i64 %117, 16
%135 = sub i64 %99, %134
%136 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %135
%137 = getelementptr inbounds i32, i32* %136, i64 -3
%138 = bitcast i32* %137 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %138
%139 = getelementptr inbounds i32, i32* %136, i64 -4
%140 = getelementptr inbounds i32, i32* %139, i64 -3
%141 = bitcast i32* %140 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %141
%142 = or i64 %117, 24
%143 = sub i64 %99, %142
%144 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %143
%145 = getelementptr inbounds i32, i32* %144, i64 -3
%146 = bitcast i32* %145 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %146
%147 = getelementptr inbounds i32, i32* %144, i64 -4
%148 = getelementptr inbounds i32, i32* %147, i64 -3
%149 = bitcast i32* %148 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %149
%150 = add nuw i64 %117, 32
%151 = add i64 %118, 4
%152 = icmp eq i64 %151, %115
br i1 %152, label %153, label %116
153: ; preds = %116, %104
%154 = phi i64 [ 0, %104 ], [ %150, %116 ]
%155 = icmp eq i64 %112, 0
br i1 %155, label %169, label %156
156: ; preds = %153, %156
%157 = phi i64 [ %166, %156 ], [ %154, %153 ]
%158 = phi i64 [ %167, %156 ], [ 0, %153 ]
%159 = sub i64 %99, %157
%160 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %159
%161 = getelementptr inbounds i32, i32* %160, i64 -3
%162 = bitcast i32* %161 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %162
%163 = getelementptr inbounds i32, i32* %160, i64 -4
%164 = getelementptr inbounds i32, i32* %163, i64 -3
%165 = bitcast i32* %164 to <4 x i32>*
store <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, <4 x i32>* %165
%166 = add nuw i64 %157, 8
%167 = add i64 %158, 1
%168 = icmp eq i64 %167, %112
br i1 %168, label %169, label %156
169: ; preds = %156, %153
%170 = icmp eq i64 %102, %105
br i1 %170, label %182, label %171
171: ; preds = %98, %169
%172 = phi i64 [ %99, %98 ], [ %106, %169 ]
%173 = phi i32 [ %95, %98 ], [ %108, %169 ]
br label %192
174: ; preds = %91, %174
%175 = phi i64 [ %180, %174 ], [ %92, %91 ]
%176 = phi i32 [ %179, %174 ], [ %93, %91 ]
%177 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %175
%178 = load i32, i32* %177
%179 = add nsw i32 %178, %176
%180 = add nuw nsw i64 %175, 1
%181 = icmp eq i64 %180, %8
br i1 %181, label %94, label %174
182: ; preds = %192, %169
%183 = phi i64 [ %106, %169 ], [ %197, %192 ]
%184 = trunc i64 %183 to i32
br label %185
185: ; preds = %5, %182, %94
%186 = phi i32 [ %96, %94 ], [ %184, %182 ], [ %6, %5 ]
%187 = icmp sgt i32 %186, -1
br i1 %187, label %188, label %199
188: ; preds = %185
%189 = zext i32 %186 to i64
%190 = shl nuw nsw i64 %189, 2
%191 = add nuw nsw i64 %190, 4
br label %199
192: ; preds = %171, %192
%193 = phi i64 [ %197, %192 ], [ %172, %171 ]
%194 = phi i32 [ %196, %192 ], [ %173, %171 ]
%195 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %193
store i32 1, i32* %195
%196 = add nsw i32 %194, -1
%197 = add nsw i64 %193, -1
%198 = icmp eq i32 %196, 0
br i1 %198, label %182, label %192
199: ; preds = %188, %185
ret void
}