#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 /*<<< orphan*/ __swap(int *, int *);
void sort(int *a, int n) {
  int l = 0;
  int m = 0;
  int h = n - 1;
  while (m <= h) {
    if (a[m] == 0) {
      __swap(&a[m], &a[l++]);
      if (m == l - 1)
        m++;
    } else if (a[m] == 1) {
      m++;
    } else if (a[m] == 2) {
      __swap(&a[m], &a[h--]);
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     120c <sort+0xfc>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jne    119f <sort+0x8f>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x10(%rbp)
cltq
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1030 <__swap@plt>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jne    119a <sort+0x8a>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1207 <sort+0xf7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
cmpl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
jne    11bf <sort+0xaf>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1202 <sort+0xf2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
cmpl   $0x2,(%rax,%rcx,4)
jne    11fd <sort+0xed>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
cltq
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1030 <__swap@plt>
jmp    1202 <sort+0xf2>
jmp    1207 <sort+0xf7>
jmp    1136 <sort+0x26>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
test   %esi,%esi
jle    1182 <sort+0x72>
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%rbx
add    $0xffffffff,%r14d
xor    %ebp,%ebp
xor    %r15d,%r15d
jmp    1138 <sort+0x28>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%ebp
cmp    %r14d,%ebp
jg     1182 <sort+0x72>
movslq %ebp,%rax
lea    (%rbx,%rax,4),%rdi
mov    (%rbx,%rax,4),%eax
cmp    $0x2,%eax
je     1170 <sort+0x60>
cmp    $0x1,%eax
je     1130 <sort+0x20>
test   %eax,%eax
jne    1133 <sort+0x23>
movslq %r15d,%r12
add    $0x1,%r15d
lea    (%rbx,%r12,4),%rsi
call   1030 <__swap@plt>
xor    %eax,%eax
cmp    %r12d,%ebp
sete   %al
add    %eax,%ebp
jmp    1133 <sort+0x23>
nopl   0x0(%rax)
movslq %r14d,%rax
add    $0xffffffff,%r14d
lea    (%rbx,%rax,4),%rsi
call   1030 <__swap@plt>
jmp    1133 <sort+0x23>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
store i32 0, i32* %6
%8 = load i32, i32* %4
%9 = sub nsw i32 %8, 1
store i32 %9, i32* %7
br label %10
10: ; preds = %70, %2
%11 = load i32, i32* %6
%12 = load i32, i32* %7
%13 = icmp sle i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %71
14: ; preds = %10
%15 = load i32*, i32** %3
%16 = load i32, i32* %6
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
%20 = icmp eq i32 %19, 0
br i1 %20, label %21, label %40
21: ; preds = %14
%22 = load i32*, i32** %3
%23 = load i32, i32* %6
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %24
%26 = load i32*, i32** %3
%27 = load i32, i32* %5
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %5
%29 = sext i32 %27 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %29
%31 = call i32 @__swap(i32* %25, i32* %30)
%32 = load i32, i32* %6
%33 = load i32, i32* %5
%34 = sub nsw i32 %33, 1
%35 = icmp eq i32 %32, %34
br i1 %35, label %36, label %39
36: ; preds = %21
%37 = load i32, i32* %6
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %6
br label %39
39: ; preds = %36, %21
br label %70
40: ; preds = %14
%41 = load i32*, i32** %3
%42 = load i32, i32* %6
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = icmp eq i32 %45, 1
br i1 %46, label %47, label %50
47: ; preds = %40
%48 = load i32, i32* %6
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %6
br label %69
50: ; preds = %40
%51 = load i32*, i32** %3
%52 = load i32, i32* %6
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = icmp eq i32 %55, 2
br i1 %56, label %57, label %68
57: ; preds = %50
%58 = load i32*, i32** %3
%59 = load i32, i32* %6
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %58, i64 %60
%62 = load i32*, i32** %3
%63 = load i32, i32* %7
%64 = add nsw i32 %63, -1
store i32 %64, i32* %7
%65 = sext i32 %63 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %65
%67 = call i32 @__swap(i32* %61, i32* %66)
br label %68
68: ; preds = %57, %50
br label %69
69: ; preds = %68, %47
br label %70
70: ; preds = %69, %39
br label %10
71: ; preds = %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = icmp slt i32 %1, 1
br i1 %3, label %33, label %4
4: ; preds = %2
%5 = add nsw i32 %1, -1
br label %6
6: ; preds = %4, %28
%7 = phi i32 [ %31, %28 ], [ %5, %4 ]
%8 = phi i32 [ %30, %28 ], [ 0, %4 ]
%9 = phi i32 [ %29, %28 ], [ 0, %4 ]
%10 = sext i32 %8 to i64
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %10
%12 = load i32, i32* %11
switch i32 %12, label %28 [
i32 0, label %13
i32 1, label %21
i32 2, label %23
]
13: ; preds = %6
%14 = add nsw i32 %9, 1
%15 = sext i32 %9 to i64
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
%17 = tail call i32 @__swap(i32* %11, i32* %16)
%18 = icmp eq i32 %8, %9
%19 = zext i1 %18 to i32
%20 = add nsw i32 %8, %19
br label %28
21: ; preds = %6
%22 = add nsw i32 %8, 1
br label %28
23: ; preds = %6
%24 = add nsw i32 %7, -1
%25 = sext i32 %7 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%27 = tail call i32 @__swap(i32* %11, i32* %26)
br label %28
28: ; preds = %13, %6, %21, %23
%29 = phi i32 [ %9, %21 ], [ %9, %23 ], [ %14, %13 ], [ %9, %6 ]
%30 = phi i32 [ %22, %21 ], [ %8, %23 ], [ %20, %13 ], [ %8, %6 ]
%31 = phi i32 [ %7, %21 ], [ %24, %23 ], [ %7, %13 ], [ %7, %6 ]
%32 = icmp sgt i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %6
33: ; preds = %28, %2
ret void
}