#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 *malloc(int);
void counting_sort(int *A, int Alength, int *B, int k) {
  int *C;
  int i, j;
  C = malloc(sizeof(int) * (k + 1));
  for (i = 0; i < k; i++)
    C[i] = 0;
  for (j = 1; j <= Alength; j++)
    C[A[j]] = C[A[j]] + 1;
  for (i = 1; i < k; i++)
    C[i] = C[i] + C[i - 1];
  for (j = Alength; j >= 1; j--) {
    B[C[A[j]]] = A[j];
    C[A[j]] = C[A[j]] - 1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<counting_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1030 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    116d <counting_sort+0x5d>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1144 <counting_sort+0x34>
movl   $0x1,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jg     11b7 <counting_sort+0xa7>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
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 <counting_sort+0x64>
movl   $0x1,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11fe <counting_sort+0xee>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11be <counting_sort+0xae>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x30(%rbp)
jl     126b <counting_sort+0x15b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0x30(%rbp),%rdi
movslq (%rsi,%rdi,4),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
sub    $0x1,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x30(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1204 <counting_sort+0xf4>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<counting_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %ecx,%ebp
mov    %rdx,%r14
mov    %esi,%r12d
mov    %rdi,%r15
lea    0x4(,%rbp,4),%edi
call   1040 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbx
mov    %ebp,%r13d
test   %ebp,%ebp
jle    115e <counting_sort+0x3e>
lea    0x0(,%r13,4),%rdx
mov    %rbx,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
mov    %r12d,%eax
test   %r12d,%r12d
jle    11e1 <counting_sort+0xc1>
lea    -0x1(%rax),%rsi
mov    %eax,%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    $0x1,%edx
cmp    $0x3,%rsi
jb     11c1 <counting_sort+0xa1>
mov    %eax,%esi
and    $0xfffffffc,%esi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
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)
movslq 0x10(%r15,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1190 <counting_sort+0x70>
add    $0x1,%rdx
test   %rcx,%rcx
je     11e1 <counting_sort+0xc1>
lea    (%r15,%rdx,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax)
movslq (%rdx,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rbx,%rdi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jne    11d0 <counting_sort+0xb0>
cmp    $0x2,%ebp
jl     125f <counting_sort+0x13f>
mov    (%rbx),%ecx
lea    -0x1(%r13),%rdi
add    $0xfffffffffffffffe,%r13
mov    %edi,%edx
and    $0x3,%edx
mov    $0x1,%esi
cmp    $0x3,%r13
jb     123d <counting_sort+0x11d>
and    $0xfffffffffffffffc,%rdi
xor    %esi,%esi
cs 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 <counting_sort+0xf0>
add    $0x1,%rsi
test   %rdx,%rdx
je     125f <counting_sort+0x13f>
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 <counting_sort+0x130>
test   %r12d,%r12d
jle    12c6 <counting_sort+0x1a6>
test   $0x1,%al
je     1280 <counting_sort+0x160>
movslq (%r15,%rax,4),%rcx
movslq (%rbx,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
movslq (%r15,%rax,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rcx,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rax
cmp    $0x1,%r12d
je     12c6 <counting_sort+0x1a6>
add    $0x1,%rax
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq -0x4(%r15,%rax,4),%rcx
movslq (%rbx,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
movslq -0x4(%r15,%rax,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rcx,4)
movslq -0x8(%r15,%rax,4),%rcx
movslq (%rbx,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
movslq -0x8(%r15,%rax,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rbx,%rcx,4)
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
cmp    $0x1,%rax
ja     1290 <counting_sort+0x170>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @counting_sort(i32* %0, i32 %1, i32* %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32* %2, i32** %7
store i32 %3, i32* %8
%12 = load i32, i32* %8
%13 = add nsw i32 %12, 1
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = mul i64 4, %14
%16 = trunc i64 %15 to i32
%17 = call i32* @malloc(i32 %16)
store i32* %17, i32** %9
store i32 0, i32* %10
br label %18
18: ; preds = %27, %4
%19 = load i32, i32* %10
%20 = load i32, i32* %8
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %30
22: ; preds = %18
%23 = load i32*, i32** %9
%24 = load i32, i32* %10
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %25
store i32 0, i32* %26
br label %27
27: ; preds = %22
%28 = load i32, i32* %10
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %10
br label %18
30: ; preds = %18
store i32 1, i32* %11
br label %31
31: ; preds = %54, %30
%32 = load i32, i32* %11
%33 = load i32, i32* %6
%34 = icmp sle i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %57
35: ; preds = %31
%36 = load i32*, i32** %9
%37 = load i32*, i32** %5
%38 = load i32, i32* %11
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = add nsw i32 %44, 1
%46 = load i32*, i32** %9
%47 = load i32*, i32** %5
%48 = load i32, i32* %11
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %47, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %52
store i32 %45, i32* %53
br label %54
54: ; preds = %35
%55 = load i32, i32* %11
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %11
br label %31
57: ; preds = %31
store i32 1, i32* %10
br label %58
58: ; preds = %79, %57
%59 = load i32, i32* %10
%60 = load i32, i32* %8
%61 = icmp slt i32 %59, %60
br i1 %61, label %62, label %82
62: ; preds = %58
%63 = load i32*, i32** %9
%64 = load i32, i32* %10
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = load i32*, i32** %9
%69 = load i32, i32* %10
%70 = sub nsw i32 %69, 1
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
%74 = add nsw i32 %67, %73
%75 = load i32*, i32** %9
%76 = load i32, i32* %10
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %77
store i32 %74, i32* %78
br label %79
79: ; preds = %62
%80 = load i32, i32* %10
%81 = add nsw i32 %80, 1
store i32 %81, i32* %10
br label %58
82: ; preds = %58
%83 = load i32, i32* %6
store i32 %83, i32* %11
br label %84
84: ; preds = %123, %82
%85 = load i32, i32* %11
%86 = icmp sge i32 %85, 1
br i1 %86, label %87, label %126
87: ; preds = %84
%88 = load i32*, i32** %5
%89 = load i32, i32* %11
%90 = sext i32 %89 to i64
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i64 %90
%92 = load i32, i32* %91
%93 = load i32*, i32** %7
%94 = load i32*, i32** %9
%95 = load i32*, i32** %5
%96 = load i32, i32* %11
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 %97
%99 = load i32, i32* %98
%100 = sext i32 %99 to i64
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %100
%102 = load i32, i32* %101
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %93, i64 %103
store i32 %92, i32* %104
%105 = load i32*, i32** %9
%106 = load i32*, i32** %5
%107 = load i32, i32* %11
%108 = sext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %106, i64 %108
%110 = load i32, i32* %109
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 %111
%113 = load i32, i32* %112
%114 = sub nsw i32 %113, 1
%115 = load i32*, i32** %9
%116 = load i32*, i32** %5
%117 = load i32, i32* %11
%118 = sext i32 %117 to i64
%119 = getelementptr inbounds i32, i32* %116, i64 %118
%120 = load i32, i32* %119
%121 = sext i32 %120 to i64
%122 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %121
store i32 %114, i32* %122
br label %123
123: ; preds = %87
%124 = load i32, i32* %11
%125 = add nsw i32 %124, -1
store i32 %125, i32* %11
br label %84
126: ; preds = %84
ret void
}

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