void countingSort(int a[], int n) {
  int c[10 * 10] = {0};
  int b[10];
  for (int i = 0; i < n; ++i)
    ++c[a[i]];
  for (int i = 1; i < 10 * 10; ++i)
    c[i] += c[i - 1];
  for (int i = n - 1; i >= 0; --i)
    b[--c[a[i]]] = a[i];
  for (int i = 0; i < n; ++i)
    a[i] = b[i];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x1e0,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
lea    -0x1a0(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x190,%edx
call   1030 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x1d4(%rbp)
mov    -0x1d4(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1182 <countingSort+0x72>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1d4(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x1a0(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x1a0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1d4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1d4(%rbp)
jmp    113f <countingSort+0x2f>
movl   $0x1,-0x1d8(%rbp)
cmpl   $0x64,-0x1d8(%rbp)
jge    11d4 <countingSort+0xc4>
mov    -0x1d8(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
mov    -0x1a0(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0x1d8(%rbp),%rax
add    -0x1a0(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x1a0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1d8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1d8(%rbp)
jmp    118c <countingSort+0x7c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1dc(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x1dc(%rbp)
jl     1238 <countingSort+0x128>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1dc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1dc(%rbp),%rdx
movslq (%rax,%rdx,4),%rdx
mov    -0x1a0(%rbp,%rdx,4),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x1a0(%rbp,%rdx,4)
cltq
mov    %ecx,-0x1d0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1dc(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x1dc(%rbp)
jmp    11e0 <countingSort+0xd0>
movl   $0x0,-0x1e0(%rbp)
mov    -0x1e0(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1281 <countingSort+0x171>
movslq -0x1e0(%rbp),%rax
mov    -0x1d0(%rbp,%rax,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1e0(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1e0(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1e0(%rbp)
jmp    1242 <countingSort+0x132>
add    $0x1e0,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countingSort>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x1c0,%rsp
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%rbx
lea    0x30(%rsp),%rdi
xor    %ebp,%ebp
mov    $0x190,%edx
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
mov    %r14d,%edx
test   %r14d,%r14d
jle    11c6 <countingSort+0xa6>
lea    -0x1(%rdx),%rcx
mov    %edx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rcx
jae    115f <countingSort+0x3f>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11a0 <countingSort+0x80>
mov    %edx,%esi
and    $0xfffffffc,%esi
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rbx,%rcx,4),%rdi
addl   $0x1,0x30(%rsp,%rdi,4)
movslq 0x4(%rbx,%rcx,4),%rdi
addl   $0x1,0x30(%rsp,%rdi,4)
movslq 0x8(%rbx,%rcx,4),%rdi
addl   $0x1,0x30(%rsp,%rdi,4)
movslq 0xc(%rbx,%rcx,4),%rdi
addl   $0x1,0x30(%rsp,%rdi,4)
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rsi
jne    1170 <countingSort+0x50>
test   %rax,%rax
je     11c2 <countingSort+0xa2>
lea    (%rbx,%rcx,4),%rcx
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rcx,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,0x30(%rsp,%rdi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rax
jne    11b0 <countingSort+0x90>
mov    0x30(%rsp),%ebp
mov    $0x3,%eax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    0x28(%rsp,%rax,4),%ebp
mov    %ebp,0x28(%rsp,%rax,4)
add    0x2c(%rsp,%rax,4),%ebp
mov    %ebp,0x2c(%rsp,%rax,4)
add    0x30(%rsp,%rax,4),%ebp
mov    %ebp,0x30(%rsp,%rax,4)
add    $0x3,%rax
cmp    $0x66,%rax
jne    11d0 <countingSort+0xb0>
test   %r14d,%r14d
jle    1280 <countingSort+0x160>
test   $0x1,%dl
jne    120b <countingSort+0xeb>
mov    %rdx,%rax
cmp    $0x1,%r14d
jne    122c <countingSort+0x10c>
jmp    126c <countingSort+0x14c>
lea    -0x1(%rdx),%rax
mov    %eax,%ecx
movslq (%rbx,%rcx,4),%rcx
movslq 0x30(%rsp,%rcx,4),%rsi
lea    -0x1(%rsi),%rdi
mov    %edi,0x30(%rsp,%rcx,4)
mov    %ecx,-0x4(%rsp,%rsi,4)
cmp    $0x1,%r14d
je     126c <countingSort+0x14c>
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
lea    0x1(%rax),%rcx
mov    %ecx,%esi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rsi
movslq 0x30(%rsp,%rsi,4),%rdi
lea    -0x1(%rdi),%rbp
mov    %ebp,0x30(%rsp,%rsi,4)
mov    %esi,-0x4(%rsp,%rdi,4)
mov    %eax,%esi
movslq (%rbx,%rsi,4),%rsi
movslq 0x30(%rsp,%rsi,4),%rdi
lea    -0x1(%rdi),%rbp
mov    %ebp,0x30(%rsp,%rsi,4)
mov    %esi,-0x4(%rsp,%rdi,4)
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
cmp    $0x1,%rcx
ja     1230 <countingSort+0x110>
test   %r14d,%r14d
jle    1280 <countingSort+0x160>
shl    $0x2,%rdx
mov    %rsp,%rsi
mov    %rbx,%rdi
call   1040 <memcpy@plt>
add    $0x1c0,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @countingSort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca [100 x i32]
%6 = alloca [10 x i32]
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%11 = bitcast [100 x i32]* %5 to i8*
store i32 0, i32* %7
br label %12
12: ; preds = %26, %2
%13 = load i32, i32* %7
%14 = load i32, i32* %4
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %29
16: ; preds = %12
%17 = load i32*, i32** %3
%18 = load i32, i32* %7
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = add nsw i32 %24, 1
store i32 %25, i32* %23
br label %26
26: ; preds = %16
%27 = load i32, i32* %7
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %7
br label %12
29: ; preds = %12
store i32 1, i32* %8
br label %30
30: ; preds = %44, %29
%31 = load i32, i32* %8
%32 = icmp slt i32 %31, 100
br i1 %32, label %33, label %47
33: ; preds = %30
%34 = load i32, i32* %8
%35 = sub nsw i32 %34, 1
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = load i32, i32* %8
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = add nsw i32 %42, %38
store i32 %43, i32* %41
br label %44
44: ; preds = %33
%45 = load i32, i32* %8
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %8
br label %30
47: ; preds = %30
%48 = load i32, i32* %4
%49 = sub nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %9
br label %50
50: ; preds = %70, %47
%51 = load i32, i32* %9
%52 = icmp sge i32 %51, 0
br i1 %52, label %53, label %73
53: ; preds = %50
%54 = load i32*, i32** %3
%55 = load i32, i32* %9
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %54, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = load i32*, i32** %3
%60 = load i32, i32* %9
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %5, i64 0, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = add nsw i32 %66, -1
store i32 %67, i32* %65
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %68
store i32 %58, i32* %69
br label %70
70: ; preds = %53
%71 = load i32, i32* %9
%72 = add nsw i32 %71, -1
store i32 %72, i32* %9
br label %50
73: ; preds = %50
store i32 0, i32* %10
br label %74
74: ; preds = %87, %73
%75 = load i32, i32* %10
%76 = load i32, i32* %4
%77 = icmp slt i32 %75, %76
br i1 %77, label %78, label %90
78: ; preds = %74
%79 = load i32, i32* %10
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %6, i64 0, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = load i32*, i32** %3
%84 = load i32, i32* %10
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %85
store i32 %82, i32* %86
br label %87
87: ; preds = %78
%88 = load i32, i32* %10
%89 = add nsw i32 %88, 1
store i32 %89, i32* %10
br label %74
90: ; preds = %74
ret void
}

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