void countingSort(int *array, int *sorted, int size, int max) {
  int maxArray[max + 1], i = 0;
  for (i = 0; i < max + 1; i++) {
    maxArray[i] = 0;
  }
  for (i = 0; i < size; i++) {
    maxArray[array[i]]++;
  }
  for (i = 1; i < max + 1; i++) {
    maxArray[i] = maxArray[i] + maxArray[i - 1];
  }
  for (i = size - 1; i >= 0; i--) {
    sorted[maxArray[array[i]] - 1] = array[i];
    maxArray[array[i]]--;
  }
  return;
}


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
add    $0x1,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x38(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    117c <countingSort+0x7c>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    114e <countingSort+0x4e>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11b6 <countingSort+0xb6>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1183 <countingSort+0x83>
movl   $0x1,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11fa <countingSort+0xfa>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11bd <countingSort+0xbd>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x2c(%rbp)
jl     125b <countingSort+0x15b>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%esi
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x8(%rbp),%rdx
movslq -0x2c(%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 -0x2c(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1203 <countingSort+0x103>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,%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    %edx,%r12d
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r15
lea    0x1(%rcx),%r13d
mov    %rsp,%rbx
lea    0xf(,%r13,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%rbx
mov    %rbx,%rsp
test   %ecx,%ecx
js     1160 <countingSort+0x50>
mov    %ecx,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %rbx,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %rcx,-0x30(%rbp)
call   1030 <memset@plt>
mov    -0x30(%rbp),%rcx
mov    %r12d,%eax
test   %r12d,%r12d
jle    11e1 <countingSort+0xd1>
lea    -0x1(%rax),%rdx
mov    %eax,%r10d
and    $0x3,%r10d
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   %r10,%r10
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,%r10
jne    11d0 <countingSort+0xc0>
test   %ecx,%ecx
jle    125f <countingSort+0x14f>
mov    (%rbx),%ecx
lea    -0x1(%r13),%rdi
add    $0xfffffffffffffffe,%r13
mov    %edi,%edx
and    $0x3,%edx
mov    $0x1,%esi
cmp    $0x3,%r13
jb     123d <countingSort+0x12d>
and    $0xfffffffffffffffc,%rdi
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
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   %r12d,%r12d
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,%r12d
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>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @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
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 = zext i32 %13 to i64
%15 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %15, i8** %9
%16 = alloca i32, i64 %14
store i64 %14, i64* %10
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %11
br label %17
17: ; preds = %26, %4
%18 = load i32, i32* %11
%19 = load i32, i32* %8
%20 = add nsw i32 %19, 1
%21 = icmp slt i32 %18, %20
br i1 %21, label %22, label %29
22: ; preds = %17
%23 = load i32, i32* %11
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %24
store i32 0, i32* %25
br label %26
26: ; preds = %22
%27 = load i32, i32* %11
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %11
br label %17
29: ; preds = %17
store i32 0, i32* %11
br label %30
30: ; preds = %44, %29
%31 = load i32, i32* %11
%32 = load i32, i32* %7
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %47
34: ; preds = %30
%35 = load i32*, i32** %5
%36 = load i32, i32* %11
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %41
br label %44
44: ; preds = %34
%45 = load i32, i32* %11
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %11
br label %30
47: ; preds = %30
store i32 1, i32* %11
br label %48
48: ; preds = %67, %47
%49 = load i32, i32* %11
%50 = load i32, i32* %8
%51 = add nsw i32 %50, 1
%52 = icmp slt i32 %49, %51
br i1 %52, label %53, label %70
53: ; preds = %48
%54 = load i32, i32* %11
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = load i32, i32* %11
%59 = sub nsw i32 %58, 1
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = add nsw i32 %57, %62
%64 = load i32, i32* %11
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %65
store i32 %63, i32* %66
br label %67
67: ; preds = %53
%68 = load i32, i32* %11
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %11
br label %48
70: ; preds = %48
%71 = load i32, i32* %7
%72 = sub nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %11
br label %73
73: ; preds = %103, %70
%74 = load i32, i32* %11
%75 = icmp sge i32 %74, 0
br i1 %75, label %76, label %106
76: ; preds = %73
%77 = load i32*, i32** %5
%78 = load i32, i32* %11
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
%81 = load i32, i32* %80
%82 = load i32*, i32** %6
%83 = load i32*, i32** %5
%84 = load i32, i32* %11
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %85
%87 = load i32, i32* %86
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = sub nsw i32 %90, 1
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %92
store i32 %81, i32* %93
%94 = load i32*, i32** %5
%95 = load i32, i32* %11
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %99
%101 = load i32, i32* %100
%102 = add nsw i32 %101, -1
store i32 %102, i32* %100
br label %103
103: ; preds = %76
%104 = load i32, i32* %11
%105 = add nsw i32 %104, -1
store i32 %105, i32* %11
br label %73
106: ; preds = %73
%107 = load i8*, i8** %9
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @countingSort(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = add i32 %3, 1
%6 = zext i32 %5 to i64
%7 = alloca i32, i64 %6
%8 = icmp slt i32 %3, 0
br i1 %8, label %14, label %9
9: ; preds = %4
%10 = bitcast i32* %7 to i8*
%11 = zext i32 %3 to i64
%12 = shl nuw nsw i64 %11, 2
%13 = add nuw nsw i64 %12, 4
br label %14
14: ; preds = %9, %4
%15 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %15, label %16, label %38
16: ; preds = %14
%17 = zext i32 %2 to i64
%18 = add nsw i64 %17, -1
%19 = and i64 %17, 3
%20 = icmp ult i64 %18, 3
br i1 %20, label %23, label %21
21: ; preds = %16
%22 = and i64 %17, 4294967292
br label %48
23: ; preds = %48, %16
%24 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %78, %48 ]
%25 = icmp eq i64 %19, 0
br i1 %25, label %38, label %26
26: ; preds = %23, %26
%27 = phi i64 [ %35, %26 ], [ %24, %23 ]
%28 = phi i64 [ %36, %26 ], [ 0, %23 ]
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %27
%30 = load i32, i32* %29
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = add nsw i32 %33, 1
store i32 %34, i32* %32
%35 = add nuw nsw i64 %27, 1
%36 = add i64 %28, 1
%37 = icmp eq i64 %36, %19
br i1 %37, label %38, label %26
38: ; preds = %23, %26, %14
%39 = icmp slt i32 %3, 1
br i1 %39, label %95, label %40
40: ; preds = %38
%41 = load i32, i32* %7
%42 = add nsw i64 %6, -1
%43 = add nsw i64 %6, -2
%44 = and i64 %42, 3
%45 = icmp ult i64 %43, 3
br i1 %45, label %81, label %46
46: ; preds = %40
%47 = and i64 %42, -4
br label %119
48: ; preds = %48, %21
%49 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %78, %48 ]
%50 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %79, %48 ]
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %49
%52 = load i32, i32* %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %54
%57 = or i64 %49, 1
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %61
%64 = or i64 %49, 2
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %68
%71 = or i64 %49, 3
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %75
%78 = add nuw nsw i64 %49, 4
%79 = add i64 %50, 4
%80 = icmp eq i64 %79, %22
br i1 %80, label %23, label %48
81: ; preds = %119, %40
%82 = phi i32 [ %41, %40 ], [ %137, %119 ]
%83 = phi i64 [ 1, %40 ], [ %138, %119 ]
%84 = icmp eq i64 %44, 0
br i1 %84, label %95, label %85
85: ; preds = %81, %85
%86 = phi i32 [ %91, %85 ], [ %82, %81 ]
%87 = phi i64 [ %92, %85 ], [ %83, %81 ]
%88 = phi i64 [ %93, %85 ], [ 0, %81 ]
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %87
%90 = load i32, i32* %89
%91 = add nsw i32 %86, %90
store i32 %91, i32* %89
%92 = add nuw nsw i64 %87, 1
%93 = add i64 %88, 1
%94 = icmp eq i64 %93, %44
br i1 %94, label %95, label %85
95: ; preds = %81, %85, %38
br i1 %15, label %96, label %174
96: ; preds = %95
%97 = zext i32 %2 to i64
%98 = and i64 %97, 1
%99 = icmp eq i64 %98, 0
br i1 %99, label %116, label %100
100: ; preds = %96
%101 = add nsw i64 %97, -1
%102 = and i64 %101, 4294967295
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = sext i32 %104 to i64
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %105
%107 = load i32, i32* %106
%108 = add nsw i32 %107, -1
%109 = sext i32 %108 to i64
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %109
store i32 %104, i32* %110
%111 = load i32, i32* %103
%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
br label %116
116: ; preds = %100, %96
%117 = phi i64 [ %97, %96 ], [ %101, %100 ]
%118 = icmp eq i32 %2, 1
br i1 %118, label %174, label %141
119: ; preds = %119, %46
%120 = phi i32 [ %41, %46 ], [ %137, %119 ]
%121 = phi i64 [ 1, %46 ], [ %138, %119 ]
%122 = phi i64 [ 0, %46 ], [ %139, %119 ]
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %121
%124 = load i32, i32* %123
%125 = add nsw i32 %120, %124
store i32 %125, i32* %123
%126 = add nuw nsw i64 %121, 1
%127 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %126
%128 = load i32, i32* %127
%129 = add nsw i32 %125, %128
store i32 %129, i32* %127
%130 = add nuw nsw i64 %121, 2
%131 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %130
%132 = load i32, i32* %131
%133 = add nsw i32 %129, %132
store i32 %133, i32* %131
%134 = add nuw nsw i64 %121, 3
%135 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %134
%136 = load i32, i32* %135
%137 = add nsw i32 %133, %136
store i32 %137, i32* %135
%138 = add nuw nsw i64 %121, 4
%139 = add i64 %122, 4
%140 = icmp eq i64 %139, %47
br i1 %140, label %81, label %119
141: ; preds = %116, %141
%142 = phi i64 [ %158, %141 ], [ %117, %116 ]
%143 = add nsw i64 %142, -1
%144 = and i64 %143, 4294967295
%145 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %144
%146 = load i32, i32* %145
%147 = sext i32 %146 to i64
%148 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %147
%149 = load i32, i32* %148
%150 = add nsw i32 %149, -1
%151 = sext i32 %150 to i64
%152 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %151
store i32 %146, i32* %152
%153 = load i32, i32* %145
%154 = sext i32 %153 to i64
%155 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %154
%156 = load i32, i32* %155
%157 = add nsw i32 %156, -1
store i32 %157, i32* %155
%158 = add nsw i64 %142, -2
%159 = and i64 %158, 4294967295
%160 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %159
%161 = load i32, i32* %160
%162 = sext i32 %161 to i64
%163 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %162
%164 = load i32, i32* %163
%165 = add nsw i32 %164, -1
%166 = sext i32 %165 to i64
%167 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %166
store i32 %161, i32* %167
%168 = load i32, i32* %160
%169 = sext i32 %168 to i64
%170 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 %169
%171 = load i32, i32* %170
%172 = add nsw i32 %171, -1
store i32 %172, i32* %170
%173 = icmp ugt i64 %143, 1
br i1 %173, label %141, label %174
174: ; preds = %116, %141, %95
ret void
}