#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*/ free(int *);
scalar_t__ malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memset(int *, int /*<<< orphan*/, int);
void bucket_sort(int a[], int n, int max) {
  int i, j;
  int *buckets;
  if (a == NULL || n < 1 || max < 1)
    return;
  if ((buckets = (int *)malloc(max * sizeof(int))) == NULL)
    return;
  memset(buckets, 0, max * sizeof(int));
  for (i = 0; i < n; i++)
    buckets[a[i]]++;
  for (i = 0, j = 0; i < max; i++)
    while ((buckets[i]--) > 0)
      a[j++] = i;
  free(buckets);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bucket_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x8(%rbp)
je     1161 <bucket_sort+0x31>
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jl     1161 <bucket_sort+0x31>
cmpl   $0x1,-0x10(%rbp)
jge    1166 <bucket_sort+0x36>
jmp    124b <bucket_sort+0x11b>
movslq -0x10(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
jne    1188 <bucket_sort+0x58>
jmp    124b <bucket_sort+0x11b>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
movslq -0x10(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
xor    %esi,%esi
call   1040 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11d7 <bucket_sort+0xa7>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11a4 <bucket_sort+0x74>
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1242 <bucket_sort+0x112>
jmp    11f6 <bucket_sort+0xc6>
mov    -0x20(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,(%rcx,%rdx,4)
cmp    $0x0,%eax
jle    122f <bucket_sort+0xff>
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11f6 <bucket_sort+0xc6>
jmp    1234 <bucket_sort+0x104>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11e5 <bucket_sort+0xb5>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bucket_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
test   %rdi,%rdi
je     1238 <bucket_sort+0x108>
mov    %esi,%r13d
test   %esi,%esi
jle    1238 <bucket_sort+0x108>
mov    %edx,%r15d
test   %edx,%edx
jle    1238 <bucket_sort+0x108>
mov    %rdi,%r14
lea    0x0(,%r15,4),%r12d
mov    %r12d,%edi
call   1050 <malloc@plt>
test   %rax,%rax
je     1238 <bucket_sort+0x108>
mov    %rax,%rbx
xor    %ebp,%ebp
mov    %rax,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %r12d,%edx
call   1040 <memset@plt>
mov    %r13d,%ecx
lea    -0x1(%rcx),%rdx
mov    %ecx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rdx
jb     11cc <bucket_sort+0x9c>
and    $0xfffffffc,%ecx
xor    %ebp,%ebp
nop
movslq (%r14,%rbp,4),%rdx
addl   $0x1,(%rbx,%rdx,4)
movslq 0x4(%r14,%rbp,4),%rdx
addl   $0x1,(%rbx,%rdx,4)
movslq 0x8(%r14,%rbp,4),%rdx
addl   $0x1,(%rbx,%rdx,4)
movslq 0xc(%r14,%rbp,4),%rdx
addl   $0x1,(%rbx,%rdx,4)
add    $0x4,%rbp
cmp    %rbp,%rcx
jne    11a0 <bucket_sort+0x70>
test   %rax,%rax
je     11f1 <bucket_sort+0xc1>
lea    (%r14,%rbp,4),%rcx
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rcx,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rax
jne    11e0 <bucket_sort+0xb0>
test   %r15d,%r15d
jle    1247 <bucket_sort+0x117>
mov    %r15d,%eax
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
jmp    1209 <bucket_sort+0xd9>
nop
add    $0x1,%rcx
cmp    %rax,%rcx
je     1247 <bucket_sort+0x117>
mov    (%rbx,%rcx,4),%esi
lea    -0x1(%rsi),%edi
mov    %edi,(%rbx,%rcx,4)
test   %esi,%esi
jle    1200 <bucket_sort+0xd0>
movslq %edx,%rsi
lea    (%r14,%rsi,4),%rsi
nopl   (%rax)
mov    %ecx,(%rsi)
mov    (%rbx,%rcx,4),%edi
lea    -0x1(%rdi),%ebp
mov    %ebp,(%rbx,%rcx,4)
add    $0x4,%rsi
add    $0x1,%edx
test   %edi,%edi
jg     1220 <bucket_sort+0xf0>
jmp    1200 <bucket_sort+0xd0>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %rbx,%rdi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

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

LLVM IR (-O2):
define void @bucket_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp eq i32* %0, null
%5 = icmp slt i32 %1, 1
%6 = or i1 %4, %5
%7 = icmp slt i32 %2, 1
%8 = or i1 %6, %7
br i1 %8, label %99, label %9
9: ; preds = %3
%10 = shl i32 %2, 2
%11 = tail call i64 @malloc(i32 %10)
%12 = inttoptr i64 %11 to i32*
%13 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %13, label %99, label %14
14: ; preds = %9
%15 = tail call i32 @memset(i32* %12, i32 0, i32 %10)
%16 = zext i32 %1 to i64
%17 = add nsw i64 %16, -1
%18 = and i64 %16, 3
%19 = icmp ult i64 %17, 3
br i1 %19, label %22, label %20
20: ; preds = %14
%21 = and i64 %16, 4294967292
br label %41
22: ; preds = %41, %14
%23 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %71, %41 ]
%24 = icmp eq i64 %18, 0
br i1 %24, label %37, label %25
25: ; preds = %22, %25
%26 = phi i64 [ %34, %25 ], [ %23, %22 ]
%27 = phi i64 [ %35, %25 ], [ 0, %22 ]
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %26
%29 = load i32, i32* %28
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = add nsw i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %31
%34 = add nuw nsw i64 %26, 1
%35 = add i64 %27, 1
%36 = icmp eq i64 %35, %18
br i1 %36, label %37, label %25
37: ; preds = %25, %22
%38 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %38, label %39, label %97
39: ; preds = %37
%40 = zext i32 %2 to i64
br label %74
41: ; preds = %41, %20
%42 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %71, %41 ]
%43 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %72, %41 ]
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %42
%45 = load i32, i32* %44
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %47
%50 = or i64 %42, 1
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %54
%57 = or i64 %42, 2
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %61
%64 = or i64 %42, 3
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %68
%71 = add nuw nsw i64 %42, 4
%72 = add i64 %43, 4
%73 = icmp eq i64 %72, %21
br i1 %73, label %22, label %41
74: ; preds = %39, %93
%75 = phi i64 [ 0, %39 ], [ %95, %93 ]
%76 = phi i32 [ 0, %39 ], [ %94, %93 ]
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %75
%78 = load i32, i32* %77
%79 = add nsw i32 %78, -1
store i32 %79, i32* %77
%80 = icmp sgt i32 %78, 0
br i1 %80, label %81, label %93
81: ; preds = %74
%82 = sext i32 %76 to i64
%83 = trunc i64 %75 to i32
br label %84
84: ; preds = %81, %84
%85 = phi i64 [ %82, %81 ], [ %86, %84 ]
%86 = add i64 %85, 1
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %85
store i32 %83, i32* %87
%88 = load i32, i32* %77
%89 = add nsw i32 %88, -1
store i32 %89, i32* %77
%90 = icmp sgt i32 %88, 0
br i1 %90, label %84, label %91
91: ; preds = %84
%92 = trunc i64 %86 to i32
br label %93
93: ; preds = %91, %74
%94 = phi i32 [ %76, %74 ], [ %92, %91 ]
%95 = add nuw nsw i64 %75, 1
%96 = icmp eq i64 %95, %40
br i1 %96, label %97, label %74
97: ; preds = %93, %37
%98 = tail call i32 @free(i32* %12)
br label %99
99: ; preds = %9, %3, %97
ret void
}