#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*/ copy(int *, int *, int);
int /*<<< orphan*/ free(int *);
int *malloc(int);
void radix_sort(int v[], int length, int radix) {
  int count[10] = {0};
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    count[v[i] / radix % 10]++;
  }
  for (int i = 1; i < 10; i++) {
    count[i] += count[i - 1];
  }
  int *output = malloc(sizeof(int) * length);
  for (int i = length - 1; i >= 0; i--) {
    output[--count[v[i] / radix % 10]] = v[i];
  }
  copy(output, v, length);
  free(output);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<radix_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
lea    -0x40(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x28,%edx
call   1040 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11a8 <radix_sort+0x68>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
movslq %edx,%rax
mov    -0x40(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x40(%rbp,%rax,4)
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    1169 <radix_sort+0x29>
movl   $0x1,-0x48(%rbp)
cmpl   $0xa,-0x48(%rbp)
jge    11df <radix_sort+0x9f>
mov    -0x48(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
mov    -0x40(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0x48(%rbp),%rax
add    -0x40(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x40(%rbp,%rax,4)
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    11af <radix_sort+0x6f>
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x54(%rbp)
jl     125d <radix_sort+0x11d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x60(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    %edx,%ecx
mov    -0x58(%rbp),%edx
movslq %ecx,%rsi
mov    -0x40(%rbp,%rsi,4),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x40(%rbp,%rsi,4)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
jmp    11fb <radix_sort+0xbb>
mov    -0x50(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0xc(%rbp),%edx
call   1050 <copy@plt>
mov    -0x50(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<radix_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x30,%rsp
mov    %edx,%r15d
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r12
xorps  %xmm0,%xmm0
movaps %xmm0,0x10(%rsp)
movaps %xmm0,(%rsp)
movq   $0x0,0x20(%rsp)
mov    %esi,%ebx
test   %esi,%esi
jle    11d0 <radix_sort+0xa0>
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    (%r12,%rcx,4),%eax
cltd
idiv   %r15d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rsi
shr    $0x3f,%rsi
sar    $0x22,%rdx
add    %esi,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%eax
cltq
addl   $0x1,(%rsp,%rax,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rbx
jne    1170 <radix_sort+0x40>
mov    0x4(%rsp),%esi
mov    0x8(%rsp),%ecx
mov    0xc(%rsp),%edx
mov    0x10(%rsp),%eax
mov    0x14(%rsp),%ebp
mov    0x18(%rsp),%edi
mov    0x1c(%rsp),%r10d
mov    0x20(%rsp),%r9d
mov    0x24(%rsp),%r8d
add    (%rsp),%esi
jmp    11e5 <radix_sort+0xb5>
xor    %r8d,%r8d
xor    %r9d,%r9d
xor    %r10d,%r10d
xor    %edi,%edi
xor    %ebp,%ebp
xor    %eax,%eax
xor    %edx,%edx
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
mov    %esi,0x4(%rsp)
add    %esi,%ecx
mov    %ecx,0x8(%rsp)
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,0xc(%rsp)
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x10(%rsp)
add    %ebp,%ecx
mov    %ecx,0x14(%rsp)
add    %edi,%ecx
mov    %ecx,0x18(%rsp)
add    %r10d,%ecx
mov    %ecx,0x1c(%rsp)
add    %r9d,%ecx
mov    %ecx,0x20(%rsp)
add    %r8d,%ecx
mov    %ecx,0x24(%rsp)
lea    0x0(,%r14,4),%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
test   %r14d,%r14d
jle    1285 <radix_sort+0x155>
add    $0x1,%rbx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
lea    -0x2(%rbx),%eax
mov    (%r12,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,%eax
cltd
idiv   %r15d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rsi
shr    $0x3f,%rsi
sar    $0x22,%rdx
add    %esi,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%eax
cltq
movslq (%rsp,%rax,4),%rdx
lea    -0x1(%rdx),%rsi
mov    %esi,(%rsp,%rax,4)
mov    %ecx,-0x4(%rbp,%rdx,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rbx
cmp    $0x1,%rbx
ja     1240 <radix_sort+0x110>
mov    %rbp,%rdi
mov    %r12,%rsi
mov    %r14d,%edx
call   1040 <copy@plt>
mov    %rbp,%rdi
add    $0x30,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @radix_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca [10 x i32]
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32*
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%12 = bitcast [10 x i32]* %7 to i8*
store i32 0, i32* %8
br label %13
13: ; preds = %30, %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = load i32, i32* %5
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %33
17: ; preds = %13
%18 = load i32*, i32** %4
%19 = load i32, i32* %8
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = load i32, i32* %6
%24 = sdiv i32 %22, %23
%25 = srem i32 %24, 10
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %7, i64 0, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %27
br label %30
30: ; preds = %17
%31 = load i32, i32* %8
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %8
br label %13
33: ; preds = %13
store i32 1, i32* %9
br label %34
34: ; preds = %48, %33
%35 = load i32, i32* %9
%36 = icmp slt i32 %35, 10
br i1 %36, label %37, label %51
37: ; preds = %34
%38 = load i32, i32* %9
%39 = sub nsw i32 %38, 1
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %7, i64 0, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = load i32, i32* %9
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %7, i64 0, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = add nsw i32 %46, %42
store i32 %47, i32* %45
br label %48
48: ; preds = %37
%49 = load i32, i32* %9
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %9
br label %34
51: ; preds = %34
%52 = load i32, i32* %5
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = mul i64 4, %53
%55 = trunc i64 %54 to i32
%56 = call i32* @malloc(i32 %55)
store i32* %56, i32** %10
%57 = load i32, i32* %5
%58 = sub nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %11
br label %59
59: ; preds = %83, %51
%60 = load i32, i32* %11
%61 = icmp sge i32 %60, 0
br i1 %61, label %62, label %86
62: ; preds = %59
%63 = load i32*, i32** %4
%64 = load i32, i32* %11
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = load i32*, i32** %10
%69 = load i32*, i32** %4
%70 = load i32, i32* %11
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %69, i64 %71
%73 = load i32, i32* %72
%74 = load i32, i32* %6
%75 = sdiv i32 %73, %74
%76 = srem i32 %75, 10
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %7, i64 0, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = add nsw i32 %79, -1
store i32 %80, i32* %78
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %81
store i32 %67, i32* %82
br label %83
83: ; preds = %62
%84 = load i32, i32* %11
%85 = add nsw i32 %84, -1
store i32 %85, i32* %11
br label %59
86: ; preds = %59
%87 = load i32*, i32** %10
%88 = load i32*, i32** %4
%89 = load i32, i32* %5
%90 = call i32 @copy(i32* %87, i32* %88, i32 %89)
%91 = load i32*, i32** %10
%92 = call i32 @free(i32* %91)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @radix_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca [10 x i32]
%5 = bitcast [10 x i32]* %4 to i8*
%6 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %6, label %7, label %31
7: ; preds = %3
%8 = zext i32 %1 to i64
br label %60
9: ; preds = %60
%10 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 0
%11 = load i32, i32* %10
%12 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 1
%13 = load i32, i32* %12
%14 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 2
%15 = load i32, i32* %14
%16 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 3
%17 = load i32, i32* %16
%18 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 4
%19 = load i32, i32* %18
%20 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 5
%21 = load i32, i32* %20
%22 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 6
%23 = load i32, i32* %22
%24 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 7
%25 = load i32, i32* %24
%26 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 8
%27 = load i32, i32* %26
%28 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 9
%29 = load i32, i32* %28
%30 = add nsw i32 %13, %11
br label %31
31: ; preds = %9, %3
%32 = phi i32 [ %29, %9 ], [ 0, %3 ]
%33 = phi i32 [ %27, %9 ], [ 0, %3 ]
%34 = phi i32 [ %25, %9 ], [ 0, %3 ]
%35 = phi i32 [ %23, %9 ], [ 0, %3 ]
%36 = phi i32 [ %21, %9 ], [ 0, %3 ]
%37 = phi i32 [ %19, %9 ], [ 0, %3 ]
%38 = phi i32 [ %17, %9 ], [ 0, %3 ]
%39 = phi i32 [ %15, %9 ], [ 0, %3 ]
%40 = phi i32 [ %30, %9 ], [ 0, %3 ]
%41 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 1
store i32 %40, i32* %41
%42 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 2
%43 = add nsw i32 %39, %40
store i32 %43, i32* %42
%44 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 3
%45 = add nsw i32 %38, %43
store i32 %45, i32* %44
%46 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 4
%47 = add nsw i32 %37, %45
store i32 %47, i32* %46
%48 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 5
%49 = add nsw i32 %36, %47
store i32 %49, i32* %48
%50 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 6
%51 = add nsw i32 %35, %49
store i32 %51, i32* %50
%52 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 7
%53 = add nsw i32 %34, %51
store i32 %53, i32* %52
%54 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 8
%55 = add nsw i32 %33, %53
store i32 %55, i32* %54
%56 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 9
%57 = add nsw i32 %32, %55
store i32 %57, i32* %56
%58 = shl i32 %1, 2
%59 = tail call i32* @malloc(i32 %58)
br i1 %6, label %72, label %74
60: ; preds = %7, %60
%61 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %70, %60 ]
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = sdiv i32 %63, %2
%65 = srem i32 %64, 10
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %67
%70 = add nuw nsw i64 %61, 1
%71 = icmp eq i64 %70, %8
br i1 %71, label %9, label %60
72: ; preds = %31
%73 = zext i32 %1 to i64
br label %77
74: ; preds = %77, %31
%75 = tail call i32 @copy(i32* %59, i32* %0, i32 %1)
%76 = tail call i32 @free(i32* %59)
ret void
77: ; preds = %72, %77
%78 = phi i64 [ %73, %72 ], [ %79, %77 ]
%79 = add nsw i64 %78, -1
%80 = and i64 %79, 4294967295
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = sdiv i32 %82, %2
%84 = srem i32 %83, 10
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 %85
%87 = load i32, i32* %86
%88 = add nsw i32 %87, -1
store i32 %88, i32* %86
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %89
store i32 %82, i32* %90
%91 = icmp ugt i64 %78, 1
br i1 %91, label %77, label %74
}