#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*/ countingsort(int *, int *, int, int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, ...);
int /*<<< orphan*/ scanf(char *, int *);
void main() {
  int a[100];
  int b[100];
  int i, j;
  int n, k;
  int max = 0;
  printf("Enter the size of array");
  scanf("%d", &n);
  printf("Enter the elements of the array\n");
  for (i = 0; i < n; i++) {
    scanf("%d", &a[i]);
  }
  for (i = 0; i < n; i++) {
    if (a[i] > max) {
      max = a[i];
    }
  }
  k = max;
  countingsort(a, b, n, k);
  printf("Sorted array:\n");
  for (j = 0; j < n; j++) {
    printf("%d\n", b[j]);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x340,%rsp
movl   $0x0,-0x334(%rbp)
lea    0xeb4(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
lea    0xebe(%rip),%rdi
lea    -0x32c(%rbp),%rsi
call   1050 <scanf@plt>
lea    0xeae(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
movl   $0x0,-0x324(%rbp)
mov    -0x324(%rbp),%eax
cmp    -0x32c(%rbp),%eax
jge    11c5 <main+0x95>
movslq -0x324(%rbp),%rax
lea    -0x190(%rbp),%rsi
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
lea    0xe6c(%rip),%rdi
call   1050 <scanf@plt>
mov    -0x324(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x324(%rbp)
jmp    117e <main+0x4e>
movl   $0x0,-0x324(%rbp)
mov    -0x324(%rbp),%eax
cmp    -0x32c(%rbp),%eax
jge    1228 <main+0xf8>
movslq -0x324(%rbp),%rax
mov    -0x190(%rbp,%rax,4),%eax
cmp    -0x334(%rbp),%eax
jle    120f <main+0xdf>
movslq -0x324(%rbp),%rax
mov    -0x190(%rbp,%rax,4),%eax
mov    %eax,-0x334(%rbp)
jmp    1214 <main+0xe4>
mov    -0x324(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x324(%rbp)
jmp    11cf <main+0x9f>
mov    -0x334(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x330(%rbp)
lea    -0x190(%rbp),%rdi
lea    -0x320(%rbp),%rsi
mov    -0x32c(%rbp),%edx
mov    -0x330(%rbp),%ecx
call   1030 <countingsort@plt>
lea    0xde2(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
movl   $0x0,-0x328(%rbp)
mov    -0x328(%rbp),%eax
cmp    -0x32c(%rbp),%eax
jge    12ad <main+0x17d>
movslq -0x328(%rbp),%rax
mov    -0x320(%rbp,%rax,4),%esi
lea    0xdb9(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
mov    -0x328(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x328(%rbp)
jmp    126b <main+0x13b>
add    $0x340,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x330,%rsp
lea    0xead(%rip),%rdi
xor    %ebx,%ebx
xor    %eax,%eax
call   1050 <printf@plt>
lea    0xeb5(%rip),%rdi
lea    0xc(%rsp),%rsi
call   1060 <scanf@plt>
lea    0xeab(%rip),%rdi
call   1030 <puts@plt>
mov    0xc(%rsp),%edx
test   %edx,%edx
jle    1332 <main+0x1f2>
lea    0x10(%rsp),%r15
xor    %ebx,%ebx
lea    0xe85(%rip),%r14
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    %r14,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1060 <scanf@plt>
add    $0x1,%rbx
movslq 0xc(%rsp),%rdx
add    $0x4,%r15
cmp    %rdx,%rbx
jl     11a0 <main+0x60>
test   %edx,%edx
jle    11d1 <main+0x91>
mov    %edx,%eax
cmp    $0x8,%edx
jae    11d8 <main+0x98>
xor    %ecx,%ecx
xor    %ebx,%ebx
jmp    1320 <main+0x1e0>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1332 <main+0x1f2>
mov    %eax,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
lea    -0x8(%rcx),%rsi
mov    %rsi,%rbx
shr    $0x3,%rbx
add    $0x1,%rbx
test   %rsi,%rsi
je     139c <main+0x25c>
mov    %rbx,%rsi
and    $0xfffffffffffffffe,%rsi
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %edi,%edi
pxor   %xmm1,%xmm1
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movdqa 0x10(%rsp,%rdi,4),%xmm2
movdqa 0x20(%rsp,%rdi,4),%xmm3
movdqa 0x30(%rsp,%rdi,4),%xmm4
movdqa 0x40(%rsp,%rdi,4),%xmm5
movdqa %xmm2,%xmm6
pcmpgtd %xmm0,%xmm6
pand   %xmm6,%xmm2
pandn  %xmm0,%xmm6
por    %xmm2,%xmm6
movdqa %xmm3,%xmm2
pcmpgtd %xmm1,%xmm2
pand   %xmm2,%xmm3
pandn  %xmm1,%xmm2
por    %xmm3,%xmm2
movdqa %xmm4,%xmm0
pcmpgtd %xmm6,%xmm0
pand   %xmm0,%xmm4
pandn  %xmm6,%xmm0
por    %xmm4,%xmm0
movdqa %xmm5,%xmm1
pcmpgtd %xmm2,%xmm1
pand   %xmm1,%xmm5
pandn  %xmm2,%xmm1
por    %xmm5,%xmm1
add    $0x10,%rdi
add    $0xfffffffffffffffe,%rsi
jne    1210 <main+0xd0>
test   $0x1,%bl
je     12c3 <main+0x183>
movdqa 0x10(%rsp,%rdi,4),%xmm2
movdqa 0x20(%rsp,%rdi,4),%xmm3
movdqa %xmm2,%xmm4
pcmpgtd %xmm0,%xmm4
pand   %xmm4,%xmm2
pandn  %xmm0,%xmm4
por    %xmm2,%xmm4
movdqa %xmm3,%xmm2
pcmpgtd %xmm1,%xmm2
pand   %xmm2,%xmm3
pandn  %xmm1,%xmm2
por    %xmm3,%xmm2
movdqa %xmm4,%xmm0
movdqa %xmm2,%xmm1
movdqa %xmm0,%xmm2
pcmpgtd %xmm1,%xmm2
pand   %xmm2,%xmm0
pandn  %xmm1,%xmm2
por    %xmm0,%xmm2
pshufd $0xee,%xmm2,%xmm0
movdqa %xmm2,%xmm1
pcmpgtd %xmm0,%xmm1
pand   %xmm1,%xmm2
pandn  %xmm0,%xmm1
por    %xmm2,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
movdqa %xmm1,%xmm2
pcmpgtd %xmm0,%xmm2
pand   %xmm2,%xmm1
pandn  %xmm0,%xmm2
por    %xmm1,%xmm2
movd   %xmm2,%ebx
cmp    %rax,%rcx
je     1332 <main+0x1f2>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    0x10(%rsp,%rcx,4),%esi
cmp    %ebx,%esi
cmovg  %esi,%ebx
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jne    1320 <main+0x1e0>
lea    0x10(%rsp),%rdi
lea    0x1a0(%rsp),%rsi
mov    %ebx,%ecx
call   1040 <countingsort@plt>
lea    0xcf2(%rip),%rdi
call   1030 <puts@plt>
cmpl   $0x0,0xc(%rsp)
jle    138f <main+0x24f>
lea    0xcbb(%rip),%r14
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    0x1a0(%rsp,%rbx,4),%esi
mov    %r14,%rdi
xor    %eax,%eax
call   1050 <printf@plt>
add    $0x1,%rbx
movslq 0xc(%rsp),%rax
cmp    %rax,%rbx
jl     1370 <main+0x230>
add    $0x330,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret
pxor   %xmm0,%xmm0
xor    %edi,%edi
pxor   %xmm1,%xmm1
test   $0x1,%bl
jne    1287 <main+0x147>
jmp    12c3 <main+0x183>

LLVM IR (-O0):
@.str = [24 x i8] c"Enter the size of array\00"
@.str.1 = [3 x i8] c"%d\00"
@.str.2 = [33 x i8] c"Enter the elements of the array\0A\00"
@.str.3 = [15 x i8] c"Sorted array:\0A\00"
@.str.4 = [4 x i8] c"%d\0A\00"
define void @main() {
%1 = alloca [100 x i32]
%2 = alloca [100 x i32]
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32 0, i32* %7
%8 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([24 x i8], [24 x i8]* @.str, i64 0, i64 0))
%9 = call i32 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32* %5)
%10 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([33 x i8], [33 x i8]* @.str.2, i64 0, i64 0))
store i32 0, i32* %3
br label %11
11: ; preds = %20, %0
%12 = load i32, i32* %3
%13 = load i32, i32* %5
%14 = icmp slt i32 %12, %13
br i1 %14, label %15, label %23
15: ; preds = %11
%16 = load i32, i32* %3
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %17
%19 = call i32 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32* %18)
br label %20
20: ; preds = %15
%21 = load i32, i32* %3
%22 = add nsw i32 %21, 1
store i32 %22, i32* %3
br label %11
23: ; preds = %11
store i32 0, i32* %3
br label %24
24: ; preds = %41, %23
%25 = load i32, i32* %3
%26 = load i32, i32* %5
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %44
28: ; preds = %24
%29 = load i32, i32* %3
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = load i32, i32* %7
%34 = icmp sgt i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %40
35: ; preds = %28
%36 = load i32, i32* %3
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
store i32 %39, i32* %7
br label %40
40: ; preds = %35, %28
br label %41
41: ; preds = %40
%42 = load i32, i32* %3
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %3
br label %24
44: ; preds = %24
%45 = load i32, i32* %7
store i32 %45, i32* %6
%46 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 0
%47 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %2, i64 0, i64 0
%48 = load i32, i32* %5
%49 = load i32, i32* %6
%50 = call i32 @countingsort(i32* %46, i32* %47, i32 %48, i32 %49)
%51 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([15 x i8], [15 x i8]* @.str.3, i64 0, i64 0))
store i32 0, i32* %4
br label %52
52: ; preds = %62, %44
%53 = load i32, i32* %4
%54 = load i32, i32* %5
%55 = icmp slt i32 %53, %54
br i1 %55, label %56, label %65
56: ; preds = %52
%57 = load i32, i32* %4
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %2, i64 0, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str.4, i64 0, i64 0), i32 %60)
br label %62
62: ; preds = %56
%63 = load i32, i32* %4
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %4
br label %52
65: ; preds = %52
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [24 x i8] c"Enter the size of array\00"
@.str.1 = [3 x i8] c"%d\00"
@.str.4 = [4 x i8] c"%d\0A\00"
@str = [32 x i8] c"Enter the elements of the array\00"
@str.5 = [14 x i8] c"Sorted array:\00"
define void @main() {
%1 = alloca [100 x i32]
%2 = alloca [100 x i32]
%3 = alloca i32
%4 = bitcast [100 x i32]* %1 to i8*
%5 = bitcast [100 x i32]* %2 to i8*
%6 = bitcast i32* %3 to i8*
%7 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([24 x i8], [24 x i8]* @.str, i64 0, i64 0))
%8 = call i32 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32* %3)
%9 = call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([32 x i8], [32 x i8]* @str, i64 0, i64 0))
%10 = load i32, i32* %3
%11 = icmp sgt i32 %10, 0
br i1 %11, label %83, label %100
12: ; preds = %83
%13 = icmp sgt i32 %88, 0
br i1 %13, label %14, label %100
14: ; preds = %12
%15 = zext i32 %88 to i64
%16 = icmp ult i32 %88, 8
br i1 %16, label %80, label %17
17: ; preds = %14
%18 = and i64 %15, 4294967288
%19 = add nsw i64 %18, -8
%20 = lshr exact i64 %19, 3
%21 = add nuw nsw i64 %20, 1
%22 = and i64 %21, 1
%23 = icmp eq i64 %19, 0
br i1 %23, label %55, label %24
24: ; preds = %17
%25 = and i64 %21, 4611686018427387902
br label %26
26: ; preds = %26, %24
%27 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %52, %26 ]
%28 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %24 ], [ %50, %26 ]
%29 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %24 ], [ %51, %26 ]
%30 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %53, %26 ]
%31 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %27
%32 = bitcast i32* %31 to <4 x i32>*
%33 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %32
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 4
%35 = bitcast i32* %34 to <4 x i32>*
%36 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %35
%37 = icmp sgt <4 x i32> %33, %28
%38 = icmp sgt <4 x i32> %36, %29
%39 = select <4 x i1> %37, <4 x i32> %33, <4 x i32> %28
%40 = select <4 x i1> %38, <4 x i32> %36, <4 x i32> %29
%41 = or i64 %27, 8
%42 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %41
%43 = bitcast i32* %42 to <4 x i32>*
%44 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %43
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 4
%46 = bitcast i32* %45 to <4 x i32>*
%47 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %46
%48 = icmp sgt <4 x i32> %44, %39
%49 = icmp sgt <4 x i32> %47, %40
%50 = select <4 x i1> %48, <4 x i32> %44, <4 x i32> %39
%51 = select <4 x i1> %49, <4 x i32> %47, <4 x i32> %40
%52 = add nuw i64 %27, 16
%53 = add i64 %30, 2
%54 = icmp eq i64 %53, %25
br i1 %54, label %55, label %26
55: ; preds = %26, %17
%56 = phi <4 x i32> [ undef, %17 ], [ %50, %26 ]
%57 = phi <4 x i32> [ undef, %17 ], [ %51, %26 ]
%58 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %52, %26 ]
%59 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %17 ], [ %50, %26 ]
%60 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %17 ], [ %51, %26 ]
%61 = icmp eq i64 %22, 0
br i1 %61, label %73, label %62
62: ; preds = %55
%63 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %58
%64 = bitcast i32* %63 to <4 x i32>*
%65 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 4
%67 = bitcast i32* %66 to <4 x i32>*
%68 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %67
%69 = icmp sgt <4 x i32> %65, %59
%70 = icmp sgt <4 x i32> %68, %60
%71 = select <4 x i1> %69, <4 x i32> %65, <4 x i32> %59
%72 = select <4 x i1> %70, <4 x i32> %68, <4 x i32> %60
br label %73
73: ; preds = %55, %62
%74 = phi <4 x i32> [ %56, %55 ], [ %71, %62 ]
%75 = phi <4 x i32> [ %57, %55 ], [ %72, %62 ]
%76 = icmp sgt <4 x i32> %74, %75
%77 = select <4 x i1> %76, <4 x i32> %74, <4 x i32> %75
%78 = call i32 @llvm.vector.reduce.smax.v4i32(<4 x i32> %77)
%79 = icmp eq i64 %18, %15
br i1 %79, label %100, label %80
80: ; preds = %14, %73
%81 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %18, %73 ]
%82 = phi i32 [ 0, %14 ], [ %78, %73 ]
br label %91
83: ; preds = %0, %83
%84 = phi i64 [ %87, %83 ], [ 0, %0 ]
%85 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %84
%86 = call i32 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32* %85)
%87 = add nuw nsw i64 %84, 1
%88 = load i32, i32* %3
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = icmp slt i64 %87, %89
br i1 %90, label %83, label %12
91: ; preds = %80, %91
%92 = phi i64 [ %98, %91 ], [ %81, %80 ]
%93 = phi i32 [ %97, %91 ], [ %82, %80 ]
%94 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 %92
%95 = load i32, i32* %94
%96 = icmp sgt i32 %95, %93
%97 = select i1 %96, i32 %95, i32 %93
%98 = add nuw nsw i64 %92, 1
%99 = icmp eq i64 %98, %15
br i1 %99, label %100, label %91
100: ; preds = %91, %73, %0, %12
%101 = phi i32 [ %88, %12 ], [ %10, %0 ], [ %88, %73 ], [ %88, %91 ]
%102 = phi i32 [ 0, %12 ], [ 0, %0 ], [ %78, %73 ], [ %97, %91 ]
%103 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %1, i64 0, i64 0
%104 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %2, i64 0, i64 0
%105 = call i32 @countingsort(i32* %103, i32* %104, i32 %101, i32 %102)
%106 = call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([14 x i8], [14 x i8]* @str.5, i64 0, i64 0))
%107 = load i32, i32* %3
%108 = icmp sgt i32 %107, 0
br i1 %108, label %109, label %118
109: ; preds = %100, %109
%110 = phi i64 [ %114, %109 ], [ 0, %100 ]
%111 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %2, i64 0, i64 %110
%112 = load i32, i32* %111
%113 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str.4, i64 0, i64 0), i32 %112)
%114 = add nuw nsw i64 %110, 1
%115 = load i32, i32* %3
%116 = sext i32 %115 to i64
%117 = icmp slt i64 %114, %116
br i1 %117, label %109, label %118
118: ; preds = %109, %100
ret void
}