#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 *);
int *malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
void count_sort(int a[], int n) {
  int i, j, count;
  int *temp = malloc(n * sizeof(int));
  for (i = 0; i < n; i++) {
    count = 0;
    for (j = 0; j < n; j++) {
      if (a[j] < a[i])
        count++;
      else if (a[j] == a[i] && j < i)
        count++;
    }
    temp[count] = a[i];
  }
  memcpy(a, temp, n * sizeof(int));
  free(temp);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<count_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1216 <count_sort+0xe6>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11f2 <count_sort+0xc2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x10(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11a9 <count_sort+0x79>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11df <count_sort+0xaf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x10(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jne    11da <count_sort+0xaa>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11da <count_sort+0xaa>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11df <count_sort+0xaf>
jmp    11e4 <count_sort+0xb4>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1173 <count_sort+0x43>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1159 <count_sort+0x29>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<count_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %esi,%r12d
mov    %rdi,%r13
lea    0x0(,%r12,4),%r14d
mov    %r14d,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
test   %r12d,%r12d
jle    13a8 <count_sort+0x278>
mov    %r12d,%r10d
mov    %r10d,%r8d
and    $0xfffffff8,%r8d
lea    0x0(,%r10,4),%r9
and    $0xffffffffffffffe0,%r9
xor    %esi,%esi
movdqa 0xe92(%rip),%xmm9
movdqa 0xe99(%rip),%xmm10
movdqa 0xea0(%rip),%xmm14
movdqa 0xea7(%rip),%xmm11
movdqa 0xeae(%rip),%xmm12
jmp    11c3 <count_sort+0x93>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    %ecx,%eax
mov    %edi,(%r15,%rax,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %r10,%rsi
je     13a8 <count_sort+0x278>
mov    0x0(%r13,%rsi,4),%edi
cmp    $0x8,%r12d
jae    11e0 <count_sort+0xb0>
xor    %ebp,%ebp
xor    %ecx,%ecx
jmp    1380 <count_sort+0x250>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movd   %edi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm15
movq   %rsi,%xmm0
pshufd $0x44,%xmm0,%xmm13
pxor   %xmm6,%xmm6
xor    %ecx,%ecx
movdqa %xmm9,%xmm5
movdqa 0xdf8(%rip),%xmm4
pxor   %xmm1,%xmm1
nopl   0x0(%rax)
movdqa %xmm5,%xmm2
pxor   %xmm14,%xmm2
movdqa %xmm13,%xmm3
pxor   %xmm14,%xmm3
movdqa %xmm3,%xmm0
pcmpgtd %xmm2,%xmm0
pshufd $0xa0,%xmm0,%xmm7
pcmpeqd %xmm3,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pand   %xmm7,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm0
por    %xmm2,%xmm0
movdqa %xmm4,%xmm2
pxor   %xmm14,%xmm2
movdqa %xmm3,%xmm7
pcmpgtd %xmm2,%xmm7
pshufd $0xa0,%xmm7,%xmm8
pcmpeqd %xmm3,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pand   %xmm8,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm7
por    %xmm2,%xmm7
movdqu 0x0(%r13,%rcx,1),%xmm2
packssdw %xmm7,%xmm0
movdqa %xmm15,%xmm7
pcmpgtd %xmm2,%xmm7
pcmpeqd %xmm15,%xmm2
pand   %xmm2,%xmm0
movdqa %xmm7,%xmm2
pandn  %xmm0,%xmm2
movdqa %xmm5,%xmm0
paddq  %xmm10,%xmm0
pand   %xmm11,%xmm2
psubd  %xmm7,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm6
pxor   %xmm14,%xmm0
movdqa %xmm3,%xmm2
pcmpgtd %xmm0,%xmm2
pshufd $0xa0,%xmm2,%xmm7
pcmpeqd %xmm3,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm0
pand   %xmm7,%xmm0
movdqa %xmm4,%xmm7
paddq  %xmm10,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
por    %xmm0,%xmm2
pxor   %xmm14,%xmm7
movdqa %xmm3,%xmm0
pcmpgtd %xmm7,%xmm0
pcmpeqd %xmm3,%xmm7
pshufd $0xa0,%xmm0,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm7
pand   %xmm3,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm0
por    %xmm7,%xmm0
movdqu 0x10(%r13,%rcx,1),%xmm3
packssdw %xmm0,%xmm2
movdqa %xmm15,%xmm0
pcmpgtd %xmm3,%xmm0
pcmpeqd %xmm15,%xmm3
pand   %xmm3,%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
pandn  %xmm2,%xmm3
pand   %xmm11,%xmm3
psubd  %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm3,%xmm1
paddq  %xmm12,%xmm5
paddq  %xmm12,%xmm4
add    $0x20,%rcx
cmp    %rcx,%r9
jne    1210 <count_sort+0xe0>
paddd  %xmm6,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0x55,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
movd   %xmm1,%ecx
mov    %r8,%rbp
cmp    %r10,%r8
je     11b0 <count_sort+0x80>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %edi,0x0(%r13,%rbp,4)
setl   %dl
sete   %al
cmp    %rsi,%rbp
setb   %bl
and    %al,%bl
or     %dl,%bl
movzbl %bl,%eax
add    %eax,%ecx
add    $0x1,%rbp
cmp    %rbp,%r10
jne    1380 <count_sort+0x250>
jmp    11b0 <count_sort+0x80>
mov    %r13,%rdi
mov    %r15,%rsi
mov    %r14d,%edx
call   1040 <memcpy@plt>
mov    %r15,%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 @count_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%9 = load i32, i32* %4
%10 = sext i32 %9 to i64
%11 = mul i64 %10, 4
%12 = trunc i64 %11 to i32
%13 = call i32* @malloc(i32 %12)
store i32* %13, i32** %8
store i32 0, i32* %5
br label %14
14: ; preds = %72, %2
%15 = load i32, i32* %5
%16 = load i32, i32* %4
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %75
18: ; preds = %14
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %6
br label %19
19: ; preds = %59, %18
%20 = load i32, i32* %6
%21 = load i32, i32* %4
%22 = icmp slt i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %62
23: ; preds = %19
%24 = load i32*, i32** %3
%25 = load i32, i32* %6
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = load i32*, i32** %3
%30 = load i32, i32* %5
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = icmp slt i32 %28, %33
br i1 %34, label %35, label %38
35: ; preds = %23
%36 = load i32, i32* %7
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %7
br label %58
38: ; preds = %23
%39 = load i32*, i32** %3
%40 = load i32, i32* %6
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = load i32*, i32** %3
%45 = load i32, i32* %5
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = icmp eq i32 %43, %48
br i1 %49, label %50, label %57
50: ; preds = %38
%51 = load i32, i32* %6
%52 = load i32, i32* %5
%53 = icmp slt i32 %51, %52
br i1 %53, label %54, label %57
54: ; preds = %50
%55 = load i32, i32* %7
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %7
br label %57
57: ; preds = %54, %50, %38
br label %58
58: ; preds = %57, %35
br label %59
59: ; preds = %58
%60 = load i32, i32* %6
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %6
br label %19
62: ; preds = %19
%63 = load i32*, i32** %3
%64 = load i32, i32* %5
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = load i32*, i32** %8
%69 = load i32, i32* %7
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %70
store i32 %67, i32* %71
br label %72
72: ; preds = %62
%73 = load i32, i32* %5
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %5
br label %14
75: ; preds = %14
%76 = load i32*, i32** %3
%77 = load i32*, i32** %8
%78 = load i32, i32* %4
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = mul i64 %79, 4
%81 = trunc i64 %80 to i32
%82 = call i32 @memcpy(i32* %76, i32* %77, i32 %81)
%83 = load i32*, i32** %8
%84 = call i32 @free(i32* %83)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @count_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = shl i32 %1, 2
%4 = tail call i32* @malloc(i32 %3)
%5 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %5, label %6, label %79
6: ; preds = %2
%7 = zext i32 %1 to i64
%8 = icmp ult i32 %1, 8
%9 = and i64 %7, 4294967288
%10 = icmp eq i64 %9, %7
br label %11
11: ; preds = %73, %6
%12 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %77, %73 ]
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %12
%14 = load i32, i32* %13
br i1 %8, label %56, label %15
15: ; preds = %11
%16 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %14, i64 0
%17 = shufflevector <4 x i32> %16, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%18 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %14, i64 0
%19 = shufflevector <4 x i32> %18, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%20 = insertelement <4 x i64> poison, i64 %12, i64 0
%21 = shufflevector <4 x i64> %20, <4 x i64> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%22 = insertelement <4 x i64> poison, i64 %12, i64 0
%23 = shufflevector <4 x i64> %22, <4 x i64> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br label %24
24: ; preds = %24, %15
%25 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %50, %24 ]
%26 = phi <4 x i64> [ <i64 0, i64 1, i64 2, i64 3>, %15 ], [ %51, %24 ]
%27 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %15 ], [ %48, %24 ]
%28 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %15 ], [ %49, %24 ]
%29 = add <4 x i64> %26, <i64 4, i64 4, i64 4, i64 4>
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%31 = bitcast i32* %30 to <4 x i32>*
%32 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %31
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 4
%34 = bitcast i32* %33 to <4 x i32>*
%35 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %34
%36 = icmp slt <4 x i32> %32, %17
%37 = icmp slt <4 x i32> %35, %19
%38 = icmp eq <4 x i32> %32, %17
%39 = icmp eq <4 x i32> %35, %19
%40 = icmp ult <4 x i64> %26, %21
%41 = icmp ult <4 x i64> %29, %23
%42 = select <4 x i1> %38, <4 x i1> %40, <4 x i1> zeroinitializer
%43 = select <4 x i1> %39, <4 x i1> %41, <4 x i1> zeroinitializer
%44 = select <4 x i1> %36, <4 x i1> <i1 true, i1 true, i1 true, i1 true>, <4 x i1> %42
%45 = select <4 x i1> %37, <4 x i1> <i1 true, i1 true, i1 true, i1 true>, <4 x i1> %43
%46 = zext <4 x i1> %44 to <4 x i32>
%47 = zext <4 x i1> %45 to <4 x i32>
%48 = add <4 x i32> %27, %46
%49 = add <4 x i32> %28, %47
%50 = add nuw i64 %25, 8
%51 = add <4 x i64> %26, <i64 8, i64 8, i64 8, i64 8>
%52 = icmp eq i64 %50, %9
br i1 %52, label %53, label %24
53: ; preds = %24
%54 = add <4 x i32> %49, %48
%55 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %54)
br i1 %10, label %73, label %56
56: ; preds = %11, %53
%57 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %9, %53 ]
%58 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %55, %53 ]
br label %59
59: ; preds = %56, %59
%60 = phi i64 [ %71, %59 ], [ %57, %56 ]
%61 = phi i32 [ %70, %59 ], [ %58, %56 ]
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %60
%63 = load i32, i32* %62
%64 = icmp slt i32 %63, %14
%65 = icmp eq i32 %63, %14
%66 = icmp ult i64 %60, %12
%67 = select i1 %65, i1 %66, i1 false
%68 = select i1 %64, i1 true, i1 %67
%69 = zext i1 %68 to i32
%70 = add nuw nsw i32 %61, %69
%71 = add nuw nsw i64 %60, 1
%72 = icmp eq i64 %71, %7
br i1 %72, label %73, label %59
73: ; preds = %59, %53
%74 = phi i32 [ %55, %53 ], [ %70, %59 ]
%75 = zext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %4, i64 %75
store i32 %14, i32* %76
%77 = add nuw nsw i64 %12, 1
%78 = icmp eq i64 %77, %7
br i1 %78, label %79, label %11
79: ; preds = %73, %2
%80 = tail call i32 @memcpy(i32* %0, i32* %4, i32 %3)
%81 = tail call i32 @free(i32* %4)
ret void
}