#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*/ memset(int *, int /*<<< orphan*/, int);
int /*<<< orphan*/ printArray(int *, int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *);
void countingSort(int *a, int size) {
  int output[size];
  memset(output, 0, size);
  int count[1000000];
  for (int i = 0; i < 1000000; i++)
    count[i] = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    count[a[i]]++;
  }
  for (int i = 1; i < 1000000; i++)
    count[i] += count[i - 1];
  for (int i = size - 1; i >= 0; i--) {
    output[count[a[i]] - 1] = a[i];
    count[a[i]]--;
  }
  printArray(output, size);
  printf("\n");
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x3d0940,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rcx
and    $0xfffffffffffffff0,%rcx
mov    %rsp,%rdi
sub    %rcx,%rdi
mov    %rdi,-0x3d0938(%rbp)
mov    %rdi,%rsp
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%edx
xor    %esi,%esi
call   1040 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x3d0924(%rbp)
cmpl   $0xf4240,-0x3d0924(%rbp)
jge    11b6 <countingSort+0x86>
movslq -0x3d0924(%rbp),%rax
movl   $0x0,-0x3d0920(%rbp,%rax,4)
mov    -0x3d0924(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3d0924(%rbp)
jmp    1180 <countingSort+0x50>
movl   $0x0,-0x3d0928(%rbp)
mov    -0x3d0928(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1203 <countingSort+0xd3>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x3d0928(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x3d0920(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x3d0920(%rbp,%rax,4)
mov    -0x3d0928(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3d0928(%rbp)
jmp    11c0 <countingSort+0x90>
movl   $0x1,-0x3d092c(%rbp)
cmpl   $0xf4240,-0x3d092c(%rbp)
jge    1258 <countingSort+0x128>
mov    -0x3d092c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
mov    -0x3d0920(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0x3d092c(%rbp),%rax
add    -0x3d0920(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x3d0920(%rbp,%rax,4)
mov    -0x3d092c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3d092c(%rbp)
jmp    120d <countingSort+0xdd>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3d0930(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x3d0930(%rbp)
jl     12d9 <countingSort+0x1a9>
mov    -0x3d0938(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x3d0930(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x3d0930(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
mov    -0x3d0920(%rbp,%rcx,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x3d0930(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x3d0920(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x3d0920(%rbp,%rax,4)
mov    -0x3d0930(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x3d0930(%rbp)
jmp    1264 <countingSort+0x134>
mov    -0x3d0938(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
call   1050 <printArray@plt>
lea    0xd11(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x18(%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
sub    $0x3d0908,%rsp
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r12
mov    %esi,%r13d
mov    %rsp,%r15
lea    0xf(,%r13,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%r15
mov    %r15,%rsp
xor    %ebx,%ebx
mov    %r15,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %r14d,%edx
call   1040 <memset@plt>
lea    -0x3d0930(%rbp),%rdi
mov    $0x3d0900,%edx
xor    %esi,%esi
call   1040 <memset@plt>
test   %r14d,%r14d
jle    121b <countingSort+0xeb>
lea    -0x1(%r13),%rcx
mov    %r13d,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rcx
jae    11a1 <countingSort+0x71>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11ec <countingSort+0xbc>
mov    %r13d,%edx
and    $0xfffffffc,%edx
xor    %ecx,%ecx
nopl   0x0(%rax)
movslq (%r12,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,-0x3d0930(%rbp,%rsi,4)
01
movslq 0x4(%r12,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,-0x3d0930(%rbp,%rsi,4)
01
movslq 0x8(%r12,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,-0x3d0930(%rbp,%rsi,4)
01
movslq 0xc(%r12,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,-0x3d0930(%rbp,%rsi,4)
01
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rdx
jne    11b0 <countingSort+0x80>
test   %rax,%rax
je     1215 <countingSort+0xe5>
lea    (%r12,%rcx,4),%rcx
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rcx,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,-0x3d0930(%rbp,%rsi,4)
01
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rax
jne    1200 <countingSort+0xd0>
mov    -0x3d0930(%rbp),%ebx
mov    $0x3,%eax
add    -0x3d0938(%rbp,%rax,4),%ebx
mov    %ebx,-0x3d0938(%rbp,%rax,4)
add    -0x3d0934(%rbp,%rax,4),%ebx
mov    %ebx,-0x3d0934(%rbp,%rax,4)
add    -0x3d0930(%rbp,%rax,4),%ebx
mov    %ebx,-0x3d0930(%rbp,%rax,4)
add    $0x3,%rax
cmp    $0xf4242,%rax
jne    1220 <countingSort+0xf0>
test   %r14d,%r14d
jle    12db <countingSort+0x1ab>
test   $0x1,%r13b
je     1288 <countingSort+0x158>
add    $0xffffffffffffffff,%r13
mov    %r13d,%eax
movslq (%r12,%rax,4),%rax
movslq -0x3d0930(%rbp,%rax,4),%rcx
ff
mov    %eax,-0x4(%r15,%rcx,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
mov    %ecx,-0x3d0930(%rbp,%rax,4)
cmp    $0x1,%r14d
je     12db <countingSort+0x1ab>
xchg   %ax,%ax
lea    -0x1(%r13),%eax
movslq (%r12,%rax,4),%rax
movslq -0x3d0930(%rbp,%rax,4),%rcx
ff
mov    %eax,-0x4(%r15,%rcx,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
mov    %ecx,-0x3d0930(%rbp,%rax,4)
lea    -0x2(%r13),%rax
mov    %eax,%ecx
movslq (%r12,%rcx,4),%rcx
movslq -0x3d0930(%rbp,%rcx,4),%rdx
ff
mov    %ecx,-0x4(%r15,%rdx,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
mov    %edx,-0x3d0930(%rbp,%rcx,4)
cmp    $0x2,%r13
mov    %rax,%r13
jg     1290 <countingSort+0x160>
mov    %r15,%rdi
mov    %r14d,%esi
call   1050 <printArray@plt>
mov    $0xa,%edi
call   1030 <putchar@plt>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [2 x i8] c"\0A\00"
define void @countingSort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i64
%7 = alloca [1000000 x i32]
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%12 = load i32, i32* %4
%13 = zext i32 %12 to i64
%14 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %14, i8** %5
%15 = alloca i32, i64 %13
store i64 %13, i64* %6
%16 = load i32, i32* %4
%17 = call i32 @memset(i32* %15, i32 0, i32 %16)
store i32 0, i32* %8
br label %18
18: ; preds = %25, %2
%19 = load i32, i32* %8
%20 = icmp slt i32 %19, 1000000
br i1 %20, label %21, label %28
21: ; preds = %18
%22 = load i32, i32* %8
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %7, i64 0, i64 %23
store i32 0, i32* %24
br label %25
25: ; preds = %21
%26 = load i32, i32* %8
%27 = add nsw i32 %26, 1
store i32 %27, i32* %8
br label %18
28: ; preds = %18
store i32 0, i32* %9
br label %29
29: ; preds = %43, %28
%30 = load i32, i32* %9
%31 = load i32, i32* %4
%32 = icmp slt i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %46
33: ; preds = %29
%34 = load i32*, i32** %3
%35 = load i32, i32* %9
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %7, i64 0, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = add nsw i32 %41, 1
store i32 %42, i32* %40
br label %43
43: ; preds = %33
%44 = load i32, i32* %9
%45 = add nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %9
br label %29
46: ; preds = %29
store i32 1, i32* %10
br label %47
47: ; preds = %61, %46
%48 = load i32, i32* %10
%49 = icmp slt i32 %48, 1000000
br i1 %49, label %50, label %64
50: ; preds = %47
%51 = load i32, i32* %10
%52 = sub nsw i32 %51, 1
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %7, i64 0, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = load i32, i32* %10
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %7, i64 0, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = add nsw i32 %59, %55
store i32 %60, i32* %58
br label %61
61: ; preds = %50
%62 = load i32, i32* %10
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %10
br label %47
64: ; preds = %47
%65 = load i32, i32* %4
%66 = sub nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %11
br label %67
67: ; preds = %96, %64
%68 = load i32, i32* %11
%69 = icmp sge i32 %68, 0
br i1 %69, label %70, label %99
70: ; preds = %67
%71 = load i32*, i32** %3
%72 = load i32, i32* %11
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %73
%75 = load i32, i32* %74
%76 = load i32*, i32** %3
%77 = load i32, i32* %11
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %7, i64 0, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = sub nsw i32 %83, 1
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %85
store i32 %75, i32* %86
%87 = load i32*, i32** %3
%88 = load i32, i32* %11
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %87, i64 %89
%91 = load i32, i32* %90
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %7, i64 0, i64 %92
%94 = load i32, i32* %93
%95 = add nsw i32 %94, -1
store i32 %95, i32* %93
br label %96
96: ; preds = %70
%97 = load i32, i32* %11
%98 = add nsw i32 %97, -1
store i32 %98, i32* %11
br label %67
99: ; preds = %67
%100 = load i32, i32* %4
%101 = call i32 @printArray(i32* %15, i32 %100)
%102 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @.str, i64 0, i64 0))
%103 = load i8*, i8** %5
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @countingSort(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = alloca [1000000 x i32]
%4 = bitcast [1000000 x i32]* %3 to i8*
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = alloca i32, i64 %5
%7 = call i32 @memset(i32* %6, i32 0, i32 %1)
%8 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %8, label %9, label %15
9: ; preds = %2
%10 = add nsw i64 %5, -1
%11 = and i64 %5, 3
%12 = icmp ult i64 %10, 3
br i1 %12, label %17, label %13
13: ; preds = %9
%14 = and i64 %5, 4294967292
br label %35
15: ; preds = %32, %2
%16 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %34, %32 ]
br label %86
17: ; preds = %35, %9
%18 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %65, %35 ]
%19 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %19, label %32, label %20
20: ; preds = %17, %20
%21 = phi i64 [ %29, %20 ], [ %18, %17 ]
%22 = phi i64 [ %30, %20 ], [ 0, %17 ]
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %21
%24 = load i32, i32* %23
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %26
%29 = add nuw nsw i64 %21, 1
%30 = add i64 %22, 1
%31 = icmp eq i64 %30, %11
br i1 %31, label %32, label %20
32: ; preds = %20, %17
%33 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 0
%34 = load i32, i32* %33
br label %15
35: ; preds = %35, %13
%36 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %65, %35 ]
%37 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %66, %35 ]
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %36
%39 = load i32, i32* %38
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %41
%44 = or i64 %36, 1
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %48
%51 = or i64 %36, 2
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = add nsw i32 %56, 1
store i32 %57, i32* %55
%58 = or i64 %36, 3
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %62
%65 = add nuw nsw i64 %36, 4
%66 = add i64 %37, 4
%67 = icmp eq i64 %66, %14
br i1 %67, label %17, label %35
68: ; preds = %86
br i1 %8, label %69, label %102
69: ; preds = %68
%70 = and i64 %5, 1
%71 = icmp eq i64 %70, 0
br i1 %71, label %83, label %72
72: ; preds = %69
%73 = add nsw i64 %5, -1
%74 = and i64 %73, 4294967295
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = add nsw i32 %79, -1
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %81
store i32 %76, i32* %82
store i32 %80, i32* %78
br label %83
83: ; preds = %72, %69
%84 = phi i64 [ %5, %69 ], [ %73, %72 ]
%85 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %85, label %102, label %105
86: ; preds = %86, %15
%87 = phi i32 [ %16, %15 ], [ %99, %86 ]
%88 = phi i64 [ 1, %15 ], [ %100, %86 ]
%89 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = add nsw i32 %90, %87
store i32 %91, i32* %89
%92 = add nuw nsw i64 %88, 1
%93 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %92
%94 = load i32, i32* %93
%95 = add nsw i32 %94, %91
store i32 %95, i32* %93
%96 = add nuw nsw i64 %88, 2
%97 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = add nsw i32 %98, %95
store i32 %99, i32* %97
%100 = add nuw nsw i64 %88, 3
%101 = icmp eq i64 %100, 1000000
br i1 %101, label %68, label %86
102: ; preds = %83, %105, %68
%103 = call i32 @printArray(i32* %6, i32 %1)
%104 = call i32 @putchar(i32 10)
ret void
105: ; preds = %83, %105
%106 = phi i64 [ %117, %105 ], [ %84, %83 ]
%107 = add i64 %106, 4294967295
%108 = and i64 %107, 4294967295
%109 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %108
%110 = load i32, i32* %109
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %111
%113 = load i32, i32* %112
%114 = add nsw i32 %113, -1
%115 = sext i32 %114 to i64
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %115
store i32 %110, i32* %116
store i32 %114, i32* %112
%117 = add nsw i64 %106, -2
%118 = and i64 %117, 4294967295
%119 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %118
%120 = load i32, i32* %119
%121 = sext i32 %120 to i64
%122 = getelementptr inbounds [1000000 x i32], [1000000 x i32]* %3, i64 0, i64 %121
%123 = load i32, i32* %122
%124 = add nsw i32 %123, -1
%125 = sext i32 %124 to i64
%126 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %125
store i32 %120, i32* %126
store i32 %124, i32* %122
%127 = icmp sgt i64 %106, 2
br i1 %127, label %105, label %102
}