void count_sort(int a[], int n, int exp) {
  int output[n];
  int i, buckets[10] = {0};
  for (i = 0; i < n; i++)
    buckets[(a[i] / exp) % 10]++;
  for (i = 1; i < 10; i++)
    buckets[i] += buckets[i - 1];
  for (i = n - 1; i >= 0; i--) {
    output[buckets[(a[i] / exp) % 10] - 1] = a[i];
    buckets[(a[i] / exp) % 10]--;
  }
  for (i = 0; i < n; i++)
    a[i] = output[i];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<count_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x58(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x20(%rbp)
lea    -0x50(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x28,%edx
call   1030 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    119f <count_sort+0x8f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
movslq %edx,%rax
mov    -0x50(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1160 <count_sort+0x50>
movl   $0x1,-0x24(%rbp)
cmpl   $0xa,-0x24(%rbp)
jge    11d6 <count_sort+0xc6>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
mov    -0x50(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0x24(%rbp),%rax
add    -0x50(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11a6 <count_sort+0x96>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
jl     125a <count_sort+0x14a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x58(%rbp),%rax
mov    %edx,%ecx
mov    -0x5c(%rbp),%edx
movslq %ecx,%rcx
mov    -0x50(%rbp,%rcx,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
movslq %edx,%rax
mov    -0x50(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    11df <count_sort+0xcf>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1291 <count_sort+0x181>
mov    -0x58(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1261 <count_sort+0x151>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<count_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %edx,%r10d
mov    %esi,%r8d
mov    %rsp,%r9
lea    0xf(,%r8,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%r9
mov    %r9,%rsp
xorps  %xmm0,%xmm0
movaps %xmm0,-0x40(%rbp)
movaps %xmm0,-0x50(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
test   %esi,%esi
jle    11ba <count_sort+0xaa>
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    (%rdi,%rcx,4),%eax
cltd
idiv   %r10d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rbx
shr    $0x3f,%rbx
sar    $0x22,%rdx
add    %ebx,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%eax
cltq
addl   $0x1,-0x50(%rbp,%rax,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r8
jne    1160 <count_sort+0x50>
mov    -0x4c(%rbp),%r13d
mov    -0x48(%rbp),%eax
mov    -0x44(%rbp),%edx
mov    -0x40(%rbp),%ecx
mov    -0x3c(%rbp),%ebx
mov    -0x38(%rbp),%r12d
mov    -0x34(%rbp),%r15d
mov    -0x30(%rbp),%r14d
mov    -0x2c(%rbp),%r11d
add    -0x50(%rbp),%r13d
jmp    11d1 <count_sort+0xc1>
xor    %r11d,%r11d
xor    %r14d,%r14d
xor    %r15d,%r15d
xor    %r12d,%r12d
xor    %ebx,%ebx
xor    %ecx,%ecx
xor    %edx,%edx
xor    %eax,%eax
xor    %r13d,%r13d
add    %r13d,%eax
add    %eax,%edx
add    %edx,%ecx
add    %ecx,%ebx
add    %ebx,%r12d
add    %r12d,%r15d
add    %r15d,%r14d
add    %r14d,%r11d
mov    %r13d,-0x4c(%rbp)
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    %edx,-0x44(%rbp)
mov    %ecx,-0x40(%rbp)
mov    %ebx,-0x3c(%rbp)
mov    %r12d,-0x38(%rbp)
mov    %r15d,-0x34(%rbp)
mov    %r14d,-0x30(%rbp)
mov    %r11d,-0x2c(%rbp)
test   %esi,%esi
jle    126c <count_sort+0x15c>
lea    0x1(%r8),%rbx
xchg   %ax,%ax
lea    -0x2(%rbx),%eax
mov    (%rdi,%rax,4),%r11d
mov    %r11d,%eax
cltd
idiv   %r10d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
sar    $0x22,%rdx
add    %ecx,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%ecx
sub    %ecx,%eax
cltq
movslq -0x50(%rbp,%rax,4),%rcx
mov    %r11d,-0x4(%r9,%rcx,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rbx
cmp    $0x1,%rbx
jg     1210 <count_sort+0x100>
test   %esi,%esi
jle    126c <count_sort+0x15c>
shl    $0x2,%r8
mov    %r9,%rsi
mov    %r8,%rdx
call   1030 <memcpy@plt>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @count_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i64
%9 = alloca i32
%10 = alloca [10 x i32]
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%11 = load i32, i32* %5
%12 = zext i32 %11 to i64
%13 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %13, i8** %7
%14 = alloca i32, i64 %12
store i64 %12, i64* %8
%15 = bitcast [10 x i32]* %10 to i8*
store i32 0, i32* %9
br label %16
16: ; preds = %33, %3
%17 = load i32, i32* %9
%18 = load i32, i32* %5
%19 = icmp slt i32 %17, %18
br i1 %19, label %20, label %36
20: ; preds = %16
%21 = load i32*, i32** %4
%22 = load i32, i32* %9
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = load i32, i32* %6
%27 = sdiv i32 %25, %26
%28 = srem i32 %27, 10
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %10, i64 0, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %30
br label %33
33: ; preds = %20
%34 = load i32, i32* %9
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %9
br label %16
36: ; preds = %16
store i32 1, i32* %9
br label %37
37: ; preds = %51, %36
%38 = load i32, i32* %9
%39 = icmp slt i32 %38, 10
br i1 %39, label %40, label %54
40: ; preds = %37
%41 = load i32, i32* %9
%42 = sub nsw i32 %41, 1
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %10, i64 0, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = load i32, i32* %9
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %10, i64 0, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = add nsw i32 %49, %45
store i32 %50, i32* %48
br label %51
51: ; preds = %40
%52 = load i32, i32* %9
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %9
br label %37
54: ; preds = %37
%55 = load i32, i32* %5
%56 = sub nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %9
br label %57
57: ; preds = %92, %54
%58 = load i32, i32* %9
%59 = icmp sge i32 %58, 0
br i1 %59, label %60, label %95
60: ; preds = %57
%61 = load i32*, i32** %4
%62 = load i32, i32* %9
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = load i32*, i32** %4
%67 = load i32, i32* %9
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 %68
%70 = load i32, i32* %69
%71 = load i32, i32* %6
%72 = sdiv i32 %70, %71
%73 = srem i32 %72, 10
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %10, i64 0, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = sub nsw i32 %76, 1
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %78
store i32 %65, i32* %79
%80 = load i32*, i32** %4
%81 = load i32, i32* %9
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %80, i64 %82
%84 = load i32, i32* %83
%85 = load i32, i32* %6
%86 = sdiv i32 %84, %85
%87 = srem i32 %86, 10
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %10, i64 0, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = add nsw i32 %90, -1
store i32 %91, i32* %89
br label %92
92: ; preds = %60
%93 = load i32, i32* %9
%94 = add nsw i32 %93, -1
store i32 %94, i32* %9
br label %57
95: ; preds = %57
store i32 0, i32* %9
br label %96
96: ; preds = %109, %95
%97 = load i32, i32* %9
%98 = load i32, i32* %5
%99 = icmp slt i32 %97, %98
br i1 %99, label %100, label %112
100: ; preds = %96
%101 = load i32, i32* %9
%102 = sext i32 %101 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
%105 = load i32*, i32** %4
%106 = load i32, i32* %9
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 %107
store i32 %104, i32* %108
br label %109
109: ; preds = %100
%110 = load i32, i32* %9
%111 = add nsw i32 %110, 1
store i32 %111, i32* %9
br label %96
112: ; preds = %96
%113 = load i8*, i8** %7
ret void
}

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