#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 max_in_array(int *, int);
void counting_sort(int a[], int b[], int n) {
  int max = max_in_array(a, n);
  int temp[100];
  int i;
  for (i = 0; i <= max; i++) {
    temp[i] = 0;
  }
  for (i = 1; i <= n; i++) {
    temp[a[i]]++;
  }
  for (i = 1; i <= max; i++) {
    temp[i] += temp[i - 1];
  }
  for (i = n; i >= 1; i--) {
    b[temp[a[i]]] = a[i];
    temp[a[i]]--;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<counting_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x1c0,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
call   1030 <max_in_array@plt>
mov    %eax,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1b4(%rbp)
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     1174 <counting_sort+0x64>
movslq -0x1b4(%rbp),%rax
movl   $0x0,-0x1b0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1b4(%rbp)
jmp    113f <counting_sort+0x2f>
movl   $0x1,-0x1b4(%rbp)
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     11c1 <counting_sort+0xb1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1b4(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x1b0(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x1b0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1b4(%rbp)
jmp    117e <counting_sort+0x6e>
movl   $0x1,-0x1b4(%rbp)
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     1215 <counting_sort+0x105>
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
mov    -0x1b0(%rbp,%rax,4),%ecx
movslq -0x1b4(%rbp),%rax
add    -0x1b0(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,-0x1b0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1b4(%rbp)
jmp    11cb <counting_sort+0xbb>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1b4(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x1b4(%rbp)
jl     128b <counting_sort+0x17b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1b4(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x1b4(%rbp),%rsi
movslq (%rcx,%rsi,4),%rcx
movslq -0x1b0(%rbp,%rcx,4),%rcx
ff
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1b4(%rbp),%rcx
movslq (%rax,%rcx,4),%rax
mov    -0x1b0(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x1b0(%rbp,%rax,4)
mov    -0x1b4(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x1b4(%rbp)
jmp    121e <counting_sort+0x10e>
add    $0x1c0,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<counting_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x190,%rsp
mov    %edx,%r15d
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbx
mov    %edx,%esi
call   1040 <max_in_array@plt>
mov    %eax,%r12d
mov    %eax,%ebp
test   %eax,%eax
js     115a <counting_sort+0x3a>
lea    0x4(,%rbp,4),%rdx
mov    %rsp,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
mov    %r15d,%eax
test   %r15d,%r15d
jle    11d1 <counting_sort+0xb1>
lea    -0x1(%rax),%rsi
mov    %eax,%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    $0x1,%edx
cmp    $0x3,%rsi
jb     11b1 <counting_sort+0x91>
mov    %eax,%esi
and    $0xfffffffc,%esi
xor    %edx,%edx
nopl   (%rax)
movslq 0x4(%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
movslq 0x8(%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
movslq 0xc(%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
movslq 0x10(%rbx,%rdx,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1180 <counting_sort+0x60>
add    $0x1,%rdx
test   %rcx,%rcx
je     11d1 <counting_sort+0xb1>
lea    (%rbx,%rdx,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax)
movslq (%rdx,%rsi,4),%rdi
addl   $0x1,(%rsp,%rdi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jne    11c0 <counting_sort+0xa0>
test   %r12d,%r12d
jle    124f <counting_sort+0x12f>
mov    (%rsp),%ecx
lea    -0x1(%rbp),%rdi
mov    %ebp,%edx
and    $0x3,%edx
mov    $0x1,%esi
cmp    $0x3,%rdi
jb     122d <counting_sort+0x10d>
and    $0xfffffffc,%ebp
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    0x4(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x4(%rsp,%rsi,4)
add    0x8(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x8(%rsp,%rsi,4)
add    0xc(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0xc(%rsp,%rsi,4)
add    0x10(%rsp,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,0x10(%rsp,%rsi,4)
add    $0x4,%rsi
cmp    %rsi,%rbp
jne    1200 <counting_sort+0xe0>
add    $0x1,%rsi
test   %rdx,%rdx
je     124f <counting_sort+0x12f>
lea    (%rsp,%rsi,4),%rsi
xor    %edi,%edi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    (%rsi,%rdi,4),%ecx
mov    %ecx,(%rsi,%rdi,4)
add    $0x1,%rdi
cmp    %rdi,%rdx
jne    1240 <counting_sort+0x120>
test   %r15d,%r15d
jle    12b6 <counting_sort+0x196>
test   $0x1,%al
je     1270 <counting_sort+0x150>
movslq (%rbx,%rax,4),%rcx
movslq (%rsp,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
movslq (%rbx,%rax,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rsp,%rcx,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rax
cmp    $0x1,%r15d
je     12b6 <counting_sort+0x196>
add    $0x1,%rax
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq -0x4(%rbx,%rax,4),%rcx
movslq (%rsp,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
movslq -0x4(%rbx,%rax,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rsp,%rcx,4)
movslq -0x8(%rbx,%rax,4),%rcx
movslq (%rsp,%rcx,4),%rdx
mov    %ecx,(%r14,%rdx,4)
movslq -0x8(%rbx,%rax,4),%rcx
addl   $0xffffffff,(%rsp,%rcx,4)
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
cmp    $0x1,%rax
ja     1280 <counting_sort+0x160>
add    $0x190,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @counting_sort(i32* %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = alloca [100 x i32]
%5 = bitcast [100 x i32]* %4 to i8*
%6 = tail call i32 @max_in_array(i32* %0, i32 %2)
%7 = icmp slt i32 %6, 0
br i1 %7, label %12, label %8
8: ; preds = %3
%9 = zext i32 %6 to i64
%10 = shl nuw nsw i64 %9, 2
%11 = add nuw nsw i64 %10, 4
br label %12
12: ; preds = %8, %3
%13 = icmp slt i32 %2, 1
br i1 %13, label %38, label %14
14: ; preds = %12
%15 = add nuw i32 %2, 1
%16 = zext i32 %15 to i64
%17 = add nsw i64 %16, -1
%18 = add nsw i64 %16, -2
%19 = and i64 %17, 3
%20 = icmp ult i64 %18, 3
br i1 %20, label %23, label %21
21: ; preds = %14
%22 = and i64 %17, -4
br label %51
23: ; preds = %51, %14
%24 = phi i64 [ 1, %14 ], [ %81, %51 ]
%25 = icmp eq i64 %19, 0
br i1 %25, label %38, label %26
26: ; preds = %23, %26
%27 = phi i64 [ %35, %26 ], [ %24, %23 ]
%28 = phi i64 [ %36, %26 ], [ 0, %23 ]
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %27
%30 = load i32, i32* %29
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = add nsw i32 %33, 1
store i32 %34, i32* %32
%35 = add nuw nsw i64 %27, 1
%36 = add i64 %28, 1
%37 = icmp eq i64 %36, %19
br i1 %37, label %38, label %26
38: ; preds = %23, %26, %12
%39 = icmp slt i32 %6, 1
br i1 %39, label %98, label %40
40: ; preds = %38
%41 = add nuw i32 %6, 1
%42 = zext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 0
%44 = load i32, i32* %43
%45 = add nsw i64 %42, -1
%46 = add nsw i64 %42, -2
%47 = and i64 %45, 3
%48 = icmp ult i64 %46, 3
br i1 %48, label %84, label %49
49: ; preds = %40
%50 = and i64 %45, -4
br label %121
51: ; preds = %51, %21
%52 = phi i64 [ 1, %21 ], [ %81, %51 ]
%53 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %82, %51 ]
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %52
%55 = load i32, i32* %54
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %57
%60 = add nuw nsw i64 %52, 1
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %64
%67 = add nuw nsw i64 %52, 2
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %70
%72 = load i32, i32* %71
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %71
%74 = add nuw nsw i64 %52, 3
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = add nsw i32 %79, 1
store i32 %80, i32* %78
%81 = add nuw nsw i64 %52, 4
%82 = add i64 %53, 4
%83 = icmp eq i64 %82, %22
br i1 %83, label %23, label %51
84: ; preds = %121, %40
%85 = phi i32 [ %44, %40 ], [ %139, %121 ]
%86 = phi i64 [ 1, %40 ], [ %140, %121 ]
%87 = icmp eq i64 %47, 0
br i1 %87, label %98, label %88
88: ; preds = %84, %88
%89 = phi i32 [ %94, %88 ], [ %85, %84 ]
%90 = phi i64 [ %95, %88 ], [ %86, %84 ]
%91 = phi i64 [ %96, %88 ], [ 0, %84 ]
%92 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %90
%93 = load i32, i32* %92
%94 = add nsw i32 %93, %89
store i32 %94, i32* %92
%95 = add nuw nsw i64 %90, 1
%96 = add i64 %91, 1
%97 = icmp eq i64 %96, %47
br i1 %97, label %98, label %88
98: ; preds = %84, %88, %38
%99 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %99, label %100, label %172
100: ; preds = %98
%101 = zext i32 %2 to i64
%102 = and i64 %101, 1
%103 = icmp eq i64 %102, 0
br i1 %103, label %118, label %104
104: ; preds = %100
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %101
%106 = load i32, i32* %105
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %107
%109 = load i32, i32* %108
%110 = sext i32 %109 to i64
%111 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %110
store i32 %106, i32* %111
%112 = load i32, i32* %105
%113 = sext i32 %112 to i64
%114 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %113
%115 = load i32, i32* %114
%116 = add nsw i32 %115, -1
store i32 %116, i32* %114
%117 = add nsw i64 %101, -1
br label %118
118: ; preds = %104, %100
%119 = phi i64 [ %101, %100 ], [ %117, %104 ]
%120 = icmp eq i32 %2, 1
br i1 %120, label %172, label %143
121: ; preds = %121, %49
%122 = phi i32 [ %44, %49 ], [ %139, %121 ]
%123 = phi i64 [ 1, %49 ], [ %140, %121 ]
%124 = phi i64 [ 0, %49 ], [ %141, %121 ]
%125 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %123
%126 = load i32, i32* %125
%127 = add nsw i32 %126, %122
store i32 %127, i32* %125
%128 = add nuw nsw i64 %123, 1
%129 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %128
%130 = load i32, i32* %129
%131 = add nsw i32 %130, %127
store i32 %131, i32* %129
%132 = add nuw nsw i64 %123, 2
%133 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %132
%134 = load i32, i32* %133
%135 = add nsw i32 %134, %131
store i32 %135, i32* %133
%136 = add nuw nsw i64 %123, 3
%137 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %136
%138 = load i32, i32* %137
%139 = add nsw i32 %138, %135
store i32 %139, i32* %137
%140 = add nuw nsw i64 %123, 4
%141 = add i64 %124, 4
%142 = icmp eq i64 %141, %50
br i1 %142, label %84, label %121
143: ; preds = %118, %143
%144 = phi i64 [ %170, %143 ], [ %119, %118 ]
%145 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %144
%146 = load i32, i32* %145
%147 = sext i32 %146 to i64
%148 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %147
%149 = load i32, i32* %148
%150 = sext i32 %149 to i64
%151 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %150
store i32 %146, i32* %151
%152 = load i32, i32* %145
%153 = sext i32 %152 to i64
%154 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %153
%155 = load i32, i32* %154
%156 = add nsw i32 %155, -1
store i32 %156, i32* %154
%157 = add nsw i64 %144, -1
%158 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %157
%159 = load i32, i32* %158
%160 = sext i32 %159 to i64
%161 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %160
%162 = load i32, i32* %161
%163 = sext i32 %162 to i64
%164 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %163
store i32 %159, i32* %164
%165 = load i32, i32* %158
%166 = sext i32 %165 to i64
%167 = getelementptr inbounds [100 x i32], [100 x i32]* %4, i64 0, i64 %166
%168 = load i32, i32* %167
%169 = add nsw i32 %168, -1
store i32 %169, i32* %167
%170 = add nsw i64 %144, -2
%171 = icmp ugt i64 %157, 1
br i1 %171, label %143, label %172
172: ; preds = %118, %143, %98
ret void
}