#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*/ copy(int *, int *, int);
int /*<<< orphan*/ free(int *);
int *malloc(int);
int /*<<< orphan*/ print(int *, int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, int);
void radix_sort(int v[], int length, int radix) {
  int size = 0;
  int count[10] = {0};
  int index;
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    index = v[i] / radix % 10;
    count[index]++;
    if (index > 0) {
      size++;
    }
  }
  if (!size) {
    printf("last radix is %d\n", radix);
    return;
  }
  int *sorted = malloc(sizeof(int) * length);
  int y = 0;
  for (int pos = 0; pos <= 9; pos++) {
    int *a = malloc(sizeof(int) * count[pos]);
    int j = 0;
    for (int i = 0; i < length; i++) {
      index = v[i] / radix % 10;
      if (index == pos) {
        a[j++] = v[i];
      }
    }
    for (int m = 0; m < j; m++) {
      sorted[y++] = a[m];
    }
    free(a);
  }
  copy(sorted, v, length);
  free(sorted);
  print(v, length);
  radix_sort(v, length, radix * 10);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<radix_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x70,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
lea    -0x40(%rbp),%rdi
xor    %esi,%esi
mov    $0x28,%edx
call   1060 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11fb <radix_sort+0x8b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x44(%rbp)
movslq -0x44(%rbp),%rax
mov    -0x40(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x40(%rbp,%rax,4)
cmpl   $0x0,-0x44(%rbp)
jle    11e8 <radix_sort+0x78>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11ed <radix_sort+0x7d>
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    11a0 <radix_sort+0x30>
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jne    1219 <radix_sort+0xa9>
mov    -0x10(%rbp),%esi
lea    0xdf1(%rip),%rdi
call   1040 <printf@plt>
jmp    135c <radix_sort+0x1ec>
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1090 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x50(%rbp)
movl   $0x0,-0x54(%rbp)
movl   $0x0,-0x58(%rbp)
cmpl   $0x9,-0x58(%rbp)
jg     1327 <radix_sort+0x1b7>
movslq -0x58(%rbp),%rax
movslq -0x40(%rbp,%rax,4),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1090 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x60(%rbp)
movl   $0x0,-0x64(%rbp)
movl   $0x0,-0x68(%rbp)
mov    -0x68(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    12cf <radix_sort+0x15f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x68(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0x58(%rbp),%eax
jne    12bc <radix_sort+0x14c>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x68(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x60(%rbp),%rax
mov    -0x64(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x64(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    12c1 <radix_sort+0x151>
mov    -0x68(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x68(%rbp)
jmp    126a <radix_sort+0xfa>
movl   $0x0,-0x6c(%rbp)
mov    -0x6c(%rbp),%eax
cmp    -0x64(%rbp),%eax
jge    1310 <radix_sort+0x1a0>
mov    -0x60(%rbp),%rax
movslq -0x6c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x50(%rbp),%rax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x54(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x6c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x6c(%rbp)
jmp    12d6 <radix_sort+0x166>
mov    -0x60(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
jmp    123a <radix_sort+0xca>
mov    -0x50(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0xc(%rbp),%edx
call   1080 <copy@plt>
mov    -0x50(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
call   1070 <print@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
imul   $0xa,-0x10(%rbp),%edx
call   1050 <radix_sort@plt>
add    $0x70,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<radix_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x48,%rsp
mov    %edx,%r15d
xorps  %xmm0,%xmm0
movaps %xmm0,0x30(%rsp)
movaps %xmm0,0x20(%rsp)
movq   $0x0,0x40(%rsp)
test   %esi,%esi
jle    12f0 <radix_sort+0x180>
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r13
mov    %esi,%ebp
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    0x0(%r13,%rcx,4),%eax
cltd
idiv   %r15d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rdi
shr    $0x3f,%rdi
sar    $0x22,%rdx
add    %edi,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%eax
cltq
addl   $0x1,0x20(%rsp,%rax,4)
xor    %edx,%edx
test   %eax,%eax
setg   %dl
add    %edx,%esi
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rbp
jne    11b0 <radix_sort+0x40>
test   %esi,%esi
je     12f0 <radix_sort+0x180>
lea    0x0(,%r14,4),%edi
call   1090 <malloc@plt>
mov    %rax,0x10(%rsp)
xor    %r12d,%r12d
xor    %eax,%eax
mov    %rax,0x8(%rsp)
mov    %r14,0x18(%rsp)
jmp    123b <radix_sort+0xcb>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    0x18(%rsp),%r14
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x1,%r12
cmp    $0xa,%r12
je     130d <radix_sort+0x19d>
mov    0x20(%rsp,%r12,4),%edi
shl    $0x2,%edi
call   1090 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbx
test   %r14d,%r14d
jle    1225 <radix_sort+0xb5>
xor    %esi,%esi
xor    %r14d,%r14d
jmp    1269 <radix_sort+0xf9>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rbp
je     12b0 <radix_sort+0x140>
mov    0x0(%r13,%rsi,4),%ecx
mov    %ecx,%eax
cltd
idiv   %r15d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rdi
shr    $0x3f,%rdi
sar    $0x22,%rdx
add    %edi,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%eax
cmp    %rax,%r12
jne    1260 <radix_sort+0xf0>
movslq %r14d,%rax
add    $0x1,%r14d
mov    %ecx,(%rbx,%rax,4)
jmp    1260 <radix_sort+0xf0>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
test   %r14d,%r14d
jle    1220 <radix_sort+0xb0>
mov    0x8(%rsp),%rcx
movslq %ecx,%rcx
mov    %rcx,0x8(%rsp)
mov    0x10(%rsp),%rax
lea    (%rax,%rcx,4),%rdi
mov    %r14d,%edx
shl    $0x2,%rdx
mov    %rbx,%rsi
call   1080 <memcpy@plt>
mov    0x8(%rsp),%rax
add    %r14d,%eax
mov    %rax,0x8(%rsp)
jmp    1220 <radix_sort+0xb0>
lea    0xd09(%rip),%rdi
mov    %r15d,%esi
add    $0x48,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1040 <printf@plt>
mov    0x10(%rsp),%rbx
mov    %rbx,%rdi
mov    %r13,%rsi
mov    %r14d,%edx
call   1070 <copy@plt>
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    %r13,%rdi
mov    %r14d,%esi
call   1060 <print@plt>
add    %r15d,%r15d
lea    (%r15,%r15,4),%edx
mov    %r13,%rdi
mov    %r14d,%esi
add    $0x48,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1050 <radix_sort@plt>

LLVM IR (-O0):
@.str = [18 x i8] c"last radix is %d\0A\00"
define void @radix_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca [10 x i32]
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32*
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
%17 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
%18 = bitcast [10 x i32]* %8 to i8*
store i32 0, i32* %10
br label %19
19: ; preds = %43, %3
%20 = load i32, i32* %10
%21 = load i32, i32* %5
%22 = icmp slt i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %46
23: ; preds = %19
%24 = load i32*, i32** %4
%25 = load i32, i32* %10
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = load i32, i32* %6
%30 = sdiv i32 %28, %29
%31 = srem i32 %30, 10
store i32 %31, i32* %9
%32 = load i32, i32* %9
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %8, i64 0, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = add nsw i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %34
%37 = load i32, i32* %9
%38 = icmp sgt i32 %37, 0
br i1 %38, label %39, label %42
39: ; preds = %23
%40 = load i32, i32* %7
%41 = add nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %7
br label %42
42: ; preds = %39, %23
br label %43
43: ; preds = %42
%44 = load i32, i32* %10
%45 = add nsw i32 %44, 1
store i32 %45, i32* %10
br label %19
46: ; preds = %19
%47 = load i32, i32* %7
%48 = icmp ne i32 %47, 0
br i1 %48, label %52, label %49
49: ; preds = %46
%50 = load i32, i32* %6
%51 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([18 x i8], [18 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %50)
br label %140
52: ; preds = %46
%53 = load i32, i32* %5
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = mul i64 4, %54
%56 = trunc i64 %55 to i32
%57 = call i32* @malloc(i32 %56)
store i32* %57, i32** %11
store i32 0, i32* %12
store i32 0, i32* %13
br label %58
58: ; preds = %123, %52
%59 = load i32, i32* %13
%60 = icmp sle i32 %59, 9
br i1 %60, label %61, label %126
61: ; preds = %58
%62 = load i32, i32* %13
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %8, i64 0, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = mul i64 4, %66
%68 = trunc i64 %67 to i32
%69 = call i32* @malloc(i32 %68)
store i32* %69, i32** %14
store i32 0, i32* %15
store i32 0, i32* %16
br label %70
70: ; preds = %98, %61
%71 = load i32, i32* %16
%72 = load i32, i32* %5
%73 = icmp slt i32 %71, %72
br i1 %73, label %74, label %101
74: ; preds = %70
%75 = load i32*, i32** %4
%76 = load i32, i32* %16
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = load i32, i32* %6
%81 = sdiv i32 %79, %80
%82 = srem i32 %81, 10
store i32 %82, i32* %9
%83 = load i32, i32* %9
%84 = load i32, i32* %13
%85 = icmp eq i32 %83, %84
br i1 %85, label %86, label %97
86: ; preds = %74
%87 = load i32*, i32** %4
%88 = load i32, i32* %16
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %87, i64 %89
%91 = load i32, i32* %90
%92 = load i32*, i32** %14
%93 = load i32, i32* %15
%94 = add nsw i32 %93, 1
store i32 %94, i32* %15
%95 = sext i32 %93 to i64
%96 = getelementptr inbounds i32, i32* %92, i64 %95
store i32 %91, i32* %96
br label %97
97: ; preds = %86, %74
br label %98
98: ; preds = %97
%99 = load i32, i32* %16
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %16
br label %70
101: ; preds = %70
store i32 0, i32* %17
br label %102
102: ; preds = %117, %101
%103 = load i32, i32* %17
%104 = load i32, i32* %15
%105 = icmp slt i32 %103, %104
br i1 %105, label %106, label %120
106: ; preds = %102
%107 = load i32*, i32** %14
%108 = load i32, i32* %17
%109 = sext i32 %108 to i64
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %107, i64 %109
%111 = load i32, i32* %110
%112 = load i32*, i32** %11
%113 = load i32, i32* %12
%114 = add nsw i32 %113, 1
store i32 %114, i32* %12
%115 = sext i32 %113 to i64
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %112, i64 %115
store i32 %111, i32* %116
br label %117
117: ; preds = %106
%118 = load i32, i32* %17
%119 = add nsw i32 %118, 1
store i32 %119, i32* %17
br label %102
120: ; preds = %102
%121 = load i32*, i32** %14
%122 = call i32 @free(i32* %121)
br label %123
123: ; preds = %120
%124 = load i32, i32* %13
%125 = add nsw i32 %124, 1
store i32 %125, i32* %13
br label %58
126: ; preds = %58
%127 = load i32*, i32** %11
%128 = load i32*, i32** %4
%129 = load i32, i32* %5
%130 = call i32 @copy(i32* %127, i32* %128, i32 %129)
%131 = load i32*, i32** %11
%132 = call i32 @free(i32* %131)
%133 = load i32*, i32** %4
%134 = load i32, i32* %5
%135 = call i32 @print(i32* %133, i32 %134)
%136 = load i32*, i32** %4
%137 = load i32, i32* %5
%138 = load i32, i32* %6
%139 = mul nsw i32 %138, 10
br label %140
140: ; preds = %126, %49
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [18 x i8] c"last radix is %d\0A\00"
define void @radix_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca [10 x i32]
%5 = bitcast [10 x i32]* %4 to i8*
%6 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %6, label %7, label %27
7: ; preds = %3
%8 = zext i32 %1 to i64
br label %11
9: ; preds = %11
%10 = icmp eq i32 %24, 0
br i1 %10, label %27, label %29
11: ; preds = %7, %11
%12 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %25, %11 ]
%13 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %24, %11 ]
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %12
%15 = load i32, i32* %14
%16 = sdiv i32 %15, %2
%17 = srem i32 %16, 10
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
%21 = add nsw i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %19
%22 = icmp sgt i32 %17, 0
%23 = zext i1 %22 to i32
%24 = add nuw nsw i32 %13, %23
%25 = add nuw nsw i64 %12, 1
%26 = icmp eq i64 %25, %8
br i1 %26, label %9, label %11
27: ; preds = %3, %9
%28 = tail call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([18 x i8], [18 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %2)
br label %77
29: ; preds = %9
%30 = shl i32 %1, 2
%31 = tail call i32* @malloc(i32 %30)
%32 = zext i32 %1 to i64
br label %38
33: ; preds = %72
%34 = tail call i32 @copy(i32* %31, i32* %0, i32 %1)
%35 = tail call i32 @free(i32* %31)
%36 = tail call i32 @print(i32* %0, i32 %1)
%37 = mul nsw i32 %2, 10
tail call void @radix_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %37)
br label %77
38: ; preds = %29, %72
%39 = phi i64 [ 0, %29 ], [ %75, %72 ]
%40 = phi i32 [ 0, %29 ], [ %73, %72 ]
%41 = getelementptr inbounds [10 x i32], [10 x i32]* %4, i64 0, i64 %39
%42 = load i32, i32* %41
%43 = shl i32 %42, 2
%44 = tail call i32* @malloc(i32 %43)
%45 = bitcast i32* %44 to i8*
br i1 %6, label %55, label %72
46: ; preds = %68
%47 = icmp sgt i32 %69, 0
br i1 %47, label %48, label %72
48: ; preds = %46
%49 = sext i32 %40 to i64
%50 = getelementptr i32, i32* %31, i64 %49
%51 = bitcast i32* %50 to i8*
%52 = zext i32 %69 to i64
%53 = shl nuw nsw i64 %52, 2
%54 = add i32 %40, %69
br label %72
55: ; preds = %38, %68
%56 = phi i64 [ %70, %68 ], [ 0, %38 ]
%57 = phi i32 [ %69, %68 ], [ 0, %38 ]
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %56
%59 = load i32, i32* %58
%60 = sdiv i32 %59, %2
%61 = srem i32 %60, 10
%62 = zext i32 %61 to i64
%63 = icmp eq i64 %39, %62
br i1 %63, label %64, label %68
64: ; preds = %55
%65 = add nsw i32 %57, 1
%66 = sext i32 %57 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %66
store i32 %59, i32* %67
br label %68
68: ; preds = %55, %64
%69 = phi i32 [ %65, %64 ], [ %57, %55 ]
%70 = add nuw nsw i64 %56, 1
%71 = icmp eq i64 %70, %32
br i1 %71, label %46, label %55
72: ; preds = %38, %48, %46
%73 = phi i32 [ %40, %46 ], [ %54, %48 ], [ %40, %38 ]
%74 = tail call i32 @free(i32* %44)
%75 = add nuw nsw i64 %39, 1
%76 = icmp eq i64 %75, 10
br i1 %76, label %33, label %38
77: ; preds = %33, %27
ret void
}